Mga mekanismo ng paghahati ng cell. Cell cycle at ang regulasyon nito Regulation of proliferation process table

Ang cell ay ang pangunahing yunit ng lahat ng nabubuhay na bagay. Walang buhay sa labas ng selda. Ang pagpaparami ng cell ay nangyayari lamang sa pamamagitan ng paghahati sa orihinal na selula, na nauuna sa pagpaparami ng genetic material nito. Ang pag-activate ng cell division ay nangyayari dahil sa impluwensya ng panlabas o panloob na mga kadahilanan dito. Ang proseso ng paghahati ng cell mula sa sandali ng pag-activate nito ay tinatawag na paglaganap. Sa madaling salita, ang paglaganap ay ang pagpaparami ng mga selula, i.e. isang pagtaas sa bilang ng mga cell (sa kultura o tissue) na nangyayari sa pamamagitan ng mitotic division. Ang haba ng buhay ng isang cell tulad nito, mula sa paghahati hanggang sa paghahati, ay karaniwang tinutukoy bilang cell cycle.

PANIMULA 3
KABANATA I. Paglaganap 4
Cell cycle 5
Regulasyon ng cell cycle 6
Exogenous regulators ng proliferation 7
Mga endogenous na regulator ng paglaganap 7
Mga landas sa regulasyon ng CDK 8
Regulasyon G1 yugto 10
S phase 11 na regulasyon
Regulasyon G2 yugto 12
Regulasyon ng mitosis 12
Pagkasira ng DNA 13
1.10.1 DNA double-strand break repair pathways 13
1.10.2 Cellular na tugon sa pagkasira ng DNA at regulasyon nito 14
1.11. Pagbabagong-buhay ng tissue 15
1.11.1 Mga anyo ng pagbabagong-buhay 16
1.11.2. Regulasyon ng tissue regeneration 17
KABANATA II. APOPTOSIS 18
2.1. Mga katangiang palatandaan ng apoptosis 19
2.2. Mekanismo ng apoptosis 19
2.3. Ang papel ng apoptosis sa proteksyon laban sa kanser 20
2.4. Regulasyon ng apoptosis 21
MGA SANGGUNIAN 24

Ang gawain ay naglalaman ng 1 file

Russian State Pedagogical University na pinangalanang A. I. Herzen

Faculty of Biology

TRABAHO NG KURSO

paglaganap ng cell

SPb 2010
TALAAN NG MGA NILALAMAN

PANIMULA 3

KABANATA I. Paglaganap 4

siklo ng cell 5
Regulasyon ng cell cycle 6
Exogenous regulators ng paglaganap 7
Mga endogenous na regulator ng paglaganap 7
Mga landas sa regulasyon ng CDK 8
G1 phase regulasyon 10
S phase regulasyon 11
G2 phase regulasyon 12
Regulasyon ng mitosis 12
pinsala sa DNA 13

