Hur kontrolleras cellcykeln i normala celler

I normala celler sker kontrollen av cellcykelhändelser huvudsakligen på två sätt: cellcykelkontrollpunkterna och cellcykelregulatorerna. Cykelpunktskontroller är stegen i den eukaryota cellcykeln som undersöker både interna och externa signaler för att bestämma cellcykelns framsteg till nästa steg. Cellcykelregulatorer tillåta förekomsten av cellcykeln på ett sekventiellt sätt. 

Cykelcykel är den serie händelser som uppstår under en cells livscykel. De tre sekventiella händelserna i cellcykeln är interfas, mitotisk fas och cytokines. Under interfasen, organellerna, proteinerna och andra molekyler som krävs för DNA-replikations-dubbel i deras mängder. Under mitotisk fas uppstår delningen av kärnan. Under cytokinesen orsakar uppdelningen av cytoplasman som omger de två dotterkärnorna bildandet av två dotterceller. Alla händelser i cellcykeln måste styras tätt för att säkerställa en korrekt celldelning. Därför måste en cell passera flera kontrollpunkter för att kunna gå vidare till nästa steg. Dessa kontrollpunkter beskrivs i denna artikel.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är cellcykel
     - Definition, etapper, funktion
2. Hur kontrolleras cellcykeln i normala celler
    - Cykelstyrning genom kontrollpunkter

Huvudvillkor: Cyklus, Kontrollpunkter, Cykliner, Cytokines, Interfas, Mitotisk Fas

Vad är cellcykel

Cykelcykel är den serie händelser som äger rum i cellen, vilket leder till cellfördelning i två identiska dotterceller. De tre stegen i cellcykeln är interfas, mitotisk fas och cytokines. I allmänhet är mitos typ av celldelning som uppstår under cellcykeln. Mitos resulterar i två dotterceller som är identiska med modercellen. Dotterceller består av samma mängd genetiskt material, organeller och andra molekyler som föräldercellen. Cellerna i cellcykeln visas i Figur 1.

Figur 1: Cykelcykel

inter~~POS=TRUNC

Den första fasen av cellcykeln är interfasen. Cellen förbereder sig för den kommande atomavdelningen under interfasen. De tre faserna i interfasen är G₁ fas, S-fas och G₂ fas. G₀ fas är cellens vilafas, som existerar före ingången till cellcykeln. En cell i G₀ fas går in i G₁ fas.

1. G₁ fas - Under G₁ fas sker proteinsyntes i cellen.
2. S-fas - Under S-fasen sker DNA-replikation och syntesen av histonproteiner.
3. G₂ fas - Under G₂fas, organeller uppdelas.

Mitotisk (M) Fas

Den andra fasen av cellcykeln är den mitotiska fasen i vilken uppdelningen av kärnan sker. De fyra faserna av mitotisk fas är profas, metafas, anafas och telofas.

1. Prophas - Under profas kondenseras kromatos i kromosomer och de är inriktade i ekvatorialplattan. Bildningen av spindelapparaten startas vid profasen och mikrotubuli är fästa vid centromeren.
2. Metafas - Mikrotubuli kopplade till centromeren kontraheras för att inrikta homologa kromosomer på cellens ekvator.
3. Anafas - Vidare sammandragning av mikrotubuli leder till separation av homologa kromosomer från varandra.
4. Telofas - Under telofas rör sig de enskilda kromosomerna i cellens motsatta poler. Nya kärnmembran bildas kring de två dotterkärnorna.

cytokines

Det tredje eller sista steget i cellcykeln är cytokinesen. Under cytokinesen delas cytoplasman tillsammans med organellerna i två på ungefär lika sätt.

Hur kontrolleras cellcykeln i normala celler

Händelserna i cellcykeln måste kontrolleras för att säkerställa en korrekt uppdelning av modercellen, vilket producerar två identiska dotterceller. Kontrollen av cellcykelhändelser sker huvudsakligen på två sätt: cellcykelkontrollpunkter och cellcykelregulatorer.

Cykelpunktskontroller

Cellcykelkontrollpunkter är stegen i den eukaryota cellcykeln som undersöker både interna och externa signaler för att bestämma cellcykelns framsteg till nästa steg. Interna signaler kan vara signalmolekyler och externa signaler kan vara signaler av DNA-skada. G₁ kontrollpunkten, G₂ Checkpoint och Spindle Assembly Checkpoint är de tre viktigaste cellcykel kontrollpunkterna.

1. G₁ checkpunkt - G₁ checkpunkt uppträder vid övergången av G₁/ S. Närvaron av tillräckliga råmaterial för DNA-replikationen kontrolleras vid G₁ Det är det hastighetsbegränsande steget i cellcykeln som kallas restriktionspunkten. Därför är G₁ checkpunkt tjänar som huvudbeslutspunkt för framsteg av cellcykel.
2. G₂ checkpunkt - G₂ checkpunkt uppträder vid övergången av G₂/ M. I G₂ kontrollpunkten, integriteten hos DNA och DNA-replikationen kontrolleras.
3. Spindelmonteringskontrollpunkt - Spindelmonteringspunkten är också känd som den mitotiska kontrollpunkten; här kontrolleras korrekt anslutning av spindelmikrotubuli till kromosomerna. Spindelaggregatets kontrollpunkt uppträder vid den mitotiska fasen.

Reglering av cellcykel med kontrollpunkter och cykliner visas i figur 2.

Figur 2: Kontrollpunkter och cykliner

Cykelregulatorer

Cykliner och cyklinberoende kinaser (CDK) är de två typerna av regulatoriska molekyler som tillåter förekomsten av cellcykeln på ett sekventiellt sätt. Både cykliner och CDK arbetar på ett interaktivt sätt. Cykliner är proteiner som producerar regulatoriska subenheter medan CDK är enzymer som producerar katalytiska subenheter. G₁ cyklin-CDK-komplex bereder G₁ fascell för S-fasen genom att främja uttrycket av transkriptionsfaktorer som främjar S-cyklinerna. G₁ cyklin-CDK-komplexet bryter också ned S-fasinhibitorerna. Cykliner uttryckta under varje steg av cellcykeln visas i figur 3.

Figur 3: Cyklins expressionscykel

Cyklin D-CDK4 / 6 reglerar G: s tidpunkt₁ fas. Den aktiveras av G₁ cyklin-CDK-komplex. Cyklin E-CDK2-komplexet trycker cellen från G₁ till S-fasen (G₁/ S-övergång). Cyklin A-CDK2 inhiberar DNA-replikationen av S-fasen genom att disassembla replikationskomplexet. En stor pool av cyklin A-CDK2 aktiverar G₂ fas. Cyclin B-CDK2 trycker G₂ fas till M-fasen (G₂/ M övergång). 

Slutsats

Cykelcykel är en serie händelser som uppstår under en cells livscykel. De tre stegen i cellcykeln är interfas, mitotisk fas och cytokines. Varje steg i cellcykeln måste styras för att säkerställa en korrekt uppdelning av cellen. Därför styrs varje steg genom tre kontrollpunkter och olika cyklin-CDK-komplex.

Referens:

1. "Cykelkontroller." Khan Academy, Tillgänglig här.
2. "Cykelregulatorer". Khan Academy, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Animal cell cycle-en" Av Kelvinsong - Egent arbete (CC0) via Commons Wikimedia
2. "0332 Cyklus med cykliner och kontrollpunkter" Av OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
3. "Figur 10 03 02" Genom CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia