Rajoituspiste ( R-piste ) on piste eläinsolusyklin G1 - vaiheessa , jossa solu tekee lopullisen päätöksen siirtyä eteenpäin solusyklissä . Rajoituspiste jakaa G 1 -vaiheen kahteen jaksoon. Ensimmäisen näistä aikana (R:ään asti), jotta solu liikkuisi syklin läpi, se tarvitsee jatkuvaa stimulaatiota mitogeenisillä signaaleilla (mukaan lukien kasvutekijät ) sekä intensiivistä proteiinisynteesiä . R:n ohituksen jälkeen tällaista stimulaatiota ei enää tarvita [1] [2] .
Aluksi, 1950-luvulla, Temin osoitti, että kanan solut saavuttavat tietyn pisteen, jonka jälkeen ne joutuvat replikoimaan DNA:taan eivätkä enää tarvitse solunulkoisia signaaleja liikkuakseen solusyklin läpi [1] . Kaksikymmentä vuotta myöhemmin, vuonna 1973, Arthur Purdy osoitti, että G 1 -vaiheessa on vain yksi rajoituspiste . Ennen tätä löytöä G1 - vaihe määriteltiin yksinkertaisesti aikaväliksi mitoosin ja S-vaiheen välillä . Pitkään aikaan ei tiedetty molekyyli- ja morfologisia tekijöitä, jotka ovat ainutlaatuisia G1- vaiheen soluille . Purdy käytti kaksoislohkomenetelmää , jossa hän siirsi soluja ravinteiden ja seerumin poiston aiheuttamasta solusyklin estosta toiseen lohkoon ja vertasi kunkin lohkon tehokkuutta S-vaiheen alkamisen estämisessä. Hän osoitti, että kaikissa tapauksissa molemmat tukoset olivat yhtä tehokkaita, joten ne molemmat vaikuttivat samaan kohtaan G 1 -vaiheessa , jota hän kutsui rajoituspisteeksi (R-piste) [3] .
Vuonna 1985 Zetterberg ja Larsson osoittivat, että seerumin poistaminen elatusaineesta johti proteiinisynteesin suppressioon kaikissa solusyklin vaiheissa . Vain postmitoottisissa soluissa (eli varhaisessa G1- vaiheessa olevissa soluissa) seerumin poistaminen toi solut lepotilaan ( Go - faasi ). Zetterberg osoitti myös, että lähes kaikki erot solusyklin pituudessa eri soluissa liittyvät eri pituisiin ajanjaksoihin restriktiopisteestä S-vaiheeseen [4] .
Varhaista alkionkehitystä lukuun ottamatta suurin osa kehon soluista on levossa, joka tunnetaan nimellä G 0 -vaihe . Tällaiset solut eivät proliferoi ja ovat yleensä terminaalisesti erilaistuneessa tilassa. Jotkut erikoistuneet solut jatkavat jakautumista aikuisen organismissa. Kukin solu molemmista ryhmistä teki kerralla päätöksen: mennä lepotilaan tai jatkaa liikkumista solusyklin läpi. Tämän päätöksen tekee solu ennen S-vaihetta G1- vaiheessa restriktiopisteessä, ja se riippuu solun vastaanottamien stimuloivien ja inhiboivien ulkoisten signaalien yhdistelmästä. Ennen kuin restriktiopiste saavutetaan, solujen liikkuminen G1-vaiheessa vaatii ulkoisia stimulantteja; restriktiopisteen ylittämisen jälkeen ulkoisia stimulantteja ei kuitenkaan enää tarvita, ja solu liikkuu peruuttamattomasti solusyklin läpi DNA:n replikaation suuntaan. Jatkokehitystä säätelevät solunsisäiset mekanismit. Jos solunulkoiset stimulantit poistetaan ennen restriktiopisteen saavuttamista, solu saattaa siirtyä lepovaiheeseen [2] [1] . Tässä tapauksessa solut "rullaavat takaisin" solusyklissä ja ne tarvitsevat lisäaikaa päästäkseen S-vaiheeseen rajoituspisteen ohituksen jälkeen [1] .
Solunulkoisten kasvutekijöiden signaaleja käsitellään tyypillisellä tavalla. Kasvutekijä sitoutuu solun pinnalla olevaan reseptoriin , ja erilaiset fosforylaatiokaskadit johtavat lopulta Ca 2+ -konsentraation nousuun sytosolissa ja proteiinin fosforylaatioon. Fosfoproteiinien määrää säätelevät myös fosfataasit . Lopulta useiden kohdegeenien transkriptio aktivoituu. Ennen restriktiopisteen saavuttamista solut tarvitsevat solunulkoisia kasvutekijöitä, lisäksi ne tarvitsevat riittävän määrän ravintoaineita nopeaan proteiinisynteesiin. Lisäksi vaaditaan sykliini D :n [5] kertymistä .
Sykliinistä riippuvaiset kinaasit 4 ja 6 (Cdk4 ja Cdk6) sitoutuvat sykliini D:hen, aktivoituvat Cdk:ta aktivoivien kinaasien toimesta ja siirtävät solua kohti restriktiopistettä. Cyclin D:llä on kuitenkin korkea vaihtuvuus (puoliintumisaika alle 25 minuuttia). Sykliini D:n nopean vaihtuvuuden vuoksi solut ovat erittäin herkkiä mitogeenisille signaaleille, jotka eivät ainoastaan stimuloi sykliini D:n muodostumista solussa, vaan myös stabiloivat sykliini D:tä [5] [6] . Siten sykliini D toimii mitogeenisten signaalien anturina [6] .
Sykliini D:n ja Cdk:n aktiiviset kompleksit fosforyloivat retinoblastoomaproteiinin (pRb) tumassa . Fosforyloimaton pRb toimii G1 - vaiheen etenemisen estäjänä ja estää E2F -välitteisen transkription . Fosforylaation jälkeen E2F stimuloi sykliinien E ja A [5] [6] [7] transkriptiota . Aktiivinen kompleksi sykliini E-Cdk alkaa kerääntyä, mikä päättää pRb:n fosforylaation [8] .
Syöpää voidaan pitää restriktiopisteen normaalin toiminnan rikkomuksena, koska solut siirtyvät virheellisesti jatkuvasti uuteen solukiertoon poistumatta lepovaiheesta G 0 [2] . Mutaatiot solun vaiheissa solusyklin läpi restriktiopisteeseen asti voivat johtaa pahanlaatuiseen transformaatioon. Useimmiten tällaisia mutaatioita havaitaan geeneissä, jotka koodaavat Cdk:ta ja niiden estäjiä (CKI). Liian aktiiviset Cdk:t ja liian inaktiiviset CKI:t vähentävät restriktiopisteiden läpikulkua, jolloin solut voivat välttää vanhenemisen [7] .
Rajoituspiste voi olla tärkeä uusien syöpälääkkeiden kehittämisen kannalta . Normaaleissa fysiologisissa olosuhteissa kaikkien solujen proliferaatiota säätelee restriktiopiste. Tätä seikkaa voidaan käyttää suojaamaan muita kuin syöpäsoluja syövän vastaiselta kemoterapialta . Kemoterapialääkkeet vaikuttavat yleensä nopeasti lisääntyviin soluihin. Käyttämällä restriktiopisteen läpikulkua estäviä lääkkeitä, kuten kasvutekijäreseptorien estäjiä , on mahdollista estää normaalien solujen lisääntyminen ja siten suojata niitä kemoterapian haitallisilta vaikutuksilta [6] .
| solusykli | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vaiheet |
| ||||||||||
| Sääntelyviranomaiset |
| ||||||||||