1.10.1 DNA double-strand break repair pathways 13

1.10.2 Cellular na tugon sa pagkasira ng DNA at regulasyon nito 14

1.11. Pagbabagong-buhay ng tissue 15

1.11.1 Mga anyo ng pagbabagong-buhay 16

1.11.2. Regulasyon ng pagbabagong-buhay ng tissue 17

KABANATA II. apoptosis 18

2.1. Mga katangiang palatandaan ng apoptosis 19

2.2. Mekanismo ng apoptosis 19

2.3. Ang papel ng apoptosis sa proteksyon laban sa kanser 20

2.4. Regulasyon ng apoptosis 21

BIBLIOGRAPIYA 24

Panimula

Ang cell ay ang pangunahing yunit ng lahat ng nabubuhay na bagay. Walang buhay sa labas ng selda. Ang pagpaparami ng cell ay nangyayari lamang sa pamamagitan ng paghahati sa orihinal na selula, na nauuna sa pagpaparami ng genetic material nito. Ang pag-activate ng cell division ay nangyayari dahil sa impluwensya ng panlabas o panloob na mga kadahilanan dito. Ang proseso ng paghahati ng cell mula sa sandali ng pag-activate nito ay tinatawag paglaganap. Sa madaling salita, paglaganap - ito ay cell reproduction, i.e. isang pagtaas sa bilang ng mga cell (sa kultura o tissue) na nangyayari sa pamamagitan ng mitotic division. Ang buhay ng isang cell tulad nito, mula sa paghahati hanggang paghahati, ay karaniwang tinutukoy bilangsiklo ng cell.

Ang proseso ng paglaganap ng cell ay mahigpit na kinokontrol tulad ng mismong cell (regulasyon ng cell cycle, pagtigil o pagbagal ng synthesis autocrine growth factor at kanilang mga receptor) at ang microenvironment nito (kakulangan ng stimulating contact sa mga kalapit na cell at matrix, pagtigil ng pagtatago at/o synthesis paracrine mga kadahilanan ng paglago). Ang paglabag sa regulasyon ng paglaganap ay humahantong sa walang limitasyong paghahati ng cell, na kung saan ay nagsisimula sa pag-unlad ng proseso ng oncological sa katawan.

Paglaganap

Ang pangunahing pag-andar na nauugnay sa pagsisimula ng paglaganap ay ginagampanan nglamad ng plasmamga selula. Nasa ibabaw nito na nangyayari ang mga kaganapan na nauugnay sa paglipat ng mga resting cell sa isang aktibong estado na nauuna sa paghahati. Ang plasma lamad ng mga selula, dahil sa mga molekula ng receptor na matatagpuan dito, ay nakikita ang iba't ibang mga extracellular mitogenic signal at nagbibigay ng transportasyon sa cell ng mga kinakailangang sangkap na kasangkot sa pagsisimula ng proliferative na tugon. Ang mitogenic signal ay maaaring ang mga contact sa pagitan ng mga cell, sa pagitan ng cell at ng matrix, pati na rin ang pakikipag-ugnayan ng mga cell na may iba't ibang mga compound na nagpapasigla sa kanilang pagpasok sa siklo ng cell na tinatawag na growth factor. Ang isang cell na nakatanggap ng mitogenic signal para sa paglaganap ay nagsisimula sa proseso ng paghahati.

siklo ng cell

Buong cell cycle binubuo ng 4 na yugto: presynthetic (G1),
synthetic (S), postsynthetic (G2) at tamang mitosis (M).
Bilang karagdagan, mayroong tinatawag na G0-panahon, na nagpapakilala
resting state ng cell. Sa panahon ng G1, mayroon ang mga cell diploid
Nilalaman ng DNA bawat nucleus. Sa panahong ito, nagsisimula ang paglaki ng cell,
higit sa lahat dahil sa akumulasyon ng mga cellular protein, na dahil sa
isang pagtaas sa dami ng RNA bawat cell. Bilang karagdagan, ang mga paghahanda para sa synthesis ng DNA ay nagsisimula. Sa susunod na S-period, may dobleng halaga DNA at ang bilang ng mga chromosome ay dumoble nang naaayon. Ang postsynthetic G2 phase ay tinatawag ding premitotic. Sa yugtong ito, nangyayari ang aktibong synthesis mRNA (messenger RNA). Ang yugtong ito ay sinusundan ng aktwal na paghahati ng cell sa dalawa o mitosis.

dibisyon ng lahat eukaryotic cellsnauugnay sa paghalay ng doble (ginagaya) mga kromosom. Bilang resulta ng paghahati, ang mga ito mga chromosome ay inililipat sa mga anak na selula. Ang ganitong uri ng dibisyon ng mga eukaryotic cell - mitosis (mula sa Greek mitos - thread) - ay ang tanging kumpletong paraan upang madagdagan ang bilang ng mga cell. Ang proseso ng mitotic division ay nahahati sa maraming yugto: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, telophase.

