Solusyklin tarkistuspiste

Solusyklin tarkistuspisteet ovat eukaryoottisolusyklin  ohjausmekanismeja, jotka varmistavat sen oikean kehityksen. Jokainen tarkistuspiste toimii mahdollisena solusyklin päätepisteenä , jonka aikana solun olosuhteet arvioidaan, ja eteneminen solusyklin eri vaiheiden läpi tapahtuu vain, kun suotuisat olosuhteet täyttyvät. Solusyklissä on monia tarkistuspisteitä [1] , mutta kolme tärkeintä ovat: G1-tarkastuspiste, joka tunnetaan myös alku- tai rajatarkastuspisteenä tai päätarkistuspisteenä ; ohjauspiste G2/M ; ja siirtyminen metafaasista anafaasiin, joka tunnetaan myös karan tarkistuspisteenä [2] . Kulku näiden tarkistuspisteiden läpi määräytyy suurelta osin sykliinistä riippuvien kinaasien aktivaatiolla säätelevien proteiinialayksiköiden, sykliinien toimesta , ja joiden eri muotoja tuotetaan kussakin solusyklin vaiheessa kontrolloimaan siinä tapahtuvia tiettyjä tapahtumia [3] [4] .

Johdanto

Kaikki elävät organismit ovat toistuvien solujen kasvu- ja jakautumissyklien tuotteita [5] . Tämän prosessin aikana, joka tunnetaan solusyklinä , solu monistaa sisällön ja jakautuu sitten kahtia. Solusyklin tavoitteena on monistaa kunkin organismin DNA tarkasti ja sitten jakaa solu ja sen sisältö tasaisesti kahden tuloksena olevan solun kesken. Eukaryooteissa solusykli koostuu neljästä päävaiheesta: G 1 , jonka aikana solu on metabolisesti aktiivinen ja kasvaa jatkuvasti; S-vaihe , jonka aikana DNA:n replikaatio tapahtuu; G2 , jonka aikana solujen kasvu jatkuu ja solu syntetisoi erilaisia ​​proteiineja valmistautuessaan jakautumiseen; ja M-vaihe ( mitoosi ), jonka aikana kaksinkertaiset kromosomit (tunnetaan sisarkromatideina ) erottuvat kahdeksi tytärytimeksi ja solu jakautuu kahdeksi tytärsoluksi, joissa kummassakin on täydellinen kopio DNA:sta [6] . Eukaryoottiseen solukiertoon verrattuna prokaryoottinen solusykli (tunnetaan nimellä binäärifissio ) on suhteellisen yksinkertainen ja nopea: kromosomi replikoituu replikaation aloituskohdasta, uusi kalvo kootaan ja soluseinä muodostaa septumin, joka jakaa solun. kaksi [7] .

Koska eukaryoottinen solusykli on monimutkainen prosessi, eukaryootit ovat kehittäneet säätelyproteiinien verkoston, joka tunnetaan solusyklin ohjausjärjestelmänä , joka seuraa ja määrittää solun etenemisen solusyklin läpi [5] . Tämä järjestelmä toimii ajastimena tai kellona, ​​joka asettaa kiinteän ajan, jonka solun tulee viettää kussakin solusyklin vaiheessa, ja samalla se reagoi myös ohjaamiltaan prosesseilta saatuihin tietoihin. Solusyklin tarkistuspisteillä on tärkeä rooli ohjausjärjestelmässä, sillä ne havaitsevat perusprosessien, kuten DNA:n replikaation tai kromosomien erottelun , aikana ilmeneviä vikoja ja saavat solusyklin pysähtymään vasteena, kunnes viat korjataan [8] . Solusyklin tarkistuspisteiden pääasiallinen toimintamekanismi on säädellä sykliinistä riippuvaisina kinaaseina (CDK) tunnetun proteiinikinaasiperheen aktiivisuutta. Nämä proteiinikinaasit sitoutuvat erilaisiin säätelyproteiiniluokkiin, jotka tunnetaan sykliineinä, jolloin muodostuu spesifisiä sykliini-CDK-komplekseja ja aktivoituvat solusyklin eri vaiheissa. Nämä kompleksit puolestaan ​​aktivoivat erilaisia ​​alavirran kohteita stimuloidakseen tai estääkseen solusyklin etenemistä [9] .

Tarkistuspiste G1

G1-tarkastuspiste, joka tunnetaan myös nimellä restriktiopiste nisäkässoluissa ja aloituspiste hiivassa, on kohta, jossa solu osallistuu solusykliin. Kun solu kulkee G1:n läpi, sisäisistä ja ulkoisista olosuhteista riippuen se voi joko viivyttää G1:tä, siirtyä lepotilaan, joka tunnetaan nimellä G0 , tai ylittää rajapisteen [5] . DNA-vaurio on tärkein merkki siitä, että solu on "rajoittunut" eikä pääse solukiertoon. Päätös aloittaa uusi solujakautumiskierros tapahtuu, kun solu aktivoi sykliini-CDK-riippuvaisen transkription, mikä edistää S-vaiheeseen pääsyä. Tämä tarkistuspiste tarjoaa lisäprosessin [10] .

