10.7: Молекулы позитивного регулятора

Чтобы последовательно производить здоровые клетки, клеточный цикл – процесс, который генерирует дочерние клетки – должен быть точно отрегулирован.

Внутренние контрольно-пропускные пункты гарантируют, что размер клетки, запасы энергии, качество и полнота ДНК достаточны для продвижения через клеточный цикл. На этих контрольно-пропускных пунктах положительные и отрицательные регуляторы способствуют или препятствуют продолжению клетки через клеточный цикл.

Положительные регуляторы включают две белковые группы, которые позволяют клеткам проходить через регуляторные контрольно-пропускные пункты: циклины и циклин-зависимые киназы (CDKs). Эти белки присутствуют в эукариоты, начиная от дрожжей для людей.

Циклины могут быть классифицированы как G₁, G₁/S, S, или M циклины на основе фазы клеточного цикла или перехода они наиболее активно участвуют в. Как правило, уровни данного циклина являются низкими в течение большей части клеточного цикла, но резко увеличиваются на контрольно-пропускном пункте, в который они больше всего способствуют (циклины G₁ являются исключением, как это требуется на протяжении всего клеточного цикла). Циклин затем деградирует ферментами в цитоплазме и его уровни снижаются. Между тем, циклины, необходимые для следующих контрольно-пропускных пунктов накапливаются.

Чтобы регулировать клеточный циклинов, циклины должны быть связаны с циклин-зависимой киназой (CDK) - тип фермента, который придает фосфатной группы для изменения активности целевого белка. CDK активен только тогда, когда связан с циклином. В зависимости от циклина они имеют определённые функции, CDKs направлены на различные целевые белки, которые необходимы для продвижения к определенной стадии клеточного цикла.

По сравнению с циклинами, CDKs остаются на относительно постоянном уровне на протяжении всего клеточного цикла. Тем не менее, их активность и белки, на которые они нацелены, меняются в зависимости от различных уровней циклинов в клеточном цикле.

Клеточный цикл регулируется положительно, с содействием прогрессу через этапы с помощью взаимодействия двух классов белков, обнаруженных в цитоплазме, циклинов, и зависимой от циклина киназы, или CDK. По умолчанию всегда наборы CDK присутствуют в клетке в неактивированной форме, они должны быть связаны со специфическим циклином для активации. Когда этот комплекс формируется, CDK может фосфорилировать целевой белок, который изменяет свою функцию и инициирует клетку к переходу на следующий этап.

В большинстве случаев, когда циклин деградирует, CDK выключен, сигнализируя завершение конкретного этапа. Например, во время G1, когда один тип циклина с именем D, синтезируется и связывается с CDK, клетка переходит в фазу S, в то время как другой циклин, E, главенствует и образует комплекс с CDK для содействия репликации ДНК. E тогда деградируется цитоплазматическими ферментами, и концентрации циклина А увеличиваются на протяжении всей фазы S.и остаются на высоком уровне в G2, чтобы способствовать вступлению в фазу М, находясь в активном комплексе.

После деградации А, концентрации циклина В достигают пикового значения в фазе M, и комплекс будет активировать различные стадии митоза. Когда уровень B падает, клетка выходит из митоза и делится. Таким образом, уровни четырёх разных циклинов различаются согласно предсказанным моделями и объединяются согласованными наборами CDK в специфических точках, чтобы продвигаться далее.