Regulasyon ng cell cycle

Ang layunin ng mga mekanismo ng regulasyon ng cell cycle ay hindi upang ayusin ang pagpasa ng cell cycle tulad nito, ngunit upang matiyak, sa huli, ang walang error na pamamahagi ng namamana na materyal sa proseso ng pagpaparami ng cell. Ang regulasyon ng pagpaparami ng cell ay batay sa pagbabago sa mga estado ng aktibong paglaganap atproliferative dormancy. Ang mga salik sa regulasyon na kumokontrol sa pagpaparami ng cell ay maaaring nahahati sa dalawang grupo: extracellular (o exogenous) o intracellular (o endogenous).Exogenous na mga kadahilananay nasa microenvironment ng cell at nakikipag-ugnayan sa ibabaw ng cell. Ang mga salik na na-synthesize ng cell mismo at kumikilos sa loob nito, ay tumutukoy sa
endogenous na mga kadahilanan. Napakakondisyon ng naturang subdivision, dahil ang ilang mga salik, na endogenous na may kaugnayan sa cell na gumagawa sa kanila, ay maaaring umalis dito at kumilos bilang exogenous regulators sa ibang mga cell. Kung ang mga regulatory factor ay nakikipag-ugnayan sa parehong mga cell na gumagawa ng mga ito, kung gayon ang ganitong uri ng kontrol ay tinatawag na autocrine. Sa ilalim ng kontrol ng paracrine, ang synthesis ng mga regulator ay isinasagawa ng iba pang mga cell.

Exogenous regulators ng paglaganap

Sa mga multicellular na organismo, ang regulasyon ng paglaganap ng iba't ibang uri ng mga selula ay nangyayari dahil sa pagkilos ng hindi isa sa anumang kadahilanan ng paglago, ngunit ang kanilang kumbinasyon. Bilang karagdagan, ang ilanmga kadahilanan ng paglago, bilang mga stimulant para sa ilang uri ng mga cell, kumikilos bilang mga inhibitor na may kaugnayan sa iba. Classicmga kadahilanan ng paglagokumatawan polypeptides na may molekular na timbang na 7-70 kDa. Sa ngayon, higit sa isang daang mga kadahilanan ng paglago ang kilala.

PDGF mga platelet. Inilabas sa pagkasira ng vascular wall, ang PDGF ay kasangkot sa mga proseso ng trombosis at pagpapagaling ng sugat. Ang PDGF ay isang malakas na growth factor para sa pagpapahinga mga fibroblast . Kasama ng PDGF, ang epidermal growth factor (EGF) ay pinag-aralan nang hindi gaanong detalye ( EGF ), na may kakayahang pasiglahin ang paglaganap ng fibroblast. Ngunit, bukod dito, mayroon din itong nakapagpapasigla na epekto sa iba pang mga uri ng mga selula, lalo na sa chondrocytes.

Ang isang malaking pangkat ng mga kadahilanan ng paglago ay mga cytokine (interleukins, mga kadahilanan ng nekrosis ng tumor, colony stimulating factorsatbp.). Ang lahat ng mga cytokine ay polyfunctional. Maaari nilang mapahusay o pigilan ang mga proliferative na tugon. Halimbawa, iba't ibang subpopulasyon ng CD4+ T-lymphocytes, Th1 at Th2 , na gumagawa ng ibang spectrum ng mga cytokine, na may kaugnayan sa isa't isa ay mga antagonist. Iyon ay, pinasisigla ng mga cytokine ng Th1 ang paglaganap ng mga selula na gumagawa ng mga ito, ngunit sa parehong oras ay pinipigilan ang paghahati ng mga selulang Th2, at kabaliktaran. Kaya, karaniwan sa katawan, ang isang pare-parehong balanse ng dalawang uri ng T-lymphocytes na ito ay pinananatili. Ang pakikipag-ugnayan ng mga kadahilanan ng paglago sa kanilang mga receptor sa ibabaw ng cell ay nag-trigger ng isang buong kaskad ng mga kaganapan sa loob ng cell. Bilang isang resulta, ang pag-activate ng mga salik ng transkripsyon at ang pagpapahayag ng mga proliferative response genes ay nangyayari, na sa huli ay nagpasimula ng pagtitiklop ng DNA at pagpasok ng cell sa mitosis.

