7.11: Czynniki Molekularne Wpływające na Podział Komórek

Wiele czynników, zarówno zewnętrznych, jak i wewnętrznych, wpływa na inicjację i zahamowanie podziału komórek. Na przykład, obumieranie sąsiednich komórek lub uwalnianie hormonu wzrostu człowieka (hGH) sprzyja podziałowi komórek, podczas gdy brak hGH lub zatłoczenie komórek może go powstrzymać.

Szereg białek pełni rolę wewnętrznych regulatorów, zapewniając, że każda faza cyklu komórkowego jest dokładnie ukończona przed przejściem do kolejnej. Cząsteczki regulacyjne mogą działać bezpośrednio lub wpływać na aktywność lub produkcję innych białek regulujących. Te cząsteczki regulacyjne mogą albo przyspieszać postęp komórki do kolejnej fazy (regulacja dodatnia), albo zatrzymywać cykl (regulacja negatywna).

Wśród cząsteczek regulujących dodatnich znajdują się cykliny oraz kinazy zależne od cyklin (Cdks), które są niezbędne dla postępu cyklu komórkowego. Choć poziom Cdks pozostaje stały, poziomy czterech cyklin (cyklina D, E, A i B) wahają się w różnych fazach cyklu. Po związaniu z Cdk, cyklina jest fosforylowana w celu aktywacji. Poziomy cykliny D rosną w fazie G1, pozostają wysokie przez cały czas i spadają w fazie M. Poziom cykliny E osiąga szczyt na skrzyżowaniu faz G1-S, podczas gdy cyklina A jest wysoka w fazach S i G2. W miarę zbliżania się komórki do fazy M, poziom cykliny B wzrasta i promuje podział komórki.

Wśród cząsteczek regulujących negatywnych znajdują się białko retinoblastomu (Rb), p53 i p21, które hamują cykl komórkowy. Na przykład, gdy p53 wykryje uszkodzenie DNA, enzymy naprawcze DNA są aktywowane w celu naprawienia uszkodzeń. Jeśli DNA nie zostanie naprawione, p53 uruchamia proces apoptozy lub śmierci komórki, uniemożliwiając uszkodzonemu podwójnemu powieleniu chromosomów. Zwiększenie poziomu p53 w komórce może również prowadzić do produkcji p21. P21 łączy się z kompleksem Cdk/cyklin i blokuje postęp cyklu. Nagromadzenie p53 i p21 uniemożliwia komórkom wejście w fazę syntezy DNA (faza S).

Ten tekst jest adaptacją z Openstax, Anatomy and Physiology 2e, Section 10.3: Control of the Cell Cycle

Podział komórki, czyli mitotyczna faza cyklu komórkowego, jest kontrolowana przez zewnętrzne bodźce chemiczne, takie jak czynniki wzrostu i hormony, oraz czynniki wewnętrzne, takie jak regulatory cyklu komórkowego.

Cykl komórkowy jest regulowany przez kombinację białek zwanych cyklinami i kinazami zależnymi od cyklin lub Cdk. Stężenia różnych cyklin zmieniają się w zależności od różnych faz cyklu komórkowego.

Gdy komórka zbliża się do końca fazy G2, poziom cykliny B wzrasta. W wysokich stężeniach cyklina B tworzy kompleks z Cdk1 zwany czynnikiem promującym fazę M lub MPF.

Aktywność MPF jest regulowana przez zdarzenia fosforylacji i defosforylacji, które określają, czy komórka ulega podziałowi, czy nie.

Do końca G2 kinaza Wee1 fosforyluje reszty tyrozyny na MPF i utrzymuje ją nieaktywną. Zapobiega to wejściu w cykl komórkowy i zatrzymuje ogniwo w fazie G2/M.

Gdy Cdc25 defosforyluje MPF, kinaza aktywująca Cdk fosforyluje konserwatywną treoninę na MPF i aktywuje ją.

Teraz komórki przechodzą mitozę i wytwarzają dwie komórki potomne.