Ce sunt ciclinele?

Ciclul celular este reglat de cicline, un tip de proteine care se leagă și activează kinazele dependente de cicline (CDK).

Credit imagine: Andrii Vodolazhskyi /

O introducere în cicline

Transmiterea exactă a informației genetice de la o celulă la o celulă fiică este asigurată de reglarea strânsă a celor patru etape ale ciclului celular. Etapele acestui ciclu includ: Faza de decalaj 1 (G1), faza de sinteză a ADN (S), faza de decalaj 2 (G2) și faza de mitoză (M). Pentru fiecare fază, există un grup corespunzător de cicline: G1 cyclins, G1/S cyclins, S cyclins și M cyclins, fiecare cu o funcție diferită.

Nivelurile acestor cyclins oscilează de-a lungul ciclului, cu niveluri dramatic de diferite în fiecare etapă. G1 este neobișnuit, deoarece este necesară în majoritatea etapelor și, prin urmare, este prezentă la niveluri ridicate în cea mai mare parte a ciclului. Cu toate acestea, nivelurile celorlalte cicline cresc și scad atunci când sunt necesare.

Această oscilație se datorează unui echilibru între expresia genelor și degradarea proteinelor prin intermediul căii ubiquitin-proteazomului. Atunci când o ciclină este necesară, nivelurile de expresie a genei sunt ridicate, ceea ce duce la creșterea producției de proteine. Cu toate acestea, odată ce funcția ciclinei este completă, complexul care conține Skp Cullin F-box (SCF) sau complexul de promovare a anafazei (APC) adaugă ubiquitine pe cicline prin ubiquitinoilare, direcționând-o spre degradare de către proteazom.

Descoperirea ciclinei

Ciclinele au fost descoperite de Timothy Hunt, Leland H. Hartwell și Paul M Nurse, care au constatat că concentrația fiecărei cicline era diferită în fiecare etapă și se modifica în mod ciclic. Aceștia au primit premiul Nobel în 2001 pentru contribuția lor la Fiziologie și Medicină.

Funcția ciclinei în ciclul celular

Ciclinele nu au o funcție enzimatică proprie și, în schimb, se leagă de CDK-uri pentru a le activa. Odată legate, ele formează factori de promovare a maturării care pot fosforila proteine țintă și pot conduce la numeroasele etape diferite ale ciclului celular.

După cum a fost descris anterior, ciclinele G1 sunt neobișnuite, deoarece nu oscilează. În schimb, nivelurile lor cresc de-a lungul ciclului, reglând creșterea celulară.

Ciclinele G1/S oscilează cu un vârf între faza G1 târzie și faza S timpurie. Odată legate de CDK-uri, ele încep să stimuleze activitatea CDK-urilor din faza S, împiedicând inhibarea acestora, stimulând astfel începutul replicării ADN-ului și a centrosomului.

Ciclinele S sunt implicate în inducerea replicării ADN-ului și în primele etape ale mitozei. Nivelurile lor cresc la începutul fazei S și scad la începutul mitozei. În cele din urmă, ciclinele M cresc în mitoză și scad odată ce celula a trecut de punctul de control al formării fusului. Ele ajută la formarea fusurilor și la alinierea cromozomilor pe placa de metafază.

Subratele complexelor ciclină/CDK

După ce se leagă, complexul funcționează pentru a fosforila multe proteine țintă diferite. Una dintre cele mai bine studiate este supresorul tumoral retinoblastom (Rb).

Ciclina D legată de CDK4/6 fosforilează această proteină Rb, care de obicei inhibă factorul de transcripție E2F. Prin urmare, în prezența ciclinei D, factorul de transcripție E2F poate transcrie proteinele implicate în progresia în faza S, inclusiv ciclinele E și A din faza G1/S.

Un alt exemplu de proteină țintă este fosforilarea p27, care de obicei funcționează pentru a inhiba Rb. Fosforilarea de către complexul CDK-2-ciclina E previne această inhibiție și astfel progresia din faza G1 în faza S poate continua.

În ansamblu, ciclinele sunt responsabile de progresia ciclului celular, asigurându-se că etapele importante ale fiecărei faze sunt realizate înainte ca celula să progreseze în faza următoare. Descoperirea lor a dus de atunci la multe alte cunoștințe despre ciclul celular, inclusiv cunoștințe despre funcția de reglare a ciclului celular în cancer.

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile despre ciclul celular
• Ciclul celular
• Ciclul celular-Reglarea aderențelor celulare dependentă de ciclul celular

Citate

.