Mga endogenous na regulator ng cell cycle

Sa normal na mga selulang eukaryotic, ang pagpasa ng siklo ng cell ay mahigpit na kinokontrol. Dahilanmga sakit sa oncological ay ang pagbabagong-anyo ng mga cell, kadalasang nauugnay sa mga paglabag sa mga mekanismo ng regulasyon ng cell cycle. Ang isa sa mga pangunahing resulta ng isang may sira na cell cycle ay ang genetic instability, dahil ang mga cell na may depektong kontrol sa cell cycle ay nawawalan ng kakayahan na maayos na ma-duplicate at maipamahagi ang kanilanggenome . Ang genetic instability ay humahantong sa pagkuha ng mga bagong feature na responsable para sa pag-unlad ng tumor.

Cellular paglaganap- pagtaas sa bilang ng mga cell sa pamamagitan ng mitosis,

humahantong sa paglaki ng tissue, hindi tulad ng isa pang paraan upang madagdagan ito

masa (hal., edema). Ang mga selula ng nerbiyos ay hindi dumami.

Sa pang-adultong organismo, ang mga proseso ng pag-unlad na nauugnay sa

may cell division at espesyalisasyon. Ang mga prosesong ito ay maaaring alinman

maliit na pisyolohikal, at naglalayong ibalik ang or-

ganismo dahil sa paglabag sa integridad nito.

Ang kahalagahan ng paglaganap sa gamot ay tinutukoy ng kakayahan ng mga selula

kasalukuyang ng iba't ibang mga tisyu sa paghahati. Ang proseso ng pagpapagaling ay nauugnay sa paghahati ng cell.

pagpapagaling ng sugat at pag-aayos ng tissue pagkatapos ng operasyon.

Ang paglaganap ng cell ay sumasailalim sa pagbabagong-buhay (pagbawi)

mga nawawalang bahagi. Ang problema ng pagbabagong-buhay ay interesado sa

mga gamot, para sa reconstructive surgery. Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng physiological

reparative at pathological regeneration.

Pisiyolohikal- natural na pagpapanumbalik ng mga selula at tisyu sa

ontogeny. Halimbawa, ang pagbabago ng mga pulang selula ng dugo, mga selula ng epithelial ng balat.

Reparative- pagbawi pagkatapos ng pinsala o pagkamatay ng malagkit

kasalukuyang at mga tisyu.

Patolohiya- paglaganap ng mga tissue na hindi katulad ng malusog na mga tisyu

yum. Halimbawa, ang paglago ng peklat tissue sa site ng isang paso, cartilage - sa

fracture site, multiplikasyon ng connective tissue cells sa site ng aming

cervical tissue ng puso, isang cancerous na tumor.

Kamakailan, naging kaugalian na hatiin ang mga selula ng tissue ng hayop ayon sa

kakayahang hatiin sa 3 grupo: labile, stable at static.

SA labile isama ang mga cell na mabilis at madaling na-update

sa panahon ng buhay ng organismo (mga selula ng dugo, epithelium, mucus

itigil ang gastrointestinal tract, epidermis, atbp.).

SA matatag isama ang mga selula mula sa mga organo tulad ng atay, pancreas

glandula, salivary glands, atbp., na nakakakita ng limitado

bagong kakayahang hatiin.

SA static isama ang mga selula ng myocardium at nervous tissue, na

rye, ayon sa karamihan ng mga mananaliksik, ay hindi nagbabahagi.