Varhaisen G1:n aikana on kolme transkriptionaalista repressoria, jotka tunnetaan taskuproteiineina ja jotka sitoutuvat E2F -transkriptiotekijöihin . E2F-geeniperhe on joukko transkriptiotekijöitä, jotka kohdistuvat moniin solusyklin säätelyssä tärkeisiin geeneihin, mukaan lukien sykliinit , CDK:t, tarkistuspistesäätelijät ja DNA-korjausproteiinit. E2F-perheen virhesäätelyä havaitaan usein syöpätapauksissa, mikä viittaa siihen, että E2F-perhettä tarvitaan DNA:n replikaation ja jakautumisen tiukkaan säätelyyn [10] . Kolme taskuproteiinia ovat retinoblastooma (Rb), p107 ja p130, jotka sitoutuvat E2F-transkriptiotekijöihin estämään etenemisen G1-tarkastuspisteen yli.

E2F-geeniperhe sisältää joitain proteiineja, joissa on aktivaatiomekanismeja, ja joitain proteiineja, joissa on repressiomekanismeja. P107 ja p130 toimivat korepressoreina E2F 4:lle ja E2F 5:lle, jotka tukahduttavat G1-S-stimuloivien tekijöiden transkription. Kolmas taskuproteiini, Rb, sitoutuu ja repressoi E2F1-, E2F2- ja E2F3-proteiineja, jotka ovat E2F-proteiineja, joilla on aktivoitumiskyky [10] .

Positiivisella palautteella on olennainen rooli säädettäessä siirtymistä G1-faasista S-faasiin, erityisesti mitä tulee Rb-fosforylaatioon Cyclin/CDK-proteiinikompleksin toimesta. Rb ilman fosfaattia tai fosforyloimatonta Rb säätelee G0-solusyklin poistumista ja erilaistumista. G1-vaiheen alussa kasvutekijät ja DNA-vauriot osoittavat sykliini D:n tason nousua, joka sitten sitoutuu Cdk4:ään ja Cdk6:een muodostaen CyclinD:Cdk4/6-kompleksin [11] . Tämän kompleksin tiedetään inaktivoivan Rb:tä fosforyloimalla. Rb-fosforylaation yksityiskohdat ovat kuitenkin melko monimutkaisia ​​ja spesifisiä verrattuna aiempaan tietoon G1-tarkastuspisteestä. CyclinD:Cdk4/6 sijoittaa vain yhden Rb-fosfaatin tai monofosforylaatin yhteen neljästätoista käytettävissä olevasta ainutlaatuisesta fosforylaatiokohdasta. Jokainen neljästätoista spesifisestä monofosforyloidusta isoformista sitoutuu eri tavalla E2F-perheen jäseniin, mikä todennäköisesti lisää nisäkkäiden soluprosessien monimuotoisuutta [11] .

E2F 4 ja E2F 5 ovat riippuvaisia ​​p107:stä ja p130:stä tumapaikan säilyttämiseksi. Kuitenkin sykliini D:Cdk 4/6 fosforyloi myös p107:n ja p130:n, prosessin, joka vapauttaa niiden sitoutumisen E2F 4:ään ja 5:een (jotka sitten pakenevat sytoplasmaan) ja sallivat E2F 1-3:n sitoutumisen DNA:han ja aloittaa transkription. sykliini E [10] . Rb-proteiinit säilyttävät monofosforyloituneen tilansa varhaisen G1-vaiheen aikana, kun taas sykliini E kerääntyy ja sitoutuu Cdk2:een.

CyclinE:Cdk2:lla on lisäksi tärkeä fosforylaatiorooli G1-S-siirtymässä. Erityisesti CyclinE:Cdk2 edistää positiivista palautesilmukkaa, joka luo kaikki tai ei mitään -kytkimen. Monissa geneettisen kontrollin verkostoissa positiivinen palaute varmistaa, että solut eivät liuku solusyklin vaiheiden välillä [12] . Cyclin E:Cdk2 etenee fosforyloimaan Rb:n kaikissa fosforylaatiokohdissaan, jota kutsutaan myös "hyperfosforylaatioksi", mikä varmistaa Rb:n täydellisen inaktivoinnin. Rb:n hyperfosforylaatiota pidetään myöhäisenä G1-restriktiopisteenä, jonka jälkeen solu ei voi palata takaisin solusykliin. Tässä vaiheessa E2F 1-3 -proteiinit sitoutuvat DNA:han ja transkriptoivat sykliini A:n ja Cdc 6:n [11] .

