Cellcykeln

Tillväxten och delningen av en cell ordnas i en mycket kontrollerad och ordnad process som kallas cellcykeln.

Kredit: mirela377 / .com

Cellcykeln innehåller fyra steg; Gap 1 (G1) fas, syntes (S) fas, gap 2 (G2) fas och mitos (M) fas. För de flesta mänskliga celler tar en enda cellcykel ungefär 24 timmar. I vävnader där det finns ett konstant behov av cellförnyelse och ersättning, såsom tarmens slemhinna, är processen mycket kortare och tar så lite som 9 timmar.

Interfas

G1-, S- och G2-faserna kallas alla kumulativt som interfas som involverar tillväxten av en cell och replikationen av dess DNA. Ursprungligen i G1-fas växer cellen fysiskt och ökar volymen av både protein och organeller. I S-fas kopierar cellen sitt DNA för att producera två systerkromatider och replikerar dess nukleosomer. Slutligen involverar G2-fasen ytterligare celltillväxt och organisering av cellulärt innehåll.

Mitos

Under M-fasen delar sig cellen i två dotterceller. DNA kondenserar initialt för att bilda kromosomer som dras isär av en mitotisk spindel. Denna M-fas är vidare uppdelad i fyra steg; profas, metafas, anafas och telofas.

Profas: DNA kondenseras för att bilda kromosomer och mitotiska spindlar börjar bildas mellan de två nukleosomerna. Dessa spindlar börjar sedan binda till kinetokorer på kromosomerna och organisera dem i mitten av cellen.

Metafas: Kromosomer som är bundna av deras kinetokorer dras in i mitten av cellen och bildar en linje som kallas metafasplattan. Cellen säkerställer sedan att alla kromosomer är bundna på två separata kinetokorer, en på varje systerkromatid, i en fas som kallas spindelkontrollpunkten. Detta bekräftar att varje ny cell kommer att innehålla en jämn mängd DNA-material när cellen delas.

Anafas: När cellen framgångsrikt passerar denna kontrollpunkt kommer den att gå in i anafas. Kohesiner, som håller kromosomer ihop, klyvs och de bundna mikrotubuli börjar förkortas. Denna process drar systerkromatiderna isär till motsatta poler i cellen. De återstående mikrotubuli, som inte är bundna till kromosomer, förlänger sedan och tvingar de två halvorna av cellen längre bort från varandra.

Telofas: Vid denna punkt är cellen nästan helt uppdelad. Inom telofas bryts DNA av och den mitotiska spindeln bryts ner innan två separata kärnor utvecklas.

Cytokinese

När DNA: n har delats delar sig den fysiska cellen i en process som kallas cytokinese. Inledningsvis bildas en sammandragningsring i mitten som delar och klämmer ihop cellen. Detta bildar en fördjupning som kallas klyvningsfuren, som så småningom delar upp cellen i två identiska dotterceller.

Kontroll av cellcykeln

Sammantaget styrs denna process starkt av olika proteiner, som agera för att både stimulera och hämma cellcykeln. Cyklin- och cyklinberoende kinaser (CDK) är bland de viktigaste proteinerna som är involverade i stimuleringen av cykeln. Cyklinnivåerna höjs och sänks vid olika stadier av cykeln, vilket stimulerar funktionen hos CDKs vars närvaro är stabil men endast kan fungera i närvaro av cykliner. CDK fungerar för att fosforylera många olika proteiner som krävs för att passera viktiga punkter i cellcykeln, så kallade kontrollpunkter.

Dessa kontrollpunkter finns i slutet av G1 och början av G2 och fungerar för att säkerställa att processer i varje steg utförs innan cellen flyttar till eller lämnar S-fas. Det finns också en M-faskontroll (spindelkontrollpunkten) som säkerställer att kromosomerna är korrekt inriktade, som tidigare beskrivits.

Sammantaget fungerar dessa kontrollpunkter för att säkerställa genomets integritet och förhindra DNA-skada. Om en cell inte uppfyller kraven i kontrollpunkten stoppas cellcykeln och DNA kan repareras, eller om DNA är utom reparation kan apoptos stimuleras.

Om dessa kontrollpunkter är förlorat på grund av muterade proteiner, då styrs inte cellcykeln längre och kan leda till oreglerad replikering, till exempel, mutationer i TP53-genen leder till många typer av cancer.

Detta protein är involverat i cellcykeln arrestering och transkription av proteiner som är involverade i DNA-reparation eller apoptos. Därför innebär förlust av denna gen att cellcykeln inte kan stoppas och DNA inte kan repareras, vilket resulterar i tumörtillväxt.

Sammantaget är cellcykeln en viktig process för tillväxt och reparation av vävnader. Den är organiserad i fyra olika faser; G1-fas, S-fas, G2-fas och M-fas, och styrs av närvaron av kontrollpunkter.Förlust av kontroll är inblandad i cancer, såsom med mutationer som resulterar i förlust av cykelstopp och DNA-reparation, vilket visar vikten av korrekt reglering.

Ytterligare läsning

• Allt cellbiologiskt innehåll
• Cellkärnans struktur och funktion
• Vad är organeller?
• Ribosomstruktur
• Proteinproduktion: Initiering, Förlängning och uppsägning

Citat