Ang pag-aaral ng cell physiology ay mahalaga para maunawaan ito.

ang togenetic na antas ng organisasyon ng buhay at ang mga mekanismo ng self-regulation

mga selula na tinitiyak ang holistic na paggana ng buong organismo.

Kabanata 6

GENETICS PAANO ANG AGHAM. MGA REGULARIDAD

MANA PALATANDAAN

6.1 Paksa, mga gawain at pamamaraan ng genetika

Ang pagmamana at pagkakaiba-iba ay mga pangunahing katangian

mga buhay na nilalang, dahil sila ay katangian ng mga buhay na nilalang sa anumang antas ng organisasyon

pag-downgrade. Ang agham na nag-aaral ng mga pattern ng pagmamana at pagbabago

vosti, ay tinatawag genetika.

Ang genetika bilang isang agham ay nag-aaral ng heredity at hereditary

pagkasumpungin, ibig sabihin, ito deal co susunod mga problema:

1) imbakan ng genetic na impormasyon;

2) paglilipat ng genetic na impormasyon;

3) pagpapatupad ng genetic na impormasyon (ang paggamit nito sa isang tiyak

mga palatandaan ng isang umuunlad na organismo sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na kapaligiran);

4) pagbabago sa genetic na impormasyon (mga uri at sanhi ng mga pagbabago,

mekanismo).

Ang unang yugto sa pagbuo ng genetika - 1900–1912 Mula noong 1900 - muling

sumasaklaw sa mga batas ng G. Mendel ng mga siyentipiko na sina H. De Vries, K. Correns, E. Cher-

poppy. Pagkilala sa mga batas ni G. Mendel.

Ikalawang yugto 1912–1925 - ang paglikha ng chromosome theory ng T. Mor-

Ghana. Ikatlong yugto 1925–1940 - pagtuklas ng artipisyal na mutagenesis at

genetic na proseso ng ebolusyon.

Ikaapat na yugto 1940–1953 - pananaliksik sa pagkontrol ng gene

mga prosesong pisyolohikal at biochemical.

Ang ikalimang yugto mula 1953 hanggang sa kasalukuyan ay ang pag-unlad ng molekular

biology.

Nalaman ang hiwalay na impormasyon sa pagmamana ng mga katangian

isang napakahabang panahon, gayunpaman, ang siyentipikong batayan para sa paghahatid ng mga palatandaan ay una

itinakda ni G. Mendel noong 1865 sa akda: “Mga eksperimento sa halaman

mga hybrid." Ito ay mga advanced na kaisipan, ngunit ang mga kontemporaryo ay hindi nagbigay

ang kahalagahan ng kanyang natuklasan. Ang konsepto ng "gene" ay hindi pa umiiral noong panahong iyon, at si G. Men-

del talked about the "hereditary inclinations" na nakapaloob sa mga sex cell

kah, ngunit ang kanilang kalikasan ay hindi kilala.

Noong 1900, nang nakapag-iisa sa isa't isa, sina H. De Vries, E. Chermak at K. Kor-

Muling natuklasan ni Rens ang mga batas ni G. Mendel. Ang taong ito ay itinuturing na taon ng kapanganakan

ng genetika bilang isang agham. Noong 1902, ginawa ni T. Boveri, E. Wilson at D. Setton

Iminungkahi ni Lali ang kaugnayan ng namamana na mga kadahilanan sa mga chromosome.

Noong 1906 ipinakilala ni W. Betson ang terminong "genetics", at noong 1909 W. Johansen -

"gene". Noong 1911, binuo ni T. Morgan at mga kasamahan ang mga pangunahing prinsipyo

zheniya chromosomal theory of heredity. Pinatunayan nila na genes

matatagpuan sa ilang partikular na loci ng chromosome sa isang linear order,

isang tiyak na tanda.

