Hvordan styres cellesyklusen i normale celler

I normale celler skjer kontrollen av celle syklus hendelser hovedsakelig på to måter: celle syklus kontrollpunkter og celle syklus regulatorer. Celle syklus kontrollpunkter er stadiene av eukaryotiske celle syklusen som undersøker både interne og eksterne signaler for å bestemme utviklingen av celle syklusen til neste stadium. Celle syklus regulatorer tillate forekomsten av celle syklusen på en sekvensiell måte. 

Celle syklus er serien av hendelser som oppstår i løpet av en syklus livssyklus. De tre sekvensielle hendelsene i celle syklusen er interfase, mitotisk fase og cytokinesis. Under interphase, organeller, proteiner og andre molekyler som kreves for DNA replikasjon dobbel i deres mengder. Under mitotisk fase oppstår delingen av kjernen. Under cytokinesis forårsaker oppdelingen av cytoplasma som omgir de to datterkjernene dannelsen av to datterceller. Alle hendelsene i cellesyklusen må styres tett for å sikre en riktig celledeling. Derfor må en celle passere gjennom flere kontrollpunkter for å bevege seg inn i neste trinn. Disse kontrollpunktene er beskrevet i denne artikkelen.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er celle syklus
     - Definisjon, trinn, funksjon
2. Hvordan styres cellesyklusen i normale celler
    - Cykluskontroll gjennom kontrollpunkter

Nøkkelbetingelser: Cyklus, Kontrollpunkter, Cycliner, Cytokinesis, Interfase, Mitotisk fase

Hva er celle syklus

Celle syklus er serien av hendelser som finner sted i cellen, som fører til delingen av cellen i to identiske datterceller. De tre stadiene av celle syklusen er interfase, mitotisk fase og cytokinesis. Vanligvis er mitose den typen cellefordeling som oppstår under cellesyklusen. Mitose resulterer i to datterceller som er identiske med foreldrecellen. Datterceller består av samme mengde genetisk materiale, organeller og andre molekyler som for foreldrecellen. Stadiene av cellesyklusen er vist i Figur 1.

Figur 1: Celle syklus

inter

Den første fasen av cellesyklusen er interfasen. Cellen forbereder seg for den kommende kjernefysiske divisjonen i mellomfasen. De tre fasene av interfasen er G₁ fase, S-fase og G₂ fase. G₀ fase er hvilepasen av cellen som eksisterer før inngangen til cellesyklusen. En celle i G₀ fase går inn i G₁ fase.

1. G₁ fase - Under G₁ fase, forekommer proteinsyntese i cellen.
2. S-fase - Under S-fase forekommer DNA-replikasjon og syntese av histonproteiner.
3. G₂ fase - Under G₂fase, organelles divide.

Mitotisk (M) fase

Den andre fasen av cellesyklusen er den mitotiske fasen der delingen av kjernen skjer. De fire faser av mitotisk fase er profase, metafase, anafase og telofase.

1. Prophase - Under profase kondenseres kromatene til kromosomer og de er justert i ekvatorialplaten. Dannelsen av spindelapparatet startes ved profasen, og mikrotubuli er festet til sentromeren.
2. Metafase - Mikrotubuli festet til sentromeren blir kontrahert for å justere homologe kromosomer på cellens ekvator.
3. Anafase - Videre sammentrekning av mikrotubuli fører til separasjon av homologe kromosomer fra hverandre.
4. Telofase - Under telofase beveger de enkelte kromosomer seg inn i de motsatte polene i cellen. Nye kjernemembraner dannes rundt de to datterkjernene.

cytokinese

Det tredje eller det siste stadiet av celle syklusen er cytokinesen. Under cytokinesis er cytoplasma sammen med organellene delt inn i to på omtrent like måte.