Sykliinistä riippuvainen kinaasi 1B:n estäjä (CDKN1B), joka tunnetaan myös nimellä p27, sitoutuu CyclinE:Cdk2:een ja estää sen aktivoitumisen estämällä. Kuitenkin, kun sykliini A kerääntyy ja sitoutuu Cdk2:een, ne muodostavat kompleksin ja inhiboivat p27:ää. G1-faasin sykliinistä riippuvainen kinaasi toimii yhdessä S-faasin sykliinistä riippuvaisen kinaasin kanssa kohdentaakseen p27:n hajoamista varten. Tämä puolestaan ​​saa aikaan Cyclin A:Cdk2:n, kompleksin, joka fosforyloi E2F 1-3:n, täyden aktivoitumisen, mikä aloittaa niiden dissosioitumisen promoottori-DNA-alueista. Tämä sallii E2F 6-8:n sitoutumisen DNA:han ja estää transkription [10] . Negatiivinen takaisinkytkentäsilmukka, jota käytetään onnistuneesti inhiboimaan p27-inhibiittoria, on toinen tärkeä prosessi, jota solut käyttävät varmistaakseen yksisuuntaisen liikkeen eikä paluuta solusyklissä.

Kun DNA-vaurio tapahtuu tai kun solussa on vikoja, jotka saavat sen viivästymään tai pysäyttämään solusyklin G1:ssä, pysähtyminen tapahtuu useiden mekanismien kautta. Nopea vaste sisältää fosforylaatiotapahtumia, jotka laukaisee joko ATM ( mutated ataxia telangiectasia ) tai ATR ( mutated ataxia telangiectasia and Rad3 ) kinaasi, jotka toimivat sensoreina vamman tyypistä riippuen. Nämä kinaasit fosforyloivat ja aktivoivat efektorikinaasit Chk2 ja Chk1, vastaavasti, jotka puolestaan ​​fosforyloivat Cdc25A-fosfataasia, mikä merkitsee sitä ubikvitinaatiota ja hajoamista varten. Koska Cdc25A aktivoi aiemmin mainitun sykliini E-CDK2 -kompleksin poistamalla inhiboivat fosfaatit CDK2:sta, Cdc25A:n puuttuessa sykliini E-CDK2 pysyy inaktiivisena ja solu pysyy G1:ssä.

Pysähdyksen ylläpitämiseksi aloitetaan toinen vaste, jolla Chk2 tai Chk1 fosforyloi p53:a, kasvainsuppressoria, ja tämä stabiloi p53:a estämällä sitä sitoutumasta Mdm2:een, ubikvitiiniligaasiin, joka estää p53:a ohjaten sen hajoamaan. Stabiili p53 toimii sitten useiden kohdegeenien transkription aktivaattorina, mukaan lukien p21, G1-S-stimuloivan kompleksin, sykliini E-CDK2:n, estäjä. Lisäksi toinen p21-aktivaatiomekanismi on p16:n kerääntyminen vasteena DNA-vauriolle. p16 hajottaa sykliini D-CDK4 -komplekseja aiheuttaen siten p21:n vapautumisen komplekseista, mikä johtaa defosforylaatioon ja Rb:n aktivoitumiseen, mikä mahdollistaa Rb:n sitoutumisen ja inhiboimisen E2F 1-3:n, mikä estää solua pääsemästä S-faasiin [ 13] . Viime aikoina joitakin tämän mallin näkökohtia on kyseenalaistettu [14] .

Checkpoint G2

DNA-replikaation jälkeen S-vaiheessa solu käy läpi kasvuvaiheen, joka tunnetaan nimellä G2. Tänä aikana tarvittavat mitoottiset proteiinit tuotetaan ja solu alistetaan jälleen säätelymekanismeille oikean tilan proliferatiiviseen mitoottiseen (M) vaiheeseen pääsyn varmistamiseksi. Tämä siirtyminen G2:sta M:ään sisältää useita mekaanisia tarkistuspisteitä, joilla on yhteinen yhdistävä tekijä sykliini-Cdk-aktiivisuudesta.

Vaikka organismien välillä on vaihteluita vaadituissa sykliini-Cdk-komplekseissa, kinaasiaktiivisuuden tarve jatkuu ja keskittyy yleensä yhteen pariutumiseen. Fissiohiivassa mitoottista sykliiniä on kolme eri muotoa ja orastavassa hiivassa kuusi, mutta pääasiallinen käytetty sykliini on sykliini B [15] . Cyclin B toimii referenssinä keskustelulle G2/M-tarkastuspisteen siirtymisestä.

Kuten S-vaiheessa, G2 kokee DNA-vaurion tarkistuspisteen. Solu tutkitaan uudelleen DNA-vaurion tai epätäydellisen replikaation varalta, ja ATR- ja ATM-kinaasit värvätään vaurioon. Myös Chk1:n ja Chk2:n aktivaatio tapahtuu, samoin kuin p53:n aktivaatio, aiheuttaen solusyklin pysähtymisen ja pysäyttäen siirtymisen mitoosiin. S-vaiheen lisäkomponentti, esireplikaatiokompleksi, täytyy inaktivoida fosforyloimalla sykliini B-Cdk1 [16] .