Ang mga pangunahing pamamaraan ng genetika: hybridological, cytological at

mathematical. Ang genetika ay aktibong gumagamit ng mga pamamaraan ng iba pang nauugnay

mga agham: kimika, biochemistry, immunology, physics, microbiology, atbp.

Ang cell cycle ay ang panahon ng buhay ng isang cell mula sa isang dibisyon hanggang sa isa pa, o mula sa dibisyon hanggang sa kamatayan. Ang cell cycle ay binubuo ng interphase (isang panahon sa labas ng division) at cell division mismo.

Sa pagtatapos ng panahon ng G1, kaugalian na makilala ang isang espesyal na sandali na tinatawag na R-point (restriction point, R-point), pagkatapos kung saan ang cell ay kinakailangang pumasok sa S period sa loob ng ilang oras (karaniwan ay 1–2). Ang tagal ng panahon sa pagitan ng R-point at simula ng S period ay maaaring ituring bilang paghahanda sa paglipat sa S period.

Ang pinakamahalagang proseso na nagaganap sa panahon ng S ay ang pagdodoble o reduplication ng DNA. Ang lahat ng iba pang mga reaksyon na nagaganap sa oras na ito sa cell ay naglalayong tiyakin ang synthesis ng DNA. Ang nasabing mga pantulong na proseso ay kinabibilangan ng synthesis ng histone proteins, ang synthesis ng mga enzyme na kumokontrol at tinitiyak ang synthesis ng mga nucleotides at ang pagbuo ng mga bagong DNA strands.

Ang pagpasa ng cell sa lahat ng panahon ng cell cycle ay mahigpit na kinokontrol. Kapag ang mga cell ay gumagalaw sa pamamagitan ng cell cycle, ang mga espesyal na regulatory molecule ay lilitaw at nawawala sa kanila, ay isinaaktibo at inhibited, na nagbibigay ng: 1) ang pagpasa ng cell sa isang tiyak na panahon ng cell cycle at 2 ang paglipat mula sa isang panahon patungo sa isa pa. Bukod dito, ang pagpasa sa bawat panahon, pati na rin ang paglipat mula sa isang panahon patungo sa isa pa, ay kinokontrol ng iba't ibang mga sangkap. Ngayon ay susubukan naming alamin kung ano ang mga sangkap na ito at kung ano ang kanilang ginagawa.

Ang pangkalahatang sitwasyon ay ganito. Ang cell ay patuloy na naglalaman ng mga espesyal na protina ng enzyme na, sa pamamagitan ng phosphorylation ng iba pang mga protina (sa pamamagitan ng serine, tyrosine o threonine residues sa polypeptide chain), kinokontrol ang aktibidad ng mga gene na responsable para sa pagpasa ng cell sa isang partikular na panahon ng cell cycle. Ang mga enzyme protein na ito ay tinatawag na cyclin-dependent protein kinases (cdc). Mayroong ilang mga uri ng mga ito, ngunit lahat sila ay may katulad na mga katangian. Kahit na ang bilang ng mga cyclin-dependent protein kinases na ito ay maaaring mag-iba sa iba't ibang panahon ng cell cycle, sila ay naroroon sa cell palagi, anuman ang panahon ng cell cycle, iyon ay, sila ay naroroon nang labis. Sa madaling salita, ang kanilang synthesis o dami ay hindi nililimitahan o kinokontrol ang pagpasa ng mga cell sa pamamagitan ng cell cycle. Gayunpaman, sa patolohiya, kung ang kanilang synthesis ay may kapansanan, ang kanilang bilang ay nabawasan, o may mga mutant form na may binagong mga katangian, kung gayon ito, siyempre, ay maaaring makaapekto sa kurso ng cell cycle.

