De gehele celcyclus wordt gecontroleerd door een controlesysteem. Op een Celcyclus checkpoint kritische processen en faseovergangen die plaatsvinden binnen een celcyclus worden gereguleerd.
Wat is het controlepunt van de celcyclus?
De opeenvolging van fysiologische gebeurtenissen in cellen met een kern wordt de celcyclus genoemd. Dit vindt plaats als een cyclus die begint na de ene celdeling en de volgende in gang zet. Het bestaat uit de interfase en mitose. Een moedercel splitst zich in twee dochtercellen, waarin de interfase begint. De genactiviteit regelt daar het metabolisme van de groeiende cel, terwijl in de celkern een nucleolus ontstaat.
De interfase is de langste van de twee en schakelt dan over op mitose. Het is op zijn beurt onderverdeeld in verschillende fasen. Dit zijn de G1-fase waarin de cel groeit en de duplicatie van chromosomen wordt voorbereid, de S-fase waarin de chromosomen verdubbelen en de G2-fase waarin de cel verder groeit en de volgende mitose wordt voorbereid.
Deze hele cyclus wordt gecontroleerd door een moleculair controlesysteem. Dit is waar celgebeurtenissen worden geactiveerd en gecontroleerd, die stop- en verdere signalen in de vorm van controlepunten overbrengen. Kritische processen en faseovergangen die plaatsvinden binnen de celcyclus worden op een controlepunt geanalyseerd. Deze dienen ter bescherming van de integriteit van het genetisch materiaal en zorgen ervoor dat de cel niet degenereert.
Een kritisch proces kan b.v. B. be wanneer een scheiding van de chromosomen plaatsvindt in de metafase. De metafase vertegenwoordigt de tweede fase van celdeling, bekend als mitose en meiose. In de metafase verdwijnen de nucleolus en de nucleaire envelop. Er ontstaat een typische structuur, een zogenaamde monaster. De chromosomen verschillen in deze fase significant van elkaar.
Functie en taak
De controlepunten van de celcyclus worden in twee fasen ingesteld. Dit zijn de interfase met de controlepunten G1 en G2, en de mitosefase. Tijdens de eerste is er een verhoogde kernactiviteit, wat gepaard gaat met een verhoogd risico op DNA-schade door kankerverwekkende stoffen, bijvoorbeeld veroorzaakt door UV-licht. Dit kan op zijn beurt leiden tot kwaadaardige tumoren.
Verschillende gifstoffen, medicijnen, milieuvergiften en gifstoffen kunnen hier ook ziekte veroorzaken. In de interfase worden gespecialiseerde eiwitten opgebouwd die dergelijke defecten tegengaan, detecteren en, bij het controlepunt, voorkomen dat de cel overschakelt naar een andere fase. Celdood wordt dan veroorzaakt door apoptose. Figuurlijk kan men spreken van een gecontroleerde zelfmoord van de cel, die vergeleken wordt met de dood van de cel door z. B. mechanische verwondingen veroorzaken een ontstekingsreactie en er komt geen cytoplasma vrij.
Op dit controlepunt wordt beslist of de cel moet worden opgedeeld of niet. De meeste cellen in het menselijk lichaam verkeren in een toestand waarin de cel niet langer deelt. Dus als er geen signaal meer is op dit controlepunt, heeft de cel de cyclus verlaten en deelt hij niet meer. Het verandert dan in de G0-fase.
Moleculaire controlemechanismen vinden plaats bij de controle van de celcyclus. In de interfase zijn dit de vorming van eiwitten 53 en 21 en BAX. Het eiwit 53 is bepalend voor de controle van de DNA-integriteit. Hij staat ook bekend als de "bewaker" van het genoom. In een biologisch proces waarbij de genetische informatie van een DNA-streng wordt overgebracht naar het RNA, fungeert het eiwit als een transcriptiefactor die het DNA opreguleert in geval van beschadiging en de expressie van tumorsuppressorgenen veroorzaakt.
Ook essentieel voor de celcyclus van gewervelde dieren is proteïne 21, een zogenaamde CDK-remmer, die de cel blokkeert bij de faseovergangen zodat de enzymen voor DNA-herstel voldoende tijd krijgen om bijvoorbeeld de groei van kankercellen te onderdrukken of verschillende genetische defecten te veroorzaken. remedie. BAX is op zijn beurt een eiwit dat als cofactor voor eiwit 53 fungeert. Het controleert de apoptose van de cel.
Bij het tweede celcycluscontrolepunt, in de mitotische fase, worden de chromosomen gescheiden in de metafase. Dit is altijd een kritiek moment, aangezien b.v. B. onvolledige scheiding leidt tot somatische numerieke chromosoomafwijkingen.
Het is bekend dat de menselijke lichaamscel 46 chromosomen heeft. Deze aandoening wordt euploïdie genoemd. Wanneer zich een afwijking vormt, kunnen de chromosomen zich vermenigvuldigen. Dan spreken we van polyploïdie. Een mensenleven is onder deze omstandigheden niet mogelijk. Als het aantal chromosomen niet overeenkomt met de haploïde set (n = 23), is er sprake van een foutieve scheiding van de chromosomen of zusterchromatiden. Een ziekte die hiermee verband houdt, is trisomie 21.
In de mitosefase is de juiste verdeling van de chromosomen tussen moeder- en dochtercellen verzekerd. Daarom is de mitotische fase een controlepunt van de spil. Dit brengt een spilcontrolemechanisme met zich mee, gebaseerd op het feit dat de chromosomen alleen worden gescheiden als de microtubuli correct zijn bevestigd aan de kinetochoren. Het exacte proces tijdens de mitosefase is nog niet precies onderzocht. Artsen gaan ervan uit dat de eiwitten een wisselwerking hebben met de kinetochoor en de aanhechtende microtubuli van het spilapparaat.
Ziekten en aandoeningen
Als de controlepunten van de celcyclus verstoord zijn, z. B. vormen kankercellen. De kankercel ontstaat door een normale cel in een abnormale te transformeren. In het gezonde immuunsysteem wordt een cel herkend en vernietigd. Gebeurt dit niet, dan vormt zich een tumor.
Als de cel op zijn oorspronkelijke locatie blijft, wordt dit een goedaardige tumor genoemd. Dit kan worden geëlimineerd. De cellen van een kwaadaardige tumor kunnen op hun beurt andere organen en cellen beschadigen, het metabolisme verstoren en metastasen vormen. In tegenstelling tot normale cellen kunnen kankercellen zich oneindig vaak delen en zijn daarom moeilijk te behandelen.