Näitä aiempia tarkistuspisteitä arvioitaessa G2-proteiinin kertyminen aktivoi sykliini B-Cdk1 -aktiivisuuden useiden mekanismien kautta. sykliini A-Cdk2 aktivoi Cdc25:n, sykliini B-Cdk1-aktivaattorin, joka sitten deaktivoi sykliini B-Cdk1:n estäjän Wee1:n. Tämä johtaa positiiviseen takaisinkytkentäsilmukkaan, joka lisää merkittävästi sykliini B:n ilmentymistä ja Cdk1-aktivaatiota. Kun solu kulkee G2:n läpi ja saavuttaa G2/M-liitoksen, Plk1-kinaasi fosforyloi Wee1:n, joka kohdistaa Wee1:n hajoamiseen SCF-ubikitiiniligaasikompleksin kautta [17] . Plk1:n lisätoiminto on aktivoida Cdc25 fosforylaation kautta. Wee1:n hajoamisen ja Cdc25-aktivaation yhteisvaikutus on cdc2:n aktivoivan inhiboivan cdc2-fosforylaation nettopoisto. Plk1 aktivoidaan G2/M-siirtymän aikana Aurora A:n ja Boran toimesta, jotka kerääntyvät G2:n aikana ja muodostavat aktivaatiokompleksin. Plk1-Cdc2-cdc25-kompleksi käynnistää sitten positiivisen takaisinkytkentäsilmukan, joka toimii edelleen Cdc2:n aktivoijana, ja yhdessä sykliini B -tasojen nousun kanssa G2:n aikana tuloksena olevat cdc2-sykliini B -kompleksit aktivoivat sitten alavirran kohteita, jotka edistävät pääsyä mitoosiin . 18] . Tuloksena oleva Cdk1-aktiivisuus aktivoi myös Mem1-Fkh:n, G2/M-siirtymägeenin, ilmentymisen [19] . Sykliinin B-Cdk1-aktiivisuuden nopea purkautuminen on tarpeen, koska M-vaiheen alkaminen on kaikki tai ei mitään -tapahtuma, joka liittyy hystereesiin. Cdk1-aktiivisuuden hystereesi sykliini B:n kautta johtaa M-vaiheeseen, mikä asettaa vähimmäiskynnyksen sykliini B -pitoisuudelle. Se ylittää minimin, joka vaaditaan M-vaiheen jatkamiseksi sisääntulon jälkeen, mikä suojaa kaikki tai ei mitään -tapahtumaa. Tämä syöttöpitoisuus kasvaa edelleen epätäydellisen DNA:n replikaation tapauksessa, mikä lisää vielä yhden säätelymekanismin G2/M-siirtymäpisteeseen [20] . Hystereesin läsnäolo mahdollistaa M-faasiin pääsyn vahvan säätelyn sykliini B-Cdk1:n aktiivisuudesta riippuen.

Mekanismit, joilla mitoottinen sisäänpääsy estetään vasteena DNA-vaurioille, ovat samanlaiset kuin G1/S-tarkastuspisteessä. DNA-vaurio laukaisee edellä mainitun ATM/ATR-reitin aktivoitumisen, jossa ATM/ATR fosforyloi ja aktivoi Chk1/Chk2-tarkistuspistekinaasit. Chk1/2 fosforyloi cdc25:tä, jota proteiinit 14-3-3 eivät ainoastaan ​​estä, vaan myös eristävät sitä sytoplasmassa. 14-3-3 aktivoi p53:n, jonka, kuten aiemmin mainittiin, aktivoivat Chk1 ja ATM/ATR. p53 transaktivoi myös p21:n, ja sekä p21 että 14-3-3 puolestaan ​​estävät sykliini B-cdc2-komplekseja cdc2:n fosforylaatiolla ja sytoplasmisella sekvestraatiolla. Lisäksi cdc25:n inaktivointi johtaa sen kyvyttömyyteen defosforyloida ja aktivoida cdc2:ta [21] [22] . Lopuksi toinen vauriovastemekanismi on Plk1:n alasäätely ATM/ATR:n toimesta, mikä puolestaan ​​johtaa Wee1:n ja Myt1:n stabiloitumiseen, jotka voivat sitten fosforyloida ja estää cdc2:ta pitäen siten solun G2:ssa, kunnes vaurio on korjattu. korjattu [23] .

G2-M-siirtymä Xenopus -oosyyteissä

G2:n lopussa solu siirtyy mitoosiin, jossa tuma jakautuu. Siirtyminen G2:sta M:hen on dramaattinen; tapahtuu kaikki tai ei mitään -vaikutus, ja siirtymä on peruuttamaton. Tämä on hyödyllistä solulle, koska mitoosiin pääsy on kriittinen vaihe solun elinkaaressa. Jos se ei ole täysin kiinnitetty, solulla on monia ongelmia osittaisessa jakautumisessa, mikä lopulta johtaa todennäköisesti solukuolemaan.

