Conţinutul principal

Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 14

Lecția 4: Reglarea ciclului celular, cancerul și celulele stem

Punctele de control ale ciclului celular

Cum folosesc celulele puncte de control la sfârșitul fazei G1, sfârșitul fazei G2 și parțial în faza M (punctul de control al fusului) pentru reglarea ciclului celular.

Introducere

Pe măsură ce parcurg ciclul celular, trec celule nestânjenite de la o fază la alta? Dacă sunt celule canceroase, răspunsul ar putea fi „da”. Însă celulele normale trec prin ciclul celular într-un mod controlat. Folosesc informatii despre propria stare internă și indicii din mediul înconjurător pentru a decide dacă vor continua sau nu diviziunea celulară. Această reglementare asigură că celulele nu se divid în condiții nefavorabile (de exemplu, când ADN-ul lor este deteriorat sau când nu există loc pentru mai multe celule într-un țesut sau organ).

Punctele de control ale ciclului celular

Un punct de control este o etapă a ciclului celular eucariotic în care celula examinează indicii interne și externe și „decide” dacă să continue sau nu diviziunea.

Există mai multe puncte de control, dar cele mai importante trei sunt:

Punctul de control G $_{1}$ ‍ , la tranziția G $_{1}$ ‍/S.
Punctul de control G $_{2}$ ‍, la tranzițiaG $_{2}$ ‍/M.
Punctul de control al fusului, la trecerea de la metafază la anafază.

Punctul de control G $_{1}$ ‍

Punctul de control G $_{1}$ ‍ este principalul punct de decizie pentru o celulă – adică, punctul principal în care trebuie să aleagă între a se divide sau nu. Odată ce trece de punctul de control G

_{1}

și intră în faza S, celula este dedicată ireversibil diviziunii. Adică, exceptând niște probleme neașteptate, cum ar fi deteriorarea ADN-ului sau erori de replicare, o celulă care trece de punctul de control G

_{1}

va continua restul ciclului celular și va produce două celule fiice.

La punctul de control G

_{1}

, o celulă verifică dacă sunt potrivite pentru diviziune condițiile interne și externe. Iată câțiva dintre factorii pe care îi poate evalua o celulă:

Mărime. Este celula suficient de mare pentru a se divide?
Nutrienții. Are celula suficiente rezerve de energie sau nutrienți disponibili pentru a se divide?
Semnale moleculare. Primește celula indicii pozitive (cum ar fi factorii de creștere) de la vecini?
Integritatea ADN-ului. Este vreo parte a ADN-ului deteriorată?

Aceștia nu sunt singurii factori care pot afecta progresia prin punctul de control G

_{1}

, iar ce factori sunt cei mai importanți este dependent de tipul celulei. De exemplu, unele celule au nevoie și de indicii mecanice (cum ar fi atașarea la o rețea de suport numită matrice extracelulară) pentru a se divide

^{1}

În cazul în care o celulă nu-și primește indiciile de continuare de care are nevoie la punctul de control G

_{1}

, poate părăsi ciclul celular și intra într-o stare de repaus numită faza G $_{0}$ ‍ . Unele celule rămân permanent în G

_{0}

, în timp ce altele se divid în cazul în care condițiile se îmbunătățesc.

Punctul de control G $_{2}$ ‍

Pentru a se asigura că diviziunea celulară se realizează fără probleme (produce celule fiice sănătoase cu ADN complet, nedeteriorat), celula are un punct de control suplimentar înainte de faza M, numit punctul de control G $_{2}$ ‍ . În această etapă, celula va verifica:

Integritatea ADN-ului. Este vreo parte a ADN-ului deteriorată?
Replicarea ADN-ului. A fost ADN-ul copiat în totalitate în timpul fazei S?

În cazul în care sunt detectate erori sau deteriorări, celula se va opri la punctul de control G

_{2}

pentru a efectua reparații. În cazul în care mecanismele de control detectează probleme cu ADN-ul, ciclul celular este oprit și celula încearcă fie să termine replicarea ADN-ului, fie să repare ADN-ul deteriorat.

Dacă deteriorarea este ireparabilă, celula poate trece prin apoptoză sau prin moarte celulară programată

^{2}

. Acest mecanism de auto-distrugere asigură că ADN-ul deteriorat nu este transmis celulelor fiice și este important în prevenirea cancerului.

Punctul de control al fusului

Punctul de control M este cunoscut și sub numele de punctul de control al fusului: aici, celula examinează dacă toate cromatidele surori sunt legate corect de microtubulii fusului. Pentru că separarea cromatidelor surori în timpul anafazei este un pas ireversibil, ciclul nu va începe decât când toți cromozomii sunt ferm atașați la cel puțin două fibre de fus de la poli opuși ai celulei.