Bakit ang mga tulad ng cyclin-dependent protein kinases mismo ay hindi nakakapag-regulate ng pagpasa ng mga cell sa mga panahon ng cell cycle. Ito ay lumiliko na sila ay nasa mga cell sa isang hindi aktibong estado, at upang sila ay maisaaktibo at magsimulang magtrabaho, kinakailangan ang mga espesyal na activator. Sila ay mga cyclin. Mayroon ding maraming iba't ibang uri ng mga ito, ngunit hindi sila palaging naroroon sa mga selula: lumilitaw at nawawala ang mga ito. Sa iba't ibang mga yugto ng cell cycle, ang iba't ibang mga cyclin ay nabuo, na, sa pamamagitan ng pagbubuklod sa Cdk, ay bumubuo ng iba't ibang mga Cdk-cyclin complex. Ang mga complex na ito ay kumokontrol sa iba't ibang mga yugto ng cell cycle at samakatuwid ay tinatawag na G1-, G1/S-, S-, at M-Cdk (Figure mula sa aking mga Figures cyclins). Halimbawa, ang pagpasa ng isang cell sa G1 period ng cell cycle ay ibinibigay ng isang complex ng cyclin-dependent protein kinase-2 (cdk2) at cyclin D1, cyclin-dependent protein kinase-5 (cdk5) at cyclin D3. Ang pagpasa sa pamamagitan ng isang espesyal na restriction point (R-point) ng G1 period ay kumokontrol sa complex ng cdc2 at cyclin C. Ang paglipat ng cell mula sa G1 period ng cell cycle hanggang sa S period ay kinokontrol ng complex ng cdk2 at cyclin E. Ang paglipat ng cell mula sa S period hanggang sa G2 period ay nangangailangan ng cdk2 complex at cyclin A. Cyclin-dependent protein kinase-2 (cdc2) at cyclin B ay kasangkot sa paglipat ng cell mula sa G2 period hanggang mitosis (panahon ng M). Ang Cyclin H kasabay ng cdk7 ay kinakailangan para sa phosphorylation at activation ng cdc2 sa complex na may cyclin B.

Ang mga cyclin ay isang bagong klase ng mga protina na natuklasan ni Tim Hunt na gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagkontrol ng cell division. Ang pangalang "cyclins" ay lumitaw dahil sa ang katunayan na ang konsentrasyon ng mga protina ng klase na ito ay nagbabago nang pana-panahon alinsunod sa mga yugto ng cell cycle (halimbawa, ito ay bumagsak bago ang simula ng cell division).

Ang unang cyclin ay natuklasan ni Hunt noong unang bahagi ng 1980s habang nag-eeksperimento sa mga itlog ng palaka at sea urchin. Nang maglaon, natagpuan ang mga cyclin sa iba pang mga nabubuhay na nilalang.

Ito ay lumabas na ang mga protina na ito ay nagbago nang kaunti sa kurso ng ebolusyon, pati na rin ang mekanismo ng kontrol ng cell cycle, na nagmula sa mga simpleng yeast cell sa mga tao sa isang "naka-kahong" na anyo.

Si Timothy Hunt (R. Timothy Hunt), kasama ang kapwa Englishman na si Paul M. Nurse at American Leland H. Hartwell, ay tumanggap ng Nobel Prize sa Physiology o Medicine noong 2001 para sa kanilang pagtuklas ng genetic at molekular na mekanismo ng regulasyon ng cell cycle - isang proseso na mahalaga para sa paglaki, pag-unlad at pag-iral ng mga buhay na organismo

Mga checkpoint ng cell cycle

1. Ang punto ng paglabas mula sa G1-phase, na tinatawag na Start - sa mga mammal at ang restriction point sa yeast. Pagkatapos na dumaan sa restriction point R sa dulo ng G1, ang simula ng S ay nagiging hindi maibabalik, i.e. Ang mga prosesong humahantong sa susunod na cell division ay inilunsad.
2. Point S - pagsuri sa katumpakan ng pagtitiklop.