Sammakon munasoluissa indusoituu signalointikaskadi, kun progesteroni sitoutuu kalvoon sitoutuneeseen reseptoriin. Mos aktivoidaan alavirtaan. Mos fosforyloi sitten MEK1:n, joka fosforyloi MAPK:n. MAPK:lla on kaksi roolia: se aktivoi sykliini B-Cdk1 -kompleksin aloittamaan pääsyn mitoosiin, ja se aktivoi Mos. Mos:n aktivointi johtaa positiiviseen takaisinkytkentäsilmukkaan ja toimii siksi "vaihtokytkimenä" luoden kaikki tai ei mitään -tulon mitoosiin.

Tämä palautesilmukka havaittiin ensimmäisen kerran, kun MAPK-P (fosforyloitu MAPK) pitoisuuksien osoitettiin nousevan vasteena kohonneille progesteronitasoille [24] . Yksittäisten solujen tasolla jokaisessa solussa oli joko täysin fosforyloitunut MAPK tai se ei fosforyloinut MAPK:ta, mikä viittaa siihen, että se toimii kytkinmäisenä mekanismina jokaisessa solussa. Lisäksi Mos-proteiinisynteesin estämisen on osoitettu lisäävän MAPK-P-vasteita, mikä osoittaa, että Mos-proteiinisynteesiä tarvitaan MAPK-aktivaatiossa kaikki tai ei mitään [25] .

Bstabiilisuus

Tämä prosessi voidaan ymmärtää käyttämällä bistabiilisuutta. Käyttämällä oikealla näkyvää kaaviota Mos-synteesin nopeus muuttuu, kun lisää progesteronia lisätään. Jokaisella käyrällä on vakaat kiinteät pisteet ja epävakaat kiinteät pisteet. Epävakaissa kiinteissä pisteissä järjestelmä siirtyy kohti mitä tahansa vakaista kiinteistä pisteistä. Siten järjestelmä voi olla joko "on"-tilassa tai "off"-tilassa, mutta ei välitilassa. Kun progesteronitasot ovat riittävän korkeat, Mos-käyrä siirtyy korkeammalle ja lopulta ylittää hajoamislinjan vain yhdessä pisteessä, joten on vain yksi vakaa "päällä"-tila, joka osoittaa mitoosiin pääsyn.

Peruuttamattomuus, jonka havaitsemme siirtymähetkellä mitoosiin, johtuu riittävän korkeasta progesteronitasosta solussa. Riittävän korkeilla progesteronitasoilla järjestelmä on monostabiili Mapkin ja Mosin välisen positiivisen palautteen seurauksena. Pistettä, jossa järjestelmä vaihtaa bistabiilista monostabiiliin, kutsutaan satulasolmun bifurkaatioksi.

Joten voimme ymmärtää mitoottisen siirtymän peruuttamattoman kaikki tai ei mitään -reaktion molekyylisäätelijöiden matemaattisen mallin avulla bistabiilina järjestelmänä, joka riippuu positiivisen palautteen olemassaolosta. "Pois päältä" -tilan tuhoavat riittävän korkeat progesteronitasot, ja kun solu ylittää pois päältä -tilan, se juuttuu päälle.

Hystereesi ja Nowak-Tyson-malli.

Tämän bistabiilin mallin perusteella voimme ymmärtää, että mitoottinen siirtymä riippuu hystereesistä. Hystereesi määritellään järjestelmän tilan riippuvuudeksi sen historiasta. Nowak-Tyson-malli on matemaattinen malli solusyklin kehityksestä, joka ennustaa, että peruuttamattomia siirtymiä, jotka tulevat mitoosiin ja sieltä poistuvat, ohjaavat hystereesi. Mallissa on kolme pääennustetta, joiden on oltava totta syklisille munasoluuutteille, joiden solusyklin eteneminen riippuu hystereesistä [26] :

1. Sykliini B:n pitoisuus, joka tarvitaan mitoosiin pääsemiseksi, on suurempi kuin pitoisuus, joka vaaditaan mitoosiuutteen pitämiseen mitoosissa.
2. Replikoitumaton DNA lisää Cdc2:n aktivaatioon ja siten mitoosiin pääsemiseen tarvittavan sykliinin määrää.
3. Cdc2-aktivaation nopeus laskee sykliini B:n pitoisuuksilla, jotka ylittävät juuri aktivaatiokynnyksen.

Sha ym. suorittivat kokeita Xenopus laevis -munauutteilla vuonna 2003 osoittaakseen tämän hysteerisen luonteen [27] . Käyttämällä syklisiä uutteita he havaitsivat, että Δ-sykliini B:n aktivaatiokynnys on 32-42 nM, kun taas inaktivaatiokynnys on 16-24 nM Δ-sykliini B:tä. Näin ollen nämä kokeet vahvistivat tämän järjestelmän bistabiilisuuden ja hystereesin merkityksen tässä. solu. silmukan siirtyminen. Sykliini B:n keskimääräisillä konsentraatioilla solun joko interfaasi tai mitoottinen tila on mahdollinen.

Replikaatiostressivaste

Koska mitoosiin pääsy on solulle suuri ja kallis yritys, on loogista, että käytössä on järjestelmiä, joilla estetään ennenaikainen pääsy tähän vaiheeseen. Aiempien vaiheiden virheet, kuten replikoitumattomien DNA-alueiden läsnäolo, on osoitettu estävän etenemistä solusyklissä [28] . Nowak-Tyson-malli ennustaa tämän johtuvan mitoosiin pääsemiseksi tarvittavan sykliini B:n tason noususta [26] .

Sha ym. tutkivat, pitääkö tämä paikkansa Xenopus -munauutteiden kohdalla . He käyttivät afidikoliinia (APH) estämään DNA-polymeraasia ja estämään DNA:n replikaatiota. Interfaasikäsittely sykliini B:llä nosti aktivaatiokynnyksen arvoon 80-100 nM, kuten Nowak-Tysonin malli ennusti [27] . Siten nämä kokeet vahvistavat, että replikoitumattoman DNA:n stressi solussa vaikuttaa hystereesisilmukkaan ja johtaa paljon korkeampaan kynnykseen sykliini B:n pääsylle mitoosiin.

Metafaasin tarkistuspiste

Mitoottisen karan tarkistuspiste tapahtuu metafaasin kohdassa , jolloin kaikkien kromosomien on/pitäisi olla mitoottisella levyllä kohdakkain ja olla bipolaarisen jännityksen alaisena. Tämän kaksisuuntaisen kiinnittymisen synnyttämä jännitys tunnetaan, mikä käynnistää pääsyn anafaasiin. Tätä varten sensorinen mekanismi varmistaa, että anafaasistimuloiva kompleksi (APC/C) ei ole enää inhiboitu, ja se on nyt vapaa hajottamaan D-boxin sisältävää sykliini B :tä (tuholohko) ja pilkkomaan securiinin [29] . Jälkimmäinen on proteiini, jonka tehtävänä on inhiboida separaasia , joka puolestaan ​​pilkkoo kohesiineja , sisarkromatidin koheesiosta vastaavaa proteiinikomposiittia [30] . Kun tämä inhiboiva proteiini hajoaa ubikvitinaatiolla ja sitä seuraavalla proteolyysillä, separaasi indusoi sisarkromatidierotuksen [31] . Kun solu on jakautunut kahdeksi tytärsoluksi, se siirtyy G1:een.

Syöpä

DNA:n korjausprosessit ja solusyklin tarkistuspisteet liittyvät läheisesti syöpään genomin vakautta ja solun etenemistä säätelevien toimintojensa kautta. Tarkkoja molekyylimekanismeja, jotka yhdistävät näiden reittien toimintahäiriöt tiettyihin syöpiin, ei useimmissa tapauksissa ymmärretä hyvin [32] . ATM:n häviämisen on osoitettu edeltävän lymfooman kehittymistä, mikä johtuu oletettavasti liiallisesta homologisesta rekombinaatiosta, joka johtaa suureen genomiseen epävakauteen [33] . Chk1:n häiriintyminen hiirillä johti merkittävään solusyklin tarkistuspisteiden säätelyhäiriöön, DNA-vaurioiden kertymiseen ja kasvainten muodostumisen lisääntymiseen [34] . Ehkä tunnetuin yksittäinen BRCA1- tai BRCA2 -mutanttiperinnöllisyys altistaa naiset rinta- ja munasarjasyöpään [35] . Tiedetään, että BRCA1:tä tarvitaan S- ja G2/M-siirtymissä ja se osallistuu soluvasteeseen DNA-vaurioille. BRCA2:n uskotaan osallistuvan homologiseen rekombinaatioon ja S-vaiheen tarkistuspisteen säätelyyn, ja BRCA2:n puutteelliset mutaatiot liittyvät läheisesti tuumorigeneesiin [36] .

Katso myös

• Biokemialliset kytkimet solusyklissä
• Solusyklianalyysi
• DNA-vaurion tarkistuspiste G2-M
• Replikoinnin jälkeinen tarkistuspiste
• Meioottisen rekombinaation tarkistuspiste

