Hücre döngüsü neden önemlidir? Hücre döngüsünün kontrolü, düzenlenmesi nasıldır ve hücre döngüsüne örnekler nelerdir?
Hücre Döngüsü Düzenlemesi
Hücre döngüsünün düzenlenmesi, hücrelerin ve organizmaların hayatta kalması için çok önemlidir. Organizmalar, söz konusu hücre hasar gördüğünde veya yeni büyümeyi desteklemek için yeterli yiyecek olmadığında hücre bölünmesini durdurabilmelidir; ayrıca büyüme veya yara iyileşmesi gerektiğinde hücre bölünmesini başlatabilmelidirler.
Hücre Döngüsü Nedir? Evreleri Nelerdir?
Bunu başarmak için hücreler, bir zincirdeki birden fazla bağlantının basit sinyallere dayalı karmaşık etkiler yarattığı çeşitli kimyasal “sinyal kademeleri” kullanır.
Bu düzenleyici kademelerde, tek bir protein, diğer birçok proteinin işlevini değiştirerek, hücrenin işleyişinde ve hatta yapısında yaygın değişiklikler meydana getirebilir.
Bu, bu proteinlerin – siklinler ve sikline bağımlı kinazlar gibi – “durma noktaları” olarak hareket etmesini sağlar. Siklinler veya sikline bağımlı kinazlar ilerleme sağlamazsa, hücre, hücre döngüsünün sonraki aşamalarına ilerleyemez.
Hücre Döngüsü Örnekleri
Burada, sinyal molekülleri, protein aktive edici enzimler ve sinyali yok eden moleküllerden oluşan karmaşık bir zincir kullanarak hücrelerin hücre döngülerini nasıl düzenlediğine dair yaygın örnekleri tartışacağız.
p53
p53, ciddi DNA hasarı olan hücrelerin çoğalmasını durdurmadaki rolü nedeniyle bilim adamları tarafından iyi bilinen bir proteindir.
DNA hasar gördüğünde p53, onarım ve koruma fonksiyonlarını başlatmak için sikline bağlı protein kinazlar ve diğer proteinlerle çalışır ve ayrıca hücrenin mitoza girmesini durdurarak DNA hasarı olan hücrelerin çoğalmamasını sağlar.
Siklinler
Siklinler, hücre döngüsünün farklı noktalarında üretilen bir grup proteindir. Hücre döngüsünün çoğu evresine özgü siklinler vardır – G1 siklinleri, G1’den S, S siklinlerine geçişi düzenleyen G1 / S siklinleri ve mitoz aşamaları boyunca ilerlemeyi düzenleyen M siklinleri.
Çoğu siklin, hücre döngüsünün diğer aşamalarında hücrede çok düşük konsantrasyonlarda bulunur, ancak daha sonra hücre döngüsünün bir sonraki aşamasına devam etmeleri gerektiğinde aniden yükselir. Bazı DNA hasarı türleri, bu siklinlerin hücre döngüsünü ileri götürüyor gibi görünmesini engelleyebilir veya bunların sikline bağlı protein kinazlarını aktive etmesini önleyebilir.
G1 siklinleri gibi birkaçı daha, G1’den mitoza kadar sabit bir “devam etme” sinyali olarak yüksek kalır.
Sikline Bağlı Protein Kinazlar
Hücrenin siklinleri nihayetinde görevlerini Sikline Bağımlı Protein Kinazlarla, yani bir sikline bağlandıklarında belirli enzimleri ve proteinleri etkinleştiren kinazlarla etkileşime girerek yaparlar. Bu, siklinlerin hücre döngüsü boyunca meydana gelen hücresel aktivitede meydana gelen birçok değişiklik için “git” sinyali olarak işlev görmesine izin verir.
Protein kinazlar, fosfat gruplarını kendilerine ekleyerek diğer enzimleri ve proteinleri “aktive eden” özel bir enzim kümesidir. Bir enzim veya başka bir protein bir kinaz tarafından “aktive edildiğinde”, inaktive edilmiş formuna dönene kadar davranışı değişir.
Bir protein kinazın diğer birçok proteinin aktivitelerini değiştirebildiği sistem, siklinler gibi basit sinyallerin hücresel aktivitede karmaşık değişiklikler üretmesine izin verir. Sinyale bağımlı protein kinazlar, birçok karmaşık hücresel aktiviteyi koordine etmek için kullanılır.
Olgunlaşmayı Teşvik Eden Faktör
Bir protein kinaz örneği, Olgunlaşma-Teşvik Etme Faktörü veya MPF’dir. MPF, bir M siklin tarafından aktive edilen bir protein kinazdır, yani mitoz sırasında aktive olur.
MPF aktive edildiğinde, sırayla, konak hücresinin nükleer zarfında birkaç farklı proteini aktive eder. Bu proteinlerdeki değişiklikler nükleer zarfın parçalanmasıyla sonuçlanır.
Bu, hücre döngüsünün diğer noktalarında çok tehlikeli olabilecek bir şeydir, ancak mitoz sırasında gereklidir, böylece her yavru hücrenin her bir kromozomun bir kopyasını almasını sağlamak için kromozomlar sıralanabilir.
M siklinleri görünmezse, MPF etkinleşmez ve mitoz ilerleyemez. Bu, hücre döngüsünü koordine etmek (veya durdurmak) için siklinlerin ve sikline bağımlı kinazların birlikte nasıl çalıştığına dair iyi bir örnektir.
Anafazı Teşvik Eden Kompleks / Siklosom
Dahiyane bir şekilde, protein kinaz MPF sadece nükleer zarfın mitoz sırasında bozulmasını sağlamaz, aynı zamanda nükleer zarfın parçalanmasından sonra MPF seviyelerinin düşmesini sağlar. Bunu Anaphase-Promoting Complex / Cyclosome’u veya kısaca “APC / C” yi etkinleştirerek yapar.
Adından da anlaşılacağı gibi, APC / C, Anaphase’e geçişi teşvik eder – ve bunu yapmanın yollarından biri, önceki bir aşamadan bir haberci olan MPF’yi parçalamaktır. Yani MPF aslında onu yok eden proteinleri harekete geçirir.
MPF’nin APC / C tarafından yok edilmesi, MPF’nin teşvik ettiği eylemlerin – nükleer zarfın parçalanması gibi – yavru hücre G1 fazı, S fazı ve G2 fazından geçtikten sonra daha fazla MPF oluşturana kadar tekrar olmamasını sağlar.