Cum funcționează acest punct de control? Se pare că celulele nu scanează de fapt placa metafazică pentru a confirma că toți cromozomii sunt acolo. În schimb, caută cromozomi „rătăciți” care nu se află unde ar trebui (ex., care plutesc prin citoplasmă)

^{3}

. Dacă un cromozom nu se află unde trebuie, celula va întrerupe mitoza, lăsând timp pentru ca fusul să captureze cromozomul rătăcit.

Cum funcționează de fapt punctele de control?

Acest articol oferă o prezentare generală la nivel înalt a controlului ciclului celular, punând accent pe factorii care influențează decizia unei celule de a întrerupe sau de a progresa la fiecare punct de control. Cu toate acestea, ai putea să te întrebi ce fac, de fapt, acești factori celulei sau ce schimbă în interiorul ei pentru a determina (sau bloca) trecerea de la o fază a ciclului celular la alta.

Răspunsul general este că există indicii interne sau externe ce declanșează anumite căi de semnalizare din interiorul celulei care activează, sau inactivează, un set de proteine principale care deplasează ciclul celular înainte. Puteți afla mai multe despre aceste proteine și să vedeți exemple despre cum sunt acestea afectate de diverse indicii, cum ar fi deteriorarea ADN-ului, în articolul despre regulatorii ciclului celular.

Surse:

Acest articol este un derivat modificat al „Control of the cell cycle”, de OpenStax College, Biology, CC BY 3.0. Descărcați articolul original gratuit de la http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.87.

Articolul modificat este licențiat sub o licență CC-BY-NC-SA 4.0.

Lucrări citate:

Pickup, M. W., Mouw, J. K. și Weaver, V. M. (2014). The extracellular matrix modulates the hallmarks of cancer. EMBO Reports 15(12), 1244. http://dx.doi.org/10.15252/embr.201439246.
Han, Z., Chatterjee, D., He, D. M., Early, J., Pantazis, P., Wyche, J. H. și Hendrickson, E. A. (1995). Evidence for a G2 checkpoint in p53-indepenent apoptosis induction by X-irradiation. Molecular and Cellular Biology, 15(11), 5849. http://dx.doi.org/10.1128/MCB.15.11.5849.
Gorbsky, G. J. (2001). The mitotic spindle checkpoint. Current Biology, 24(11), R1001. http://dx.doi.org/10.1016/S0960-9822(01)00609-1.

Referințe suplimentare:

DiPaola, R. S. (2002). To arrest or not to G2-M cell-cycle arrest. Clin. Cancer Res., 8, 3311-3314. Accesat la http://clincancerres.aacrjournals.org/content/8/11/3311.short.

Han, Z., Chatterjee, D., He, D. M., Early, J., Pantazis, P., Wyche, J. H. și Hendrickson, E. A. (1995). Evidence for a G2 checkpoint in p53-indepenent apoptosis induction by X-irradiation. Molecular and Cellular Biology, 15(11), 5849-5857. http://dx.doi.org/10.1128/MCB.15.11.5849.

Kitagawa, Katsumi. (2009). Caspase-independent mitotic death. In X.-M. Yin and X. Dong (Eds.), Essentials of apoptosis: a guide for basic and clinical research (ed. 2, p. 635-646). New York, NY: Humana Press.

Li, F., Ambrosini, G., Chu, E. Y., Plescia, J., Tognin, S., Marchisio, P. C. și Altieri, D. C. (1998). Control of apoptosis and mitotic spindle checkpoint by survivin. Nature, 396, 580-584. http://dx.doi.org/10.1038/25141.

Pickup, M. W., Mouw, J. K. și Weaver, V. M. (2014). The extracellular matrix modulates the hallmarks of cancer. EMBO Reports 15(12), 1243-1253. http://dx.doi.org/10.15252/embr.201439246.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B. și Singer, S. R. (2014). How cells divide. În Biology (ed. 10, AP ed., p. 187-206). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. și Jackson, R. B. (2011). The cell cycle. În Campbell biology (ed 10, p. 232-250). San Francisco, CA: Pearson.

Seluanov, A., Hine, C., Azpurua, J., Feigenson, M., Bozzella, M., Mao, Z., … Gorbunova, V. (2009). Hypersensitivity to contact inhibition provides a clue to cancer resistance of naked mole-rat. PNAS, 106, 10352-19357. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0905252106.

Vrei să te alături conversației?

Conectare

Ordonare după:

Nici o postare încă.

Înțelegi engleza? Dă clic aici pentru a vedea mai multe discuții care au loc pe site-ul în limba engleză al Khan Academy.

Biblioteca de biologie

Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 14

Introducere

Punctele de control ale ciclului celular

Punctul de control G1‍

Punctul de control G2‍

Punctul de control al fusului

Cum funcționează de fapt punctele de control?

Vrei să te alături conversației?

Punctul de control G $_{1}$ ‍

Punctul de control G $_{2}$ ‍