Muistiinpanot

1. ↑ Hartwell, L. (3. marraskuuta 1989). "Tarkistuspisteet: säätimet, jotka varmistavat solusyklin tapahtumien järjestyksen." tiede __ _ ]. 246 (4930): 629-634. Bibcode : 1989Sci...246...629H . DOI : 10.1126/tiede.2683079 . ISSN  0036-8075 . PMID  2683079 .
2. ↑ David Owen Morgan. Solusykli: hallinnan periaatteet . - London: New Science Press, 2007. - xxvii, 297 sivua s. — ISBN 978-0-19-920610-0 , 0-19-920610-4, 978-0-9539181-2-6, 0-9539181-2-2, 978-0-87893-508-6, 0- 87893-508-8.
3. ↑ Murray, A. (3. marraskuuta 1989). "Domino ja kellot: kahden solusyklin näkemyksen liitto". tiede __ _ ]. 246 (4930): 614-621. Bibcode : 1989Sci...246..614M . DOI : 10.1126/tiede.2683077 . ISSN  0036-8075 . PMID  2683077 .
4. ↑ Morgan, David O. (marraskuu 1997). "SYKLIINIRIIPPUVAT KINAASIT: Moottorit, kellot ja mikroprosessorit". Solu- ja kehitysbiologian vuosikatsaus ]. 13 (1): 261-291. doi : 10.1146/annurev.cellbio.13.1.261 . ISSN 1081-0706 . PMID 9442875 .  
5. ↑ 1 2 3 Alberts, Bruce. Solun molekyylibiologia / Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis … [ ja muut ] . – 5. — New York: Garland Science, 2007. — ISBN 9780815341055 .
6. ↑ Cooper, Geoffrey M. Solu: molekulaarinen lähestymistapa . – 2. - Washington (DC): ASM Press, 2000. - ISBN 978-0-87893-106-4 .
7. ↑ Molekyylisolubiologia . – 4. - New York: Scientific American Books, 2000. - ISBN 978-0-7167-3136-8 .
8. ↑ "Solusykli, CDK:t ja syöpä: muuttuva paradigma". Luontoarvostelut. Syöpä . 9 (3): 153-66. maaliskuuta 2009. DOI : 10.1038/nrc2602 . PMID  19238148 .
9. ↑ "Solusykli: katsaus syövän säätelyyn, purkamiseen ja terapeuttisiin kohteisiin". Solujen lisääntyminen . 36 (3): 131-49. Kesäkuu 2003. DOI : 10.1046/j.1365-2184.2003.00266.x . PMID  12814430 .
10. ↑ 1 2 3 4 5 "Solusyklin transkription hallinta G1- ja S-vaiheiden aikana". Nature Reviews Molecular Cell Biology . 14 (8): 518-28. Elokuu 2013. doi : 10.1038/ nrm3629 . PMID 23877564 . 
11. ↑ 1 2 3 "Sykliini D aktivoi Rb-tuumorisuppressorin monofosforylaatiolla". eLife . 3 . Kesäkuu 2014. DOI : 10.7554/eLife.02872 . PMID24876129  _ _
12. ↑ "G1-sykliinien positiivinen palaute varmistaa yhtenäisen solusyklin sisäänpääsyn". luonto . 454 (7202): 291-6. Heinäkuu 2008. Bibcode : 2008Natur.454..291S . DOI : 10.1038/luonto07118 . PMID  18633409 .
13. ↑ "Nisäkkäiden G1- ja S-vaiheen tarkistuspisteet vasteena DNA-vaurioille". Nykyinen mielipide solubiologiassa . 13 (6): 738-47. joulukuuta 2001. DOI : 10.1016/S0955-0674(00)00280-5 . PMID  11698191 .
14. ↑ "Solusyklin merkinnän kääntäminen päälaelleen". eLife . 3 : e03475. Heinäkuu 2014. doi : 10.7554 /eLife.03475 . PMID  24986860 .
15. ↑ Morgan, David. Ohjauksen solusyklin periaatteet. — New Science Press, 2007. — S. 92–95.
16. ↑ Morgan, David. Ohjauksen solusyklin periaatteet. - New Science Press, 2007. - S. 228-229.
17. ↑ "Solusyklin oskillaattorit ohjaavat stabilisaattorit ja destabilisaattorit". Molekyylisolu . 22 (1): 1-4. huhtikuuta 2006. DOI : 10.1016/j.molcel.2006.03.017 . PMID  16600864 .
18. ↑ "Bora ja kinaasi Aurora a aktivoivat yhdessä kinaasi Plk1:n ja kontrolloivat mitoottista sisäänpääsyä". tiede . 320 (5883): 1655-8. Kesäkuu 2008. Bibcode : 2008Sci...320.1655S . DOI : 10.1126/tiede.1157425 . PMID  18566290 .
19. ↑ JL Lubischer. Solukierto, hallinnan periaatteet. David O. Morgan.  (englanti)  // Integratiivinen ja vertaileva biologia. - 01.06.2007. — Voi. 47 , iss. 5 . — s. 794–795 . — ISSN 1557-7023 1540-7063, 1557-7023 . - doi : 10.1093/icb/icm066 .
20. ↑ "Hystereesi ajaa solusyklin siirtymiä Xenopus laevis -munauutteissa". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America . 100 (3): 975-80. Helmikuu 2003. Bibcode : 2003PNAS..100..975S . DOI : 10.1073/pnas.0235349100 . PMID  12509509 .
21. ↑ "G(2)/M-tarkastuspisteen sentrosomiin liittyvät säätimet syövän hoidon kohteina". Molekyylisyöpä . 8 (1): 8. helmikuuta 2009. DOI : 10.1186/1476-4598-8-8 . PMID  19216791 .
22. ↑ "Huolimaisen G2/M-tarkastuspisteen vaikutus genomiseen epävakauteen ja syövän induktioon". Luontoarvostelut. Syöpä . 7 (11): 861-9. marraskuuta 2007. doi : 10.1038/ nrc2248 . PMID 17943134 . 
23. ↑ "DNA-vaurioreaktio: kymmenen vuoden kuluttua". Molekyylisolu . 28 (5): 739-45. Joulukuu 2007. doi : 10.1016/j.molcel.2007.11.015 . PMID  18082599 .
24. ↑ Gotoh, Yukiko (lokakuu 1995). "Xenopus-munasolujen kypsymisen aloittaminen aktivoimalla mitogeenin aktivoiman proteiinikinaasikaskadin". Journal of Biological Chemistry . 270 (43): 25898-25904. DOI : 10.1074/jbc.270.43.25898 . ISSN  0021-9258 . PMID  7592777 .
25. ↑ Ferrell Jr., JE (1998-05-08). "Kaikki tai ei mitään -solukohtalonvaihdon biokemiallinen perusta Xenopus-munasoluissa" . tiede . 280 (5365): 895-898. Bibcode : 1998Sci...280..895F . DOI : 10.1126/tiede.280.5365.895 . ISSN  0036-8075 . PMID  9572732 .
26. ↑ 1 2 Novak, B. (1993-12-01). "Numeerinen analyysi kattavasta M-vaiheen kontrollin mallista Xenopus-oosyyttiuutteissa ja koskemattomissa alkioissa" . Journal of Cell Science . 106 (4): 1153-1168. DOI : 10.1242/jcs.106.4.1153 . ISSN  1477-9137 . PMID  8126097 .
27. ↑ 1 2 Sha, W. (30.12.2002). "Hystereesi ajaa solusyklin siirtymiä Xenopus laevis -munauutteissa." Proceedings of the National Academy of Sciences . 100 (3): 975-980. DOI : 10.1073/pnas.0235349100 . ISSN  0027-8424 . PMID  12509509 .
28. ↑ Dasso, Mary (kesäkuu 1990). "DNA:n replikaation valmistumista valvotaan palautejärjestelmällä, joka ohjaa mitoosin alkamista in vitro: Tutkimukset Xenopusissa" . solu . 61 (5): 811-823. DOI : 10.1016/0092-8674(90)90191-g . ISSN  0092-8674 . PMID2160859  . _
29. ↑ "SCF ja APC: solusyklin säätelemän proteolyysin Yin ja Yang". Nykyinen mielipide solubiologiassa . 10 (6): 759-68. joulukuuta 1998. DOI : 10.1016/S0955-0674(98)80119-1 . PMID  9914180 .
30. ↑ "ESP1/PDS1-kompleksi säätelee sisarkromatidin koheesion menetystä metafaasista anafaasiin siirtymisessä hiivassa". solu . 93 (6): 1067-76. kesäkuuta 1998. DOI : 10.1016/S0092-8674(00)81211-8 . PMID  9635435 .
31. ↑ Karp, Gerald. Solu- ja molekyylibiologia: käsitteet ja kokeet . - John Wiley ja pojat. - s  . 598-9 . — ISBN 978-0-471-16231-5 .
32. ↑ "Solusyklin tarkistuspisteet ja syöpä". luonto . 432 (7015): 316-23. marraskuuta 2004. Bibcode : 2004Natur.432..316K . DOI : 10.1038/nature03097 . PMID  15549093 .
33. ↑ "ATM: genomin stabiilius, hermosolujen kehitys ja syövän risteykset" . Syöpätutkimuksen edistysaskel . 83 : 209-54 . 2001. doi : 10.1016/ s0065-230x (01)83007-4 . ISBN  9780120066834 . PMID  11665719 .
34. ↑ "Chk1 on haploriittämätön useisiin toimintoihin, jotka ovat kriittisiä kasvaimen suppressiolle". syöpäsoluja . 6 (1): 45-59. Heinäkuu 2004. DOI : 10.1016/j.ccr.2004.06.015 . PMID  15261141 .
35. ↑ "BRCA1:n ja BRCA2:n perinnöllisistä mutaatioista johtuvat rinta- ja munasarjasyövän riskit". tiede . 302 (5645): 643-6. lokakuuta 2003. Bibcode : 2003Sci...302..643K . DOI : 10.1126/tiede.1088759 . PMID  14576434 .
36. ↑ "Syöpäherkkyys ja BRCA1:n ja BRCA2:n toiminnot". solu . 108 (2): 171-82. Tammikuu 2002. doi : 10.1016/s0092-8674(02)00615-3 . PMID  11832208 .