Hvordan styres cellesyklusen i normale celler

Hendelsene i celle syklusen må styres for å sikre riktig oppdeling av overordnede celle, produsere to identiske datterceller. Kontrollen av celle syklus hendelser skjer hovedsakelig på to måter: celle syklus kontrollpunkter og celle syklus regulatorer.

Cyklus-kontrollpunkter

Celle syklus kontrollpunkter er stadiene av eukaryotisk celle syklus som undersøker både interne og eksterne signaler for å bestemme utviklingen av celle syklusen til neste stadium. Interne signaler kan være signalmolekyler og eksterne signaler kan være tegn på DNA-skade. G₁ kontrollpunkt, G₂ kontrollpunkt og spindelmonteringskontrollpunkt er de tre viktigste cellecykelpunktene.

1. G₁ kontrollpunkt - G₁ kontrollpunkt oppstår ved overgangen av G₁/ S. Tilstedeværelsen av tilstrekkelige råmaterialer til DNA-replikasjonen kontrolleres ved G₁ Det er hastighetsbegrensende trinn i celle syklusen kjent som begrensningspunktet. Derfor er G₁ kontrollpunktet tjener som hovedbeslutningspunkt for utviklingen av celle syklus.
2. G₂ kontrollpunkt - G₂ kontrollpunkt oppstår ved overgangen av G₂/ M. I G₂ kontrollpunkt, integriteten til DNA og DNA-replikasjonen er kontrollert.
3. Spindel montering kontrollpunkt - Spindel montering kontrollpunkt er også kjent som mitotisk kontrollpunkt; her kontrolleres korrekt festing av spindelmikrotubuli til kromosomene. Spindelmonteringskontrollpunktet forekommer i mitotisk fase.

Regulering av celle syklus med kontrollpunkt og syklus er vist i figur 2.

Figur 2: Kontrollpunkter og sykluser

Cell Cycle Regulators

Sykliner og cyklin-avhengige kinaser (CDKs) er de to typer regulatoriske molekyler som tillater forekomst av cellecyklusen på en sekvensiell måte. Både sykliner og CDK'er fungerer på en interaktiv måte. Sykliner er proteiner som produserer regulatoriske underenheter mens CDK er enzymer som produserer katalytiske underenheter. G₁ cyklin-CDK-kompleks preparerer G₁ fasecelle for S-fasen ved å fremme uttrykket av transkripsjonsfaktorer som fremmer S-syklusene. G₁ syklin-CDK-kompleks nedbryter også S-faseinhibitorene. Sykliner uttrykt under hvert trinn av celle syklus er vist i figur 3.

Figur 3: Ekspressionssyklus for sykliner

Cyclin D-CDK4 / 6 regulerer timingen til G₁ fase. Den aktiveres av G₁ cyklin-CDK-kompleks. Cyklin E-CDK2-komplekset skyver cellen fra G₁ til S-fasen (G₁/ S-overgang). Syklin A-CDK2 hemmer DNA-replikasjonen av S-fasen ved å demontere replikasjonskomplekset. Et stort basseng av cyclin A-CDK2 aktiverer G₂ fase. Cyclin B-CDK2 skyver G₂ fase til M-fasen (G₂/ M overgang). 

Konklusjon

Celle syklus er en rekke hendelser som oppstår i løpet av en syklus livssyklus. De tre stadiene av celle syklusen er interfase, mitotisk fase og cytokinesis. Hvert trinn i celle syklusen må styres for å sikre riktig deling av cellen. Derfor kontrolleres hvert trinn gjennom tre kontrollpunkter og forskjellige syklin-CDK-komplekser.

Henvisning:

1. "Cell Cycle Checkpoints." Khan Academy, tilgjengelig her.
2. "Cell Cycle Regulators." Khan Academy, tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Animal cell cycle-en" Av Kelvinsong - Eget arbeid (CC0) via Commons Wikimedia
2. "0332 Cell Cycle With Cyclins and Checkpoints" Av OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
3. "Figur 10 03 02" Av CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia