Odlomak

Ćelijski ciklus

“Omnis cellula a cellula” napisao je Rudolf Virchow 1858. godine (veliki citolog, histolog i histopatolog), označivši da nova ćelija ne može nastati ako predhodna ne postoji. Zaista, nove ćelije nastaju od ćelija deobama postojećih- “majka” ćelija daje “ćerke”, “ćerke” “unuke” itd., nastavljajući ciklus života. Zbog značaja deobe za opstanak živog sveta, život jedne ćelije posmatra se od deobe (kojom nastaje)- do deobe (kojom daje ćerke ćelije) i označava vreme između njih kao interfazu. Ćelijski ciklus predstavlja se kao krug, zbir deobe i interfaze. Kako
je svrha deobe i pravilna podela naslednog materijala, u interfazi centralno mesto pripada periodu sinteze DNK- S-faza; pre i posle nje su dva “prekida” G1 i G2 faze (Gap-prekid). Trajanje pojedinih faza zavisi od tipa posmatrane ćelije, odnosno tipa ćelijskog ciklusa.

Prokariotske ćelije imaju ćelijski ciklus bez G2 faze, jer ulaze u deobu odmah po sintezi DNK. Ćelije embriona, dok ne dostignu određeni broj ćelija, uopšte nemaju G-faze, samo deobu i S-fazu. U višećelijskim adultnim organizmima eukariota “školski” ćelijski ciklus iz sve četiri faze ima jedna malobrojna grupa ćelija (CIKLIRAJUĆE ĆELIJE: stem ćelije i ćelije koje su u deobi). One prolaze sve četiri faze ciklusa i deobom daju sve ćerke ćelije od kojih će jedna zadržati ciklus života identičan majčinom (ostaće stem ćelija), a druga će ući u diferencijaciju i nepovratnu G0 fazu. Trajanje mitoze u odnosu na interfazu je uglavnom veoma kratko. Kada se izučava ćelijski ciklus u kulturi ćelija od 24 h- ciklusa, 23 h pripada interfazi, a 1h mitozi.

Sudbina većine ćelija višećelijskih adultnih organizama (gotovo 90%) je upravo sudbina “druge ćelije”. Naime, ćelije tkiva i organa nastaju deobom “majke” ćelije, ulaze u G0-fazu interfaze, u njoj žive svoj “ćelijski život” i završavaju ga smrću. To je velika grupa ćelija (DIFERENCIRANE, INTERFAZNE ĆELIJE) koje se nikada ne dele i kod kojih je ćelijski život ravna
linija a ne krug, ciklus.

U okviru nje postoji izuzetak – hepatociti su primer ćelija koje prolaze diferencijaciju, izlaze iz ćelijskog ciklusa, ali zadržavaju sposobnost povratka. One poseduju sposobnost dediferencijacije i ulaska u S-fazu, a time i ulaska u deobu. Takođe, interesantno je da neke ćelije pre nego uđu u funkcionu diferencijaciju (plazmocit) ili čak mejotičku deobu spermatogonije) moraju proći tačno određeni broj mitotičkih deoba.

 

 

Kontrola progresije kroz ćelijski ciklus

S obzirom na različitost ćelijskih ciklusa i to kako tipova, tako i broja/dužine trajanja pojedinih faza (enterocit 24 h, neuron 70 godina) mehanizmi
njihove kontrole su od vitalnog značaja za ćeliju. Regulacija ćelijskog ciklusa je, sa jedne strane, veoma složena, jer ćelija neprestano odmerava i očitava mitogene i mitostatske signale iz svoje unutrašnjosti i spoljašnjosti, a sa druge strane, poseduje veoma jednostavan mehanizam regulacije. To se najbolje vidi na primeru ciklirajućih ćelija: postoje kontrolne tačke unutar samog ćelijskog ciklusa.

 

 

Kontrolne tačke ćelijskog ciklusa 

Progresija kroz faze kontroliše se unutar interfaze i mitoze. Kako je nakon mitoze ćelija automatski ušla u G1 fazu, prvu odluku koju ćelija mora da donese jeste da li je sredina povoljna za ulazak u replikaciju DNK (G1 kontrolna tačka). Ako uđe u S fazu, ćelija će ponovo po automatizmu da nastavi sa G2 fazom jer je ona pripremna za mitozu. U njoj se sintetšu proteini mitotičkog aparata ali i “duplikacija” organela koje će biti raspodeljene ćerkama ćelijama.

