Loading

20. Buněčný cyklus a jeho regulace

Reprodukce buněk je jeden ze základních znaků života. V současné době nové buňky mohou vznikat pouze reprodukcí buněk již existujících, tj. dělením buněk. Život každé jednotlivé buňky probíhá v reprodukčních cyklech.
Buněčným cyklem se rozumí sled vzájemně koordinovaných událostí od vzniku buňky do jejího dalšího rozdělení, tj. od skončení jedné mitózy do konce mitózy následující.

Buněčný cyklus
- růst (zdvojení všech strukturálních součástí b. včetně DNA)
- dělení (rozdělení gen. materiálu na 2 identické sady)
interfáze
4 fáze - G1, S, G2 a M fázi
generační doba buňky - Časové trvání buněčného cyklu je značně variabilní
G1 – trvání variabilní ( 0 – týdny)
od S do konce M – trvání relatvně krátké a konstantní

G1 fáze
– Trvá od skončení předchozí mitózy do zahájení syntézy DNA.
• 30 - 40 % délky bb. cyklu.*
• b. roste (příprava na replikaci DNA):
• transport AK a cukrů do buňky --> tvorba strukturálních a funkčních makromolekul, syntéza specifických regulačních proteinů a enzymů potřebných pro replikaci DNA => zmnožení bb. Hmoty včetně organel.
• Hlavní regulační (kontrolní) bod – kontrola nepoškozenosti DNA (příp.pozastavení příp. i apoptóza).
• k překonání hl.reg.bodu je potřeba přítomnost mitogenů. Dále optimální pH, teplota, dostatek živin a energie, dostatečný nukleocytoplazmatický poměr.

S fáze – Replikace DNA.
• 30 - 50 % délky bb. cyklu.*
• Nejprve se replikuje euchromatin a v pozdní S fázi heterochromatin. Ke konci S fáze se také replikuje jeden z X chrmozomů ženy.
• pokračuje syntéza RNA a bílkovin (především histonů**).

G2 fáze – Nyní je b. tetraploidní s 4n molekul DNA.
• jen 10 - 20 % délky bb. Cyklu.*
• pokračuje růst buňky - intenzívní syntéza fosfolipidů, RNA a proteinů (npř. Cytoskeleárí proteiny)
• kontrolní bod – kontrola proběhlé replikace, velikosti b. ...

M fáze – mitóza

G0fáze – Přerušení buněčného cyklu G1 fázi (u některých bb. v G2). Při negativní regulaci bb.cyklu a neprůchodnosti kontr.bodu , může b. vstoupit doG0fáze, říkáme jí (klidová), necyklující b. V tomto stavu může zůstat trvale, nebo dokud nebude pozitivní kontrolou uzel odblokován.


Regulace bb. Cyklu

regulace vnitřní/vnější
faktory inhibující/stimulující

Vnitřní regulace
Cyklin-depedentní proteokináza – Cdk - (kináza je enzym schopný fosforylovat jiné proteiny)
Řídí průchod fázemi bb.cyklu. Samotná je však neaktivní, ke své aktivitě potřebuje cyklin*, se kterým vytvoří komplex, který je schopen fosforylovat příslušné proteiny.

Cyklin – z názvu vyplývá, že se jeho koncentrace v bb.cyklu buňky cyklicky mění.

Cdk 4 nebo 6 – cyklin D – přehod z G1 do G0 a naopak
Cdk 2 – cyklin E - přechod z G1 do S fáze
Cdk 2 – cyklin A - potřeba k zahájení replikace DNA
Cdk 1 – cyklin A - v G2 fázi
Cdk 1 – cyklin B - vstup do mitózy




Pro ukončení aktivity komplexu Cdk-cyklin je třeba odpojení cyklinu a jeho degradace (označení ubiquitinem, proteaosom), nebo navázání inhibitoru Cdk.

Kontrolní body


Inhibující
produkty onkosupresorových genů
produkt Rb genu – protein pRB je nejprve...
Hypofosforylovaný a interaguje s transkripčními faktory, převážně s E2F, a blokuje jejich funkci.
Fosforylovaný pRB se objevuje v G1fázi – růstové faktory interagují s receptory na povrchu bb. membrány > nitrob. Sign. Dráha > aktivace komplexu Cdk-cyklin (Cdk4/6-cyklinD,Cdk2-cyklinE)
>komplexy fosforylují pRB > pRb uvolní transkripčním faktor.
Fosforylace pRB je inhibována cdk ihibitory (cdkis) - proteiny, 2 skup. INK (p15,p16,p18,p19) a CKI (p21,p27,p57).

Protein p53 hlídá přechod z G1 do S fáze. V příp. Poškození DNA pozastauje cyklus aktivací proteinu p21 (inhibitor cdk, váže se na ně, nemohou pak fosforylovat)... p53 dává čas na reparaci, ale pokud je poškození vysoké – spouští apoptózu.

Stimulující
geny časné odpovědi
c-myc (nutný pro překonání hl.kontr.bodu), c-fos, c-jun
geny pozdní odpovědi
geny kódující cykliny a Cdk


Zevní regulace
Buňka je stejně jako většina mužů - reprodukční automat. Neustále by se dělila. Pokud se nedělí, má to dva možné důvody:
1) nedostatek zdrojů energie – tj.prostřeí není permisivní pro pro realizaci
2) b. je subsystémem vyššího org. a ten ji reguluje. Regulce negativní a pozitivní (zastavování a znovunavozování bb.cyklu). Regulace je účelná.

kvantitativní – ovlivnění délky cyklu (generační dobu) např.: Zpomalení, není-li optimální teplota.

kvalitativní – zastavení cyklu, pro nedostatek některé látky. > používá se ve výzkumu k tzv. synchronizaci bb. Buňky jedné bb.kultury v různých fázích cyklu se postupně zastavují v G1fázi pro nedostatek zdrojů. Doženou se, a pak se potřebný zdroj dodá. A už se množí synchroně...

Stimulující
Růstové faktory – peptidy, nízkomolekulární bílkoviny. Mitogenní aktivita.
EGF
PDGF
Il-2, Il – 3 (interleukiny)
NGF
erytropetin

inhibující
Cytostatika – toxické látky, které v některé fázi přeruší bb.cyklus, ale neusmrtí buňku.

Pro proliferaci bb. je potřeba kontaktní inhibice.... nádorové bb. ji nepotřebují – není moc objasněno

Žádné komentáře:

Okomentovat