Молекулярные механизмы, координирующие клеточный цикл и репликацию ДНК. Понятие о «сверочных точках» (checkpoints). Циклины и протеинкиназы.

Вспомним:

Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели.

Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:

• Иинтерфаза- синтез ДНК и белков.
• Фаза М (от слова mitosis — митоз).

Интерфаза состоит из нескольких периодов:

• G₁-фазы (от англ. gap — промежуток), или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;
• S-фазы (от англ. synthesis — синтез), во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть).
• G₂-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.

У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G₁ фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G₀.

В клеточном цикле постулировано существование так называемых " сверочных точек" (checkpoints), прохождение которых возможно лишь в случае нормального завершения предыдущих этапов и отсутствия поломок. Выделяют по меньшей мере четыре такие точки: точку в G1, точку в S, точку в G2 и " точку проверки сборки веретена деления " в митозе.

Сверочная точка в G1. Основное требование к клетке, вступающей в S-фазу - интактность ДНК.

Остановка в G1 наблюдается в случае:

Повреждения ДНК- мутации, разрывы, различные модификации.

Нарушение числа хрососом- незавершенность предыдущего клеточного цикла митозом (нерасхождение хромосом).Все тлен.

Неправильная сегрегация хромосом во время митоза, приведшей к образованию микроядер, а также при разрушении микротрубочек, которое впоследствии может вызвать нарушения митоза.

Остановка в G1 может быть необратимой, как это наблюдается в случае g-облучения или обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего, например, при восстановлении нормального пула нуклеотидов или при реставрации системы микротрубочек.

Сверочная точка в S-фазе контролирует правильность репликации ДНК. В частности, остановка в определенный период S-фазы наблюдается при недостатке нуклеотидов в клетках, не остановившихся в силу каких-либо причин в G1.

Сверочная точка в G2. Выявляются повреждения ДНК. В том числе пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла.

Детектируется полнота репликации ДНК и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз.

Сверочная точка сборки веретена деления (spindle-assembly checkpoint). Во избежание неправильного распределения хромосом клетки задерживаются в метафазе до тех пор, пока все кинетохоры не будут прикреплены к микротрубочкам. Разрушение неприкрепленных кинетохоров лазерным пучком инициирует начало анафазы, в ходе которой происходят отставание хромосом, не прикрепленных к веретену деления, и образование из них микроядер. Определяющую роль в индукции остановки в метафазе играют изменения взаимодействий ассоциированных с кинетохорами белков BUB1, BUBR1, MAD1 и MAD2

Перенос цитоплазмы из митотической клетки в интерфазную стимулирует

вхождение интерфазной клетки в митоз