Mik a ciklinek?

A sejtciklust ciklinek szabályozzák, egy olyan fehérjetípus, amely ciklinfüggő kinázokat (CDK-k) köt és aktivál.

Image Credit: Andrii Vodolazhskyi /

Egy bevezetés a ciklinekbe

A genetikai információ pontos átadását a sejtből a leánysejtbe a sejtciklus négy szakaszának szoros szabályozása biztosítja. E ciklus szakaszai a következők: Az 1. rés (G1) fázis, a DNS-szintézis (S) fázis, a 2. rés (G2) fázis és a mitózis (M) fázis. Minden egyes fázisnak van egy megfelelő ciklincsoportja: G1-ciklinek, G1/S-ciklinek, S-ciklinek és M-ciklinek, mindegyiknek más-más funkciója van.

Ezeknek a ciklineknek a szintje a ciklus során oszcillál, az egyes szakaszokban drámaian eltérő szintekkel. A G1 szokatlan, mivel a legtöbb szakaszban szükség van rá, és ezért a ciklus nagy részében magas szinten van jelen. A többi ciklin szintje azonban emelkedik és csökken, amikor szükség van rájuk.

Ez az oszcilláció a génexpresszió és az ubikvitin- proteaszóma útvonalon keresztül történő fehérjebontás közötti egyensúlynak köszönhető. Amikor egy ciklinre van szükség, a génexpresszió szintje megemelkedik, ami fokozott fehérjetermeléshez vezet. Amint azonban a ciklin funkciója befejeződik, az Skp Cullin F-boxot tartalmazó (SCF) komplex vagy az anafázist elősegítő komplex (APC) ubikvitineket ad a ciklinhez ubikvitinoiláció útján, célba véve azt a proteaszóma általi lebontásra.

A ciklinek felfedezése

A ciklineket Timothy Hunt, Leland H. Hartwell és Paul M Nurse fedezte fel, akik megállapították, hogy az egyes ciklinek koncentrációja az egyes szakaszokban eltérő és ciklikusan változik. Az élettanhoz és az orvostudományhoz való hozzájárulásukért 2001-ben Nobel-díjat kaptak.

A ciklinek funkciója a sejtciklusban

A ciklineknek nincs saját enzimatikus funkciójuk, ehelyett a CDK-khoz kötődnek, hogy aktiválják azokat. Miután megkötötték őket, érést elősegítő faktorokat alkotnak, amelyek foszforilálhatják a célfehérjéket, és a sejtciklus számos különböző szakaszához vezethetnek.

Mint korábban leírtuk, a G1 ciklinek szokatlanok, mivel nem oszcillálnak. Ehelyett szintjük a ciklus során növekszik, szabályozva a sejtnövekedést.

A G1/S-ciklinek oszcillálnak, csúcspontjuk a késői G1 és a korai S-fázis között van. Amint a CDK-khoz kötődnek, elkezdik stimulálni az S fázis CDK-aktivitását, megakadályozva azok gátlását, ezáltal serkentve a DNS és a centroszóma replikáció kezdetét.

A S-ciklinek részt vesznek a DNS-replikáció indukciójában és a mitózis korai szakaszaiban. Szintjük az S fázis kezdetén emelkedik, és a korai mitózisban csökken. Végül az M-ciklinek szintje a mitózisban emelkedik, és csökken, amint a sejt túljutott az orsóképződési ellenőrzőponton. Segítik az orsók kialakulását és a kromoszómák igazodását a metafázislemezen.

A ciklin/CDK-komplexek szubsztrátjai

Amikor a komplex megkötött, számos különböző célfehérje foszforilálásában működik. Az egyik legjobban tanulmányozott a retinoblasztóma tumorszuppresszor (Rb).

A CDK4/6-hoz kötött ciklin D foszforilálja ezt az Rb fehérjét, amely általában gátolja az E2F transzkripciós faktort. Ezért a ciklin D jelenlétében az E2F transzkripciós faktor átírhatja az S fázisba való progresszióban részt vevő fehérjéket, beleértve a G1/S fázisú ciklin E-t és A-t.

Egy másik példa a célfehérjére a p27 foszforilációja, amely általában az Rb gátlásában működik. A CDK-2 ciklin E komplex foszforilációja megakadályozza ezt a gátlást, és így a G1 fázisból az S fázisba történő progresszió folytatódhat.

Összességében a ciklinek felelősek a sejtciklus előrehaladásáért, biztosítva, hogy az egyes fázisok fontos szakaszai végbemenjenek, mielőtt a sejt a következő fázisba lépne. Felfedezésük azóta számos más, a sejtciklussal kapcsolatos felismeréshez vezetett, beleértve a sejtciklus szabályozásának a rákban betöltött funkciójára vonatkozó felismeréseket is.

További olvasmányok

• Minden sejtciklus-tartalom
• A sejtciklus
• A sejtciklus…Dependent Regulation of Cell Adhesions

Hivatkozások