Visu šūnu ciklu kontrolē kontrolpunktu sistēma. Šūnu cikla kontrolpunkts regulē kritiskos procesus un fāžu pārejas, kas notiek šūnu ciklā.
Kas ir šūnu cikla kontrolpunkts?
Visu šūnu ciklu kontrolē vadības sistēma. Šūnu cikla kontrolpunkts regulē kritiskos procesus un fāžu pārejas, kas notiek šūnu ciklā. Fizioloģisko notikumu secību šūnās, kurām ir kodols, sauc par šūnu ciklu. Tas notiek kā cikls, kas sākas pēc vienas šūnas dalīšanās un sāk nākamo. Tas sastāv no starpfāzes un mitozes. Šajā procesā mātes šūna sadalās divās meitas šūnās, kurās atkal sākas starpfāze. The gēns tur esošā aktivitāte regulē augošās šūnas metabolismu, savukārt šūnas kodolā attīstās kodols. Starpfāze ir garākā no abām un pēc tam mainās uz mitozi. Tas atkal tiek sadalīts dažādās fāzēs. Tās ir G1 fāze, kurā šūna aug un tiek sagatavota hromosomu dubultošanās, S fāze, kurā hromosomas dubultā un G2 fāze, kurā šūna turpina virzīties augt un tiek sagatavota nākamā mitoze. Visu šo ciklu kontrolē molekulārā kontroles sistēma. Šeit tiek aktivizēti un kontrolēti šūnu notikumi, kas kontrolpunktu veidā ir starpnieki apstāšanās un turpināšanas signāliem. Kontrolpunkts tādējādi analizē kritiskos procesus un fāžu pārejas, kas notiek šūnu ciklā. Tie kalpo, lai aizsargātu ģenētiskā materiāla integritāti un nodrošinātu, ka šūna nedeģenerējas. Piemēram, kritisks process var būt tad, kad metafāzē notiek hromosomu segregācija. Metafāze ir šūnu dalīšanās otrā fāze, kas pazīstama kā mitoze un meioze. Metafāzē kodols un kodola apvalks regresē. Šī procesa laikā tiek izveidota tipiska struktūra, ko sauc par klosteri. Hromosomas šajā posmā ievērojami atšķiras viens no otra.
Funkcija un uzdevums
Šūnu cikla kontrolpunktus izveido divās fāzēs. Tie ir starpfāze ar G1 un G2 kontrolpunktiem un mitotiskā fāze. Pirmajā laikā notiek palielināta kodola aktivitāte, un ar to saistīts palielināts kancerogēnu, piemēram, UV gaismas izraisītu, DNS bojājumu risks. Tas savukārt var vadīt līdz ļaundabīgiem audzējiem. Dažādi toksīni, narkotikas, vides indes un toksīni arī šeit var izraisīt slimības. Starpfāzēs, specializēts proteīni ir izveidoti, lai novērstu šādus defektus, tos atklātu un neļautu šūnai kontrolpunktā pāriet uz citu fāzi. Šūnu nāvi pēc tam izraisa apoptoze. Tēlaini mēs varam runāt par kontrolētu šūnas pašnāvību, kas, atšķirībā no šūnas nāves, piemēram, ar mehāniskiem ievainojumiem, izraisa iekaisuma reakciju un neizlaiž citoplazmu. Šajā kontrolpunktā tiek pieņemts lēmums, vai šūna sadalīsies vai nedalīsies. Lielākā daļa cilvēka ķermeņa šūnu ir stāvoklī, kurā šūna vairs nedalās. Ja šajā kontrolpunktā vairs nav signāla, šūna ir atstājusi ciklu un vairs nedalās. Pēc tam tas pāriet uz G0 fāzi. Molekulārās kontroles mehānismi notiek šūnu cikla kontroles laikā. Starpfāzēs tie ir proteīni 53 un 21 un BAX. Olbaltumviela 53 ir būtiska, lai kontrolētu DNS integritāti. To dēvē arī par genoma “sargu”. Bioloģiskā procesā, kurā ģenētiskā informācija no DNS virknes tiek pārnesta uz RNS, olbaltumviela darbojas kā transkripcijas faktors, kas bojājuma gadījumā pārregulē DNS un izraisa audzēja nomācošo gēnu izpausmi. Arī mugurkaulnieku šūnu ciklam ir būtiska olbaltumviela 21, tā sauktais CDK inhibitors, kas bloķē šūnu fāzes pārejās, lai ļautu fermenti DNS atjaunošanai pietiekams laiks, lai, piemēram, nomāktu vēzis šūnas vai labot dažādus ģenētiskos defektus. Savukārt BAX ir olbaltumviela, kas darbojas kā proteīna 53 līdzfaktors. Tas uzrauga šūnas apoptozi. Otrajā šūnu cikla kontrolpunktā mitozes fāzē hromosomu segregācija notiek metafāzē. Tas vienmēr ir kritisks brīdis, jo, piemēram, nepilnīga segregācija noved pie somatiskām skaitliskām hromosomu aberācijām. Ir zināms, ka cilvēka somatiskajā šūnā ir 46 hromosomas.Tas stāvoklis sauc par euploidiju. Kad rodas anomālija, hromosomas var vairoties. Tad mēs runājam par poliploīdiju. Cilvēka dzīve šajos apstākļos nav iespējama. Ciktāl hromosomu skaits atkal neatbilst haploīdu kopai (n = 23), ir bojāta hromosomu vai māsu hromatīdu atdalīšana. Ar to saistīta slimība ir trisomija 21. Mitozes fāzē pareizā sadale starp mātes un meitas šūnām. Tāpēc mitozes fāze ir vārpstas kontrolpunkts. Tas nozīmē vārpstas vadības mehānismu, kas balstīts uz faktu, ka hromosomas netiek atdalītas, kamēr nav pareizi piestiprinātas mikrocaurules pie kinetohoriem. Precīza notikumu secība mitotiskās fāzes laikā vēl nav precīzi izpētīta. Ārsti pieņem mijiedarbību ar proteīni ar kinetohoru un pievienotajiem vārpstas aparāta mikrotubuliem.
Slimības un traucējumi
Ja tiek traucēti šūnu cikla kontrolpunkti, vēzis var veidoties, piemēram, šūnas. The vēzis šūna veidojas, normālu šūnu pārveidojot par patoloģisku. Veselajos imūnā sistēma, šūna tiek atpazīta un iznīcināta. Ja tas nenotiek, veidojas audzējs. Ja šūna paliek sākotnējā vietā, to sauc par labdabīgu audzēju. To var novērst. Savukārt ļaundabīga audzēja šūnas spēj sabojāt citus orgānus un šūnas, var traucēt metabolismu un veidoties metastāzes. Atšķirībā no parastajām šūnām vēža šūnas var dalīties bezgalīgi, un tāpēc tās ir arī grūti ārstējamas.
