Cellecyklussen

Vækst og deling af en celle er orkestreret i en stærkt kontrolleret og ordnet proces kaldet cellecyklussen.

Kredit: mirela377 / .com

Cellecyklussen indeholder 4 trin; Gap 1 (G1) fase, syntese (S) fase, gap 2 (G2) fase og mitose (M) fase. For de fleste humane celler tager en enkeltcellecyklus cirka 24 timer. I væv, hvor der er et konstant behov for cellefornyelse og udskiftning, såsom foring af tarmen, er processen meget kortere og tager så lidt som 9 timer.

Interfase

G1-, S- og G2-faser betegnes alle kumulativt som interfase, der involverer væksten af en celle og replikationen af dens DNA. Oprindeligt i G1-fase vokser cellen fysisk og øger volumenet af både protein og organeller. I S-fase kopierer cellen sit DNA for at producere to søsterkromatider og replikerer dets nukleosomer. Endelig involverer G2-fase yderligere cellevækst og organisering af cellulært indhold.

Mitose

Under M-fasen opdeles cellen i to datterceller. DNA kondenserer oprindeligt til dannelse af kromosomer, som trækkes fra hinanden af en mitotisk spindel. Denne M-fase er yderligere opdelt i 4 trin; prophase, metaphase, anaphase og telophase.

Prophase: DNA kondenserer til dannelse af kromosomer og mitotiske spindler begynder at dannes mellem de to nukleosomer. Disse spindler begynder derefter at binde til kinetochores på kromosomerne og organisere dem i midten af cellen.

Metafase: Kromosomer, der er bundet af deres kinetochores, trækkes ind i centrum af cellen og danner en linje kaldet metafasepladen. Cellen sikrer derefter, at alle kromosomer er bundet på to separate kinetochores, en på hver søsterkromatid, i en fase kaldet spindelkontrolpunktet. Dette bekræfter, at hver nye celle vil indeholde en jævn mængde DNA-materiale, når cellen deler sig.

Anafase: Når cellen med succes har passeret dette kontrolpunkt, vil den derefter gå ind i anafase. Cohesiner, som holder kromosomer sammen, spaltes, og de bundne mikrotubuli begynder at forkorte. Denne proces trækker søsterkromatiderne fra hinanden til modsatte poler i cellen. De resterende mikrotubuli, som ikke er bundet til kromosomer, forlænges og tvinger de to halvdele af cellen længere væk fra hinanden.

Telofase: På dette tidspunkt er cellen næsten fuldstændig delt. Inden for telofase nedbrydes DNA og den mitotiske spindel brydes ned, før to separate kerner udvikler sig.

Cytokinesis

Når DNA’et er delt, deler den fysiske celle sig i en proces kaldet cytokinese. Oprindeligt dannes en kontraktil ring i midten, der deler og klemmer cellen i halvdelen. Dette danner en fordybning kaldet spaltningsfuren, som til sidst deler cellen i to identiske datterceller.

Kontrol af cellecyklussen

Samlet set styres denne proces stærkt af forskellige proteiner, som handle for både at stimulere og hæmme cellecyklussen. Cyclin og cyclinafhængige kinaser (CDK’er) er blandt de vigtigste proteiner, der er involveret i stimuleringen af cyklussen. Cyklinniveauer hæves og sænkes på forskellige stadier af cyklussen, hvilket stimulerer funktionen af CDK’er, hvis tilstedeværelse er stabil, men kun kan fungere i nærvær af cykliner. CDK’er fungerer til at fosforylere mange forskellige proteiner, der er nødvendige for at passere vigtige punkter i cellecyklussen, kaldet kontrolpunkter.

Disse kontrolpunkter er til stede i slutningen af G1 og starten på G2 og fungerer for at sikre, at den vitale processer i hvert trin udføres, før cellen bevæger sig over på eller forlader S-fasen. Der er også et M-fasekontrolpunkt (spindelkontrolpunktet), der sikrer, at kromosomerne er korrekt justeret, som tidligere beskrevet.

Samlet fungerer disse kontrolpunkter for at sikre genomets integritet og forhindre DNA-beskadigelse. Hvis en celle ikke opfylder kravene i kontrolpunktet, stoppes cellecyklussen, og DNA’et kan repareres, eller hvis DNA’et er ude af reparation, kan apoptose stimuleres.

Hvis disse kontrolpunkter er tabt på grund af muterede proteiner, så kontrolleres ikke cellecyklussen længere og kan føre til ikke-styret replikation, for eksempel fører mutationer i TP53-genet til mange typer kræft.

Dette protein er involveret i cellecyklus anholdelse og transkription af proteiner involveret i DNA-reparation eller apoptose. Derfor betyder tab af dette gen, at cellecyklussen ikke kan standses, og DNA ikke kan repareres, hvilket resulterer i tumorvækst.

Generelt er cellecyklussen en vigtig proces til vækst og reparation af væv. Det er organiseret i 4 forskellige faser; G1-fase, S-fase, G2-fase og M-fase og styret af tilstedeværelsen af kontrolpunkter.Tab af kontrol er impliceret i kræft, såsom med mutationer, der resulterer i tab af cyklusstop og DNA-reparation, hvilket viser vigtigheden af korrekt regulering.

Yderligere læsning

• Alt indhold af cellulærbiologi
• Cellekernens struktur og funktion
• Hvad er organeller?
• Ribosomstruktur
• Proteinproduktion: indledning, Forlængelse og opsigelse

Citater