Tada ćelija mora da donese drugu odluku: da li da uđe u mitozu (G2kontrolna tačka)? Jedan od najvažnijih kriterijuma za ulazak u mitozu jeste da je genom pravilno repliciran. Ćelija započinje mitozu, odigrava profazu i metafazu i tu postoji treća kontolna tačka za odluku završi mitozu i izađi iz deobe ili ne idi u deobu i vrati se u interfazu (metafazna kontrolna tačka). U prvom slučaju ćelija će se uobičajeno podeliti na dve ćerke ćelije, a u drugom će postati poliploidna. ćelija “proverava” da li su svi hromozomi prikačeni za deobno vreteno i tek kada utvrdi da jesu otpočinje anafaza i razdvajanje sestri hromatida.

 

 
Ciklini i kompleks promocije anafaze (APC)

Ključna komponenta kontrolnog mehanizma progresije kroz ćelijski ciklus je proteinski kompleks ciklin/ciklin-zavisna kinaza (ciklozom). Tokom ćelijskog ciklusa aktivnost ciklin-zavisnih kinaza (fosforilacija različitih proteina u ćeliji) oscilira (raste i pada kroz progresiju faza). Nju regulišu ciklini-proteini koji se ciklično sintetišu i degraduju tokom ćelijskog ciklusa. Naime, kinaze su aktivne samo kada su u kompleksu sa ciklinom. Tako, sintetišući različite tipove ciklina za različite faze ćelijskog ciklusa i degradujući ih sukcesivno ćelija uspostavlja veoma
jednostavan način kontrole. Postoje 4 klase ciklina:

  1. G1/S ciklini vezuju ciklinzavisnu kinazu na kraju G1 faze i uvode ćeliju u S fazu;
  2. S ciklini vezuju ciklinzavisnu kinazu tokom S faze i potrebni su za iniciranje DNK replikacije;
  3. M ciklini uvode ćeliju u mitozu i
  4. G1 ciklini koji pomažu ćeliji prolaz kroz startnu ili restrikcionu tačku u G1 fazi.

Ovaj mehanizam regulacije ćelijskog ciklusa uspostavljen je vrlo rano u nastanku eukariotske ćelije i evolutivno je konzerviran. Jedino su se menjali tipovi ciklina i ciklin-zavisnih kinaza kroz vrste organizama. Tako na primer, kod kvasaca (sa jednostavnim ćelijskim ciklusom), količina ciklin-zavisne kinaze je konstantna u ćeliji tokom ćelijskog ciklusa, menjaju se samo tipovi ciklina. U ćelijama kičmenjaka, međutim, postoje i 4 ciklin-zavisne kinaze. Dve se kompleksuju sa G1, a po jedna sa S i M ciklinima.

Ako je mehanizam aktivacije i fosforilacije isti, kako onda različiti ciklozomi pokreću različite procese tokom različitih faza ćelijskog ciklusa? Deo odgovora leži u tome da ciklin nema samo ulogu da prosto aktivira svog partnera (ciklin-zavisnu kinazu) već i da je uputi ka proteinima koje treba fosforilisati. Na taj način različiti ciklozomi fosforilišu različite setove roteina tokom faza ćelijskog ciklusa (a to je konačno i svrha njihovog postojanja). S ciklin-zavisne kinaze učestvuju u pokretanju replizoma (origin replication complex), ali i istovremeno izazivaju degradaciju S-ciklina, čime se sprečava beskonačan broj replikacija. M ciklin-zavisne kinaze fosforilisaće lamine da bi nukleusni ovoj vezikulirao, ali i “pokreću” kondenzinske komplekse da bi se odigrala kondenzacija hromozoma. Degradacija ciklina je u proteazomima, nakon ubikvitinacije. Degradaciju G1/S i M ciklina specifično pokreću dva kompleksa: SCF (kompleks promocije S faze) i APC (kompleks promocije anafaze).

No votes yet.
Please wait…

Prijavi se

Detalji dokumenta

Više u Skripte

Komentari

Click to access the login or register cheese