The Cell Cycle (Italiano)

La crescita e la divisione di una cellula è orchestrata in un processo altamente controllato e ordinato chiamato ciclo cellulare.

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Il ciclo cellulare contiene 4 fasi; Fase gap 1 (G1), fase di sintesi (S), fase gap 2 (G2) e fase di mitosi (M). Per la maggior parte delle cellule umane, un singolo ciclo cellulare richiede circa 24 ore. Tuttavia, nei tessuti in cui vi è una costante necessità di rinnovamento e sostituzione cellulare, come il rivestimento dell’intestino, il processo è molto più breve e richiede solo 9 ore.

Interfase

G1, S e G2 sono tutte cumulativamente indicate come interfase che coinvolgono la crescita di una cellula e la replicazione del suo DNA. Inizialmente nella fase G1, la cellula cresce fisicamente e aumenta il volume sia delle proteine che degli organelli. Nella fase S, la cellula copia il suo DNA per produrre due cromatidi fratelli e replica i suoi nucleosomi. Infine, la fase G2 implica un’ulteriore crescita cellulare e l’organizzazione dei contenuti cellulari.

Mitosi

Durante la fase M, la cellula si divide in due cellule figlie. Il DNA inizialmente si condensa per formare cromosomi che vengono separati da un fuso mitotico. Questa fase M è ulteriormente suddivisa in 4 fasi; profase, metafase, anafase e telofase.

Prophase: il DNA si condensa per formare cromosomi e fusi mitotici iniziano a formarsi tra i due nucleosomi. Questi fusi iniziano quindi a legarsi ai cinetocori sui cromosomi e li organizzano al centro della cellula.

Metafase: i cromosomi che sono legati dai loro cinetocori vengono tirati al centro della cellula, formando una linea chiamata la piastra metafase. La cellula quindi assicura che tutti i cromosomi siano legati su due cinetocori separati, uno su ciascun cromatide fratello, in una fase chiamata checkpoint del fuso. Ciò conferma che ogni nuova cellula conterrà una quantità uniforme di materiale DNA una volta che la cellula si sarà divisa.

Anafase: dopo che la cellula ha superato con successo questo punto di controllo, entrerà in anafase. Le coesine, che tengono insieme i cromosomi, vengono tagliate ei microtubuli legati iniziano ad accorciarsi. Questo processo allontana i cromatidi fratelli dai poli opposti della cellula. I restanti microtubuli, che non sono legati ai cromosomi, si allungano e spingono le due metà della cellula ad allontanarsi l’una dall’altra.

Telofase: a questo punto, la cellula è quasi completamente divisa. All’interno della telofase, il DNA si decondensa e il fuso mitotico viene scomposto prima che si sviluppino due nuclei separati.

Citochinesi

Una volta che il DNA viene diviso, la cellula fisica si divide in un processo chiamato citochinesi. Inizialmente, si forma un anello contrattile al centro, dividendo e pizzicando la cellula a metà. Questo forma una rientranza chiamata solco di scissione, che alla fine divide la cellula in due cellule figlie identiche.

Controllo del ciclo cellulare

Nel complesso questo processo è altamente controllato da varie proteine, che agisce sia per stimolare che per inibire il ciclo cellulare. La ciclina e le chinasi dipendenti dalla ciclina (CDK) sono tra le proteine più importanti coinvolte nella stimolazione del ciclo. I livelli di ciclina vengono aumentati e abbassati nelle diverse fasi del ciclo, il che stimola la funzione dei CDK la cui presenza è stabile ma può funzionare solo in presenza di cicline. I CDK funzionano per fosforilare molte proteine diverse che sono necessarie per il passaggio di punti importanti del ciclo cellulare, chiamati checkpoint.

Questi checkpoint sono presenti alla fine di G1 e all’inizio di G2, funzionando per garantire che il vitale i processi di ogni fase vengono eseguiti prima che la cellula si sposti o lasci la fase S. C’è anche un checkpoint di fase M (il checkpoint del fuso) che garantisce che i cromosomi siano allineati correttamente, come descritto in precedenza.

Nel complesso questi checkpoint funzionano per garantire l’integrità del genoma e prevenire danni al DNA. Se una cellula non soddisfa i requisiti del checkpoint, il ciclo cellulare viene interrotto e il DNA può essere riparato, oppure se il DNA è irreparabile, è possibile stimolare l’apoptosi.

Se questi checkpoint sono perso a causa di proteine mutate, il ciclo cellulare non è più controllato e può portare a una replicazione incontrollata, ad esempio, mutazioni nel gene TP53 portano a molti tipi di cancro.

Questa proteina è coinvolta nel ciclo cellulare arresto e trascrizione di proteine coinvolte nella riparazione o nell’apoptosi del DNA. Pertanto, la perdita di questo gene significa che il ciclo cellulare non può essere interrotto e il DNA non può essere riparato, con conseguente crescita tumorale.

Nel complesso il ciclo cellulare è un processo essenziale per la crescita e la riparazione dei tessuti. È organizzato in 4 fasi distinte; Fase G1, fase S, fase G2 e fase M e controllata dalla presenza di punti di controllo.La perdita di controllo è implicata nel cancro, come le mutazioni che portano alla perdita dell’arresto del ciclo e della riparazione del DNA, il che dimostra l’importanza di una corretta regolazione.

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