34.8
Mitojenler ve Hücre Döngüsü
Mitojenler ve reseptörleri hücre döngüsünün ilerlemesinin kontrolünde çok önemli bir rol oynar. Ancak hücre bölünmesi üzerindeki mitojenik kontrolün k…
Bakteriler gibi tek hücreli organizmalar, çevrede yeterli besin olduğunda bölünür.
Bununla birlikte, çok hücreli organizmalarda, çoğu hücre, hücre bölünmesi 'mitojenler' olarak adlandırılan hücre dışı sinyal molekülleri tarafından tetiklenene kadar G0'da veya bölünmeyen fazda kalır.
Mitojenler genellikle doku yaralanması, enfeksiyon veya rutin rejenerasyon gibi farklı uyaranlara yanıt olarak salgılanan küçük proteinler veya peptitlerdir.
Örneğin, doku yaralanması durumunda, özel hücreler Trombosit kaynaklı büyüme faktörü veya PDGF adı verilen bir mitojen salgılar.
Bu tür mitojenler, PDGF-Reseptörü gibi tirozin kinaz reseptörlerinin hücre dışı alanına bağlanabilir, bu da reseptör dimerizasyonunu ve hücre içi alanlarının otofosforilasyonunu indükleyebilir. Bu, çoklu sinyal yollarında yer alan aşağı akış hücre içi moleküllerin fosforilasyonuna ve aktivasyonuna izin verir.
Mitojenle aktive olan protein kinaz veya MAP kinaz kaskadları, mitojen-reseptör bağlanması tarafından indüklenen bir tür sinyal yoludur. Bu yolak, reseptör tarafından Ras adı verilen küçük zara bağlı GTPaz'ın aktivasyonu ile başlar.
Daha sonra, aktif Ras, bir dizi kinaz proteini içeren MAP kinaz kaskadını tetikler. Bir fosforilasyon reaksiyonları zincirinde, önce MAP3 kinaz, MAP2 kinazını ve daha sonra MAP kinazı aktive eder.
Aktif MAPK daha sonra çekirdeğe yer değiştirir ve burada Myc de dahil olmak üzere düzenleyici transkripsiyon faktörlerini aktive eder.
Myc, sikline bağımlı kinazlar veya Cdk'ler ile ortak olan G1 siklinlerinin ekspresyonunu arttırır.
G1 siklin-Cdk kompleksi fosforilat Rb - bir tümör baskılayıcı protein - bağlı gen düzenleyici faktör-E2F'yi serbest bırakır. Aktif E2F daha sonra belirli bir DNA dizisine bağlanır ve hücre bölünmesi için gerekli olan birkaç proteini kodlayan hücre döngüsü genlerinin transkripsiyonunu tetikler.
Yaralı dokuların iyileşmesi sırasında olduğu gibi mitojenik uyaranlar geri çekildikçe, Rb proteini E2F ile etkileşime girerek aktivitesini inhibe eder, böylece aşırı hücre büyümesini önler.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are mitogens and how do they affect cell division?
Mitogens are signaling molecules that stimulate cell proliferation and division. They bind to cell surface receptors and trigger intracellular pathways that promote progression through the cell cycle. Mitogens include growth factors and cytokines that regulate when cells enter active division phases.
Q2: How do growth factors function as mitogens in cell proliferation?
Growth factors are extracellular proteins that act as mitogens by binding to specific receptors on cell surfaces. This binding activates signal transduction pathways inside the cell, which communicate the signal to promote cell growth and division. Different cell types respond to different growth factors based on their receptor expression.
Q3: What role do checkpoint regulations play in mitogen-driven cell division?
Checkpoint regulations are cellular control mechanisms that verify conditions are appropriate before cells proceed through division phases. Mitogens must overcome these checkpoints by activating specific signaling cascades. If checkpoints detect problems, cells halt division until issues are resolved, preventing uncontrolled proliferation.
Q4: Why is signal transduction important for mitogen-induced cell proliferation?
Signal transduction converts mitogen signals from outside the cell into internal chemical messages that drive proliferation. When mitogens bind receptors, they initiate cascades of molecular interactions that activate genes controlling cell cycle progression. This system ensures cells only divide when appropriate external signals are present.
Q5: How do cytokines function as mitogens in immune cell proliferation?
Cytokines are signaling proteins that act as mitogens specifically for immune cells, stimulating their growth and division during immune responses. They bind to cytokine receptors and activate pathways that promote cell proliferation and differentiation. Cytokines enable rapid expansion of immune cell populations when needed.
Q6: What happens when mitogen signaling becomes dysregulated in cells?
Dysregulated mitogen signaling can lead to uncontrolled cell proliferation and tumor formation. Oncogenes, mutated genes that produce excessive mitogen signals or hyperactive receptors, drive continuous division without normal checkpoint controls. This loss of growth regulation is a hallmark of cancer development.