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10.7: Positive Regulator-Moleküle
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Positive Regulator Molecules
 
PROTOKOLLE

10.7: Positive Regulator Molecules

10.7: Positive Regulator-Moleküle

To consistently produce healthy cells, the cell cycle—the process that generates daughter cells—must be precisely regulated.

Internal regulatory checkpoints ensure that a cell’s size, energy reserves, and DNA quality and completeness are sufficient to advance through the cell cycle. At these checkpoints, positive and negative regulators promote or inhibit a cell’s continuation through the cell cycle.

Positive regulators include two protein groups that allow cells to pass through regulatory checkpoints: cyclins and cyclin-dependent kinases (CDKs). These proteins are present in eukaryotes, ranging from yeast to humans.

Cyclins can be categorized as G1, G1/S, S, or M cyclins based on the cell cycle phase or transition they are most involved in. Generally, levels of a given cyclin are low during most of the cell cycle but abruptly increase at the checkpoint they most contribute to (G1 cyclins are an exception, as they are required throughout the cell cycle). The cyclin is then degraded by enzymes in the cytoplasm and its levels decline. Meanwhile, cyclins needed for the next checkpoints accumulate.

To regulate the cell cycle, cyclins must be bound to a Cyclin-dependent kinase (CDK)—a type of enzyme that attaches a phosphate group to modify the activity of a target protein. The CDK is only active when bound to a cyclin. Depending on the cyclin they are bound to, CDKs are directed to different target proteins that are needed to advance to a particular cell cycle stage.

Compared to cyclins, CDKs remain at relatively constant levels throughout the cell cycle. However, their activity and the proteins they target change according to varying levels of cyclins across the cell cycle.

Um dauerhaft gesunde Zellen produzieren zu können, muss der Zellzyklus genau reguliert werden. Er ist nämlich der Prozess, bei dem Tochterzellen produziert werden.

Interne regulatorische Kontrollpunkte stellen sicher, dass die Größe, Energiereserven, DNA-Qualität und Vollständigkeit einer Zelle ausreichen, um durch den Zellzyklus voranzuschreiten. An diesen Kontrollpunkten fördern oder hemmen positive und negative Regulatoren die Weiterleitung einer Zelle durch den Zellzyklus.

Positive Regulatoren umfassen zwei Proteingruppen. Sie ermöglichen es den Zellen, regulatorische Kontrollpunkte zu passieren: Cycline und cyclinabhängige Kinasen (CDKs). Von Hefepilzen bis zum Menschen verfügen alle Eukaryonten über diese Kinasen.

Cycline können in G1, G1/S, S, oder M Cycline eingeteilt werden. Die Grundlage für die Unterteilung stellt die Zellzyklusphase dar bzw. der Übergang, an dem sie am meisten beteiligt sind. Im Allgemeinen sind die Konzentrationen eines bestimmten Cyclins während des größten Teils des Zellzyklus niedrig,. Sie steigen jedoch an dem Kontrollpunkt, zu dem sie am meisten beitragen, abrupt an. G1Cycline stellen eine Ausnahme dar, da sie während des gesamten Zellzyklus benötigt werden. Das Cyclin wird dann von Enzymen im Cytoplasma abgebaut, ihre Konzentration sinkt wieder. In der Zwischenzeit sammeln sich die für die nächsten Kontrollpunkte benötigten Cycline an.

Um den Zellzyklus zu regulieren, müssen die Cycline an eine cyclinabhängige Kinase (CDK) gebunden werden. Eine CDK ist eine Art von Enzym, das eine Phosphatgruppe an Proteine abgeben kann, um die Aktivität eines Zielproteins zu modifizieren. Die CDK ist nur aktiv, wenn sie an ein Cyclin gebunden ist. Abhängig vom Cyclin, an das sie gebunden sind, werden CDKs an verschiedene Zielproteine gerichtet, die benötigt werden, um in ein bestimmtes Zellzyklusstadium zu gelangen.

Im Vergleich zu den Cyclinen bleiben die CDKs während des gesamten Zellzyklus auf relativ konstanten Werten. Allerdings ändern sich ihre Aktivität und die Proteine, auf die sie abzielen, in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Werten der Cycline während des Zellzyklus.


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