17.3: Hücre Döngüsü Kontrol Sistemi

Hücre döngüsü, hücrenin, her biri ana hücreyle aynı kromozomları içeren iki yavru hücreye bölünmesine yol açan organize bir olaylar dizisidir. Tek hücreli bir zigottan bütün bir organizmanın oluşumuna yol açan hücre döngüsüdür. Ayrıca hücre bölünmesi, erişkin çok hücreli ökaryotlarda dokuların yenilenmesinde veya onarılmasında da işlev görür. Örneğin, kemik iliğinde, kök hücreler yeni kan hücreleri oluşturmak için bölünür. Her ne kadar birçok fonksiyon için gerekli olsa da, bir kontrol mekanizmasının olmadığı hücre bölünmesi kansere ve birçok genetik hastalığa yol açar.

DNA replikasyonunun doğru bir şekilde gerçekleşmesini ve her yavru hücrenin doğru sayıda kromozomu miras almasını sağlamak için hücre, hücre döngüsü kontrol sistemini oluşturan gözetim mekanizmalarına sahiptir. Bilinen en az iki hücre döngüsü kontrol yöntemi vardır. Bu işlemlerden biri, bir hücreyi bir fazdan diğerine geçiren bir dizi protein fosforilasyonu içerir. Ayrıca, temel olayların tamamlanmasını izleyen ve gerekirse bir sonraki aşamaya ilerlemeyi geciktiren bir dizi kontrol noktası vardır. Her kontrol noktasında, düzenleyici proteinler, önceki fazın hataları düzeltilene kadar hücre başlangıcının bir sonraki faza girmesini önler.

İlk düzenleme şekli, yüksek düzeyde düzenlenmiş bir kinaz ailesini içerir. Kinaz aktivasyonu, hücre döngüsünün sabit noktalarında ifade edilen ikinci bir alt birim ile etkileşimi gerektirir. Bu ikincil bileşen, ortağı “sikline bağımlı kinaz” (CDK) ile birleşen ve her biri farklı substrat özgüllüğü sergileyen aktif bir kompleks oluşturan faza özgü bir “siklin” olarak adlandırılır. Düzenleyici fosforilasyon ve defosforilasyon, siklin-CDK komplekslerinin işlevine ince ayar yaparak iyi tanımlanmış bir ilerleme sağlar.

Hücre döngüsü düzenlemesinin ikinci şekli – kontrol noktası kontrolü, daha çok bir gözetim mekanizmasıdır. Hücre döngüsü kontrol noktaları, DNA replikasyonu ve kromozom ayrışması gibi önemli olaylardaki kusurları tanımlar. Örneğin, DNA hasarı, birkaç hücre döngüsü inhibitörünü aktive eden bir sinyal kaskadını tetikler. Bu inhibitörler, mutasyon riski ortadan kaldırılana kadar döngüyü durdurmak için kritik hücre döngüsü proteinlerini bağlar.