Ugrás a tartalomhoz

Sejtbiológia

Balázs Margit (2011)

Debreceni Egyetem

A sejtciklus szabályozása

A sejtciklus szabályozása

Éheztetett sejtekhez (fetális borjú szérumot (FCS-t, vagyis növekedési faktorokat) adva, számos géntermék fokozott kifejeződése észlelhető. Azonnali aktiváció figyelhető meg egy sor transzkripciós faktor esetében, melyek már jelen vannak Go állapotú sejtekben is, pusztán poszt-transzlációs modifikációk (pl. foszforiláció) szükségesek aktivációjukhoz. Ezen azonnali válasz ezért nem befolyásolható a fehérje szintézis kémiai blokkolásával.

5.8. ábra - Géntermék fokozott kifejeződése éheztetett sejtekhez FCS-t adva

Géntermék fokozott kifejeződése éheztetett sejtekhez FCS-t adva

A késői válasz génjeinek átírását a koraiak enzimjei végzik, ezért a késői gének által kódolt fehérjék termelődése fehérjeszintézis-függő. Ugyancsak új fehérjék szintézise szükséges a korai válasz mRNS-ei szintjének (a csúcsot követő) leszabályozásához.  Ezeket a szabályszerűségeket demonstrálja az ábra. A G1 fázis egy pontján (un. restrikciós vagy START pont) a sejt mintegy “elkötelezi magát”, belép az S fázisba és végighalad a cikluson, még akkor is, ha pl. a növekedési faktorokat elvonjuk a kultúra médiumából.

A sejtciklus szabályozásában bonyolult biokémiai mechanizmus vesz részt. Egy kulcsszereplő az M-fázis promoveáló (elősegítő) faktor (MPF), melynek kináz (más fehérjéket foszforiláló) aktivitása (de nem a mennyisége) a ciklussal szimultán jellegzetes oszcillációt mutat. Ezen oszcilláció hátterében egy ciklin nevű fehérje-család tagjai állnak, melyek a ciklus nevezetes pontjain meghaladják MPF-aktiváló koncentrációjuk küszöbét. A folyamatok oszcilláló jellegének kialakításában (a foszfát csoportokat eltávolító) foszfatázok és (a ciklineket lebontó) proteázok is fontos szerepet kapnak.  Az MPF által foszforilált fehérjék között ott vannak pl. a magmembrán belső oldalát behálózó laminát alkotó fehérje komponensek, melyek foszforilálásának következményeként a lamina és az egész magburok vezikulákká szerelődik szét. Az MPF további targetjei a mikrotubulus-asszociált fehérjék, valamint a szintén veszikulákra széteső ER és Golgi komponensei, ill. a kromatin magasabb rendű szerkezetét, hierarchikus bepakolódását meghatározó fehérjék, köztük a H1 (linker) hiszton. 

A mitózis késői szakaszában az MPF inaktiválódik a ciklinek proteolitikus degradációjának következményeként. A testvérkromartidákat összekötő ún. kohezin fehérjék is degradálódnak, megindulhat a kromatidák osztódási orsó által lebonyolított vándorlása a sejt két pólusa irányába.

A mellékelt ábra a sejt növekedésének és sejtciklusba lépésének szabályozási szintjeit demonstrálja. A római számmal jelzett szinteken bekövetkező tartós változások a szabályozás teljes felborulásához, a sejt rákos transzformációjához vezethetnek.

5.9. ábra - A sejt növekedésének és sejtciklusba lépésének szabályozási szintjei

A sejt növekedésének és sejtciklusba lépésének szabályozási szintjei

Az alábbi ábra az egyik ciklin szerepét demonstrálja a sejtciklus szabályozásában: ún. transzfekciós kísérlet során bejuttatott, a ciklint állandóan (konstitutiven) magas szinten kifejező gén-konstrukció működése folytán ezen sejtek G1-ben töltött átlagos ideje jelentősen meghosszabbodik.

5.10. ábra - Egy ciklin szerepe a sejtciklus szabályozásában

Egy ciklin szerepe a sejtciklus szabályozásában