Митогены и клеточный цикл

Одноклеточные организмы, такие как бактерии, делятся, когда в окружающей среде достаточно питательных веществ.

Однако у многоклеточных организмов большинство клеток остаются в G0, или неделящейся фазе, до тех пор, пока деление клеток не будет инициировано внеклеточными сигнальными молекулами, называемыми «митогенами».

Митогены обычно представляют собой небольшие белки или пептиды, выделяемые в ответ на различные раздражители, такие как повреждение тканей, инфекция или обычная регенерация.

Например, в случае повреждения тканей специализированные клетки выделяют митоген, называемый тромбоцитарным фактором роста или PDGF.

Такие митогены могут связываться с внеклеточным доменом рецепторов тирозинкиназы, таким как PDGF-рецептор, индуцируя димеризацию рецептора и аутофосфорилирование его внутриклеточных доменов. Это позволяет фосфорилировать и активировать нижестоящие внутриклеточные молекулы, которые участвуют в нескольких сигнальных путях.

Митоген-активируемая протеинкиназа или каскады MAP-киназы представляют собой тип сигнального пути, индуцированного связыванием митоген-рецепторов. Этот путь начинается с активации рецептором небольшой мембраносвязанной ГТФазы под названием Ras.

Затем активный Ras запускает каскад MAP-киназы, который включает в себя ряд белков киназы. В цепочке реакций фосфорилирования сначала киназа MAP3 активирует киназу MAP2, а затем, наконец, киназу MAP.

Затем активный MAPK перемещается в ядро, где он активирует регуляторные факторы транскрипции, включая Myc.

Myc увеличивает экспрессию циклинов G1, которые взаимодействуют с циклин-зависимыми киназами или Cdk.

Комплекс G1 циклин-Cdk фосфорилирует Rb - белок-супрессор опухолей - высвобождая связанный ген регуляторного фактора - E2F. Затем активный E2F связывается с определенной последовательностью ДНК и запускает транскрипцию генов клеточного цикла, которые кодируют несколько белков, необходимых для деления клеток.

По мере отступления митогенных раздражителей, например, во время заживления поврежденных тканей, белок Rb взаимодействует с E2F, подавляя его активность, тем самым предотвращая чрезмерный рост клеток.