Hele cellesyklusen styres av et kontrollpunktssystem. Et cellesykluskontrollpunkt regulerer kritiske prosesser og faseoverganger som oppstår i en cellesyklus.
Hva er cellesykluskontrollpunktet?
Hele cellesyklusen styres av et kontrollsystem. Et cellesykluskontrollpunkt regulerer kritiske prosesser og faseoverganger som oppstår i en cellesyklus. Sekvensen av fysiologiske hendelser i celler som har en kjerne kalles cellesyklusen. Dette skjer som en syklus som begynner etter en celledeling og starter den neste. Den består av interfase og mitose. I denne prosessen deler en morscelle seg i to datterceller, hvor igjen interfasen begynner. De gen Aktiviteten tilstede der regulerer metabolismen til den voksende cellen, mens en kjerne utvikler seg i cellekjernen. Interfase er den lengste av de to, og endres deretter til mitose. Det er igjen delt inn i forskjellige faser. Dette er G1-fase, hvor cellen vokser og kromosomdobling forberedes, S-fase, der kromosomer dobbelt- og G2-fase, der cellen fortsetter å vokse og neste mitose forberedes. Hele denne syklusen styres av et molekylært kontrollsystem. Her utløses og kontrolleres cellehendelser, som formidler stopp og fortsetter signaler i form av sjekkpunkter. Et sjekkpunkt analyserer således kritiske prosesser og faseoverganger som finner sted innenfor cellesyklusen. Disse tjener til å beskytte det genetiske materialets integritet og sikre at cellen ikke degenererer. For eksempel kan en kritisk prosess være når kromosomsegregering oppstår i metafase. Metafase representerer den andre fasen av celledeling, kjent som mitose og meiose. I metafase går kjernen og kjernekapslen tilbake. Under denne prosessen dannes en typisk struktur, kalt en kloster. Kromosomer skiller seg betydelig fra hverandre i løpet av denne fasen.
Funksjon og oppgave
Cellesykluskontrollpunkter er etablert i to faser. Dette er interfasen med G1 og G2 sjekkpunkter, og den mitotiske fasen. I løpet av den første skjer økt atomaktivitet, og forbundet med dette er en økt risiko for DNA-skade fra kreftfremkallende stoffer, slik som de som er indusert av UV-lys. Dette kan igjen føre til ondartede svulster. Ulike toksiner, narkotika, miljøgifter og giftstoffer kan også forårsake sykdommer her. I mellomfase, spesialisert proteiner er bygget opp for å motvirke slike feil, oppdage dem og forhindre at cellen skifter til en annen fase ved sjekkpunktet. Celledød induseres deretter av apoptose. Figurativt kan vi snakke om et kontrollert selvmord i cellen, som i motsetning til cellens død gjennom f.eks. Mekanisk skade utløser en inflammatorisk reaksjon og ikke frigjør cytoplasma. Beslutningen tas ved dette sjekkpunktet om cellen vil dele seg eller ikke. De fleste celler i menneskekroppen er i en tilstand som cellen ikke lenger deler seg. Hvis det ikke er noe videre signal ved dette kontrollpunktet, har cellen forlatt syklusen og deler seg ikke lenger. Deretter bytter den til G0-fasen. Molekylære kontrollmekanismer finner sted under cellesykluskontroll. I mellomfase er dette dannelsen av proteiner 53 og 21 og BAX. Protein 53 er medvirkende til å kontrollere DNA-integritet. Det blir også referert til som ”vergen” av genomet. I en biologisk prosess der genetisk informasjon fra en DNA-streng overføres til RNA, fungerer proteinet som en transkripsjonsfaktor som oppregulerer DNA når den blir skadet og forårsaker uttrykk for tumorundertrykkelsesgener. Protein 21, en såkalt CDK-hemmer, som blokkerer cellen ved faseoverganger for å tillate enzymer for DNA-reparasjon tilstrekkelig tid til for eksempel å undertrykke veksten av kreft celler eller reparere forskjellige genetiske defekter. BAX er i sin tur et protein som fungerer som en ko-faktor av protein 53. Det overvåker apoptosen i cellen. Ved det andre cellesykluskontrollpunktet, i mitosefasen, forekommer kromosomsegregering deretter i metafase. Dette er alltid et kritisk øyeblikk fordi for eksempel ufullstendig segregering fører til somatiske numeriske kromosomavvik. Det er kjent at den menneskelige somatiske cellen har 46 kromosomer.Dette tilstand kalles euploidy. Når en abnormitet dannes, kan kromosomer formere seg. Så snakker vi om polyploidi. Menneskeliv er ikke mulig under disse forholdene. I og med at antall kromosomer igjen ikke tilsvarer haploidsettet (n = 23), er det en mangelfull separasjon av kromosomer eller søsterkromatider. En sykdom assosiert med dette er trisomi 21. I mitosefasen er den riktige distribusjon av kromosomer mellom mor og datterceller er sikret. Derfor er mitosefasen et spindelkontrollpunkt. Dette medfører en spindelkontrollmekanisme basert på det faktum at kromosomer ikke skilles fra før det er riktig feste av mikrotubuli til kinetochores. Den eksakte hendelsesforløpet i den mitotiske fasen er ennå ikke undersøkt nøyaktig. Leger antar et samspill mellom proteiner med kinetochore og de påsatte mikrotubuli i spindelapparatet.
Sykdommer og lidelser
Hvis cellesykluskontrollpunktene blir forstyrret, kreft celler kan dannes, for eksempel. De kreft cellen dannes ved transformasjon av en normal celle til en unormal. I det sunne immunsystem, blir en celle gjenkjent og ødelagt. Hvis dette ikke skjer, dannes en svulst. Hvis cellen forblir på sitt opprinnelige sted, kalles den en godartet svulst. Dette kan elimineres. Celler av en ondartet svulst, derimot, er i stand til å skade andre organer og celler, kan forstyrre metabolisme og form metastaser. I motsetning til normale celler kan kreftceller dele seg uendelig og er derfor også vanskelige å behandle.