3. Point G2/M-transition - pagpapatunay ng pagkumpleto ng pagtitiklop.
4. Transition mula metaphase hanggang anaphase ng mitosis.

Regulasyon ng pagtitiklop

Bago magsimula ang replication Sc, ang ORC complex (origin recognition complex) ay nasa ori, ang pinagmulan ng replication. Ang Cdc6 ay naroroon sa buong cell cycle, ngunit ang konsentrasyon nito ay tumataas sa simula ng G1, kung saan ito ay nagbubuklod sa ORC complex, na pagkatapos ay sinamahan ng mga protina ng Mcm upang mabuo ang pre-replicative complex (pre-RC). Pagkatapos ng pre-RC assembly, handa na ang cell para sa pagtitiklop.

Upang simulan ang pagtitiklop, ang S-Cdk ay nagbubuklod sa isang protina kinase (?), na nagpo-phosphorylate ng pre-RC. Kasabay nito, ang Cdc6 ay naghihiwalay mula sa ORC pagkatapos ng pagsisimula ng pagtitiklop at phosphorylated, pagkatapos nito ay na-ubiquitinated ng SCF at nasira. Ang mga pagbabago sa pre-RC ay pumipigil sa pag-replika sa pagsisimula. Ang S-Cdk ay nag-phosphorylate din ng ilang Mcm protein complex, na nag-trigger ng kanilang pag-export mula sa nucleus. Ang kasunod na dephosphorylation ng mga protina ay magsisimula muli sa proseso ng pre-RC formation.

Ang mga cyclin ay mga activator ng Cdk. Ang mga Cyclin, pati na rin ang mga Cdks, ay kasangkot sa iba't ibang mga proseso bukod sa kontrol ng cell cycle. Ang mga cyclin ay nahahati sa 4 na klase depende sa oras ng pagkilos sa cell cycle: G1 / S, S, M at G1 cyclins.
Ang G1/S cyclins (Cln1 at Cln2 sa S. cerevisiae, cyclin E sa vertebrates) ay tumataas sa huling bahagi ng G1 at bumagsak sa S phase.

Ang G1/S cyclin–Cdk complex ay nagti-trigger ng simula ng DNA replication sa pamamagitan ng pag-off sa iba't ibang system na pumipigil sa S-phase Cdk sa G1-phase. Ang G1/S cyclin ay nagpapasimula rin ng centrosome duplication sa mga vertebrates at spindle body formation sa yeast. Ang pagbagsak sa mga antas ng G1/S ay sinamahan ng pagtaas sa konsentrasyon ng S cyclins (Clb5, Clb6 sa Sc at cyclin A sa vertebrates), na bumubuo sa S cyclin-Cdk complex, na direktang nagpapasigla sa pagtitiklop ng DNA. Ang antas ng S cyclin ay nananatiling mataas sa buong S, G2 phase at ang simula ng mitosis, kung saan ito ay tumutulong sa pagsisimula ng mitosis sa ilang mga cell.

Ang mga M-cyclin (Clb1,2,3 at 4 sa Sc, cyclin B sa vertebrates) ay huling lalabas. Ang konsentrasyon nito ay tumataas kapag ang cell ay napunta sa mitosis at umabot sa pinakamataas nito sa metaphase. Kasama sa M-cyclin-Cdk complex ang spindle assembly at sister chromatid alignment. Ang pagkasira nito sa anaphase ay humahantong sa paglabas mula sa mitosis at cytokinesis. Ang G1 cyclins (Cln3 sa Sc at cyclin D sa vertebrates) ay tumutulong sa pag-coordinate ng paglaki ng cell sa pagpasok sa isang bagong cell cycle. Ang mga ito ay hindi pangkaraniwan dahil ang kanilang konsentrasyon ay hindi nagbabago sa yugto ng cell cycle, ngunit nagbabago bilang tugon sa mga panlabas na signal ng regulasyon ng paglago.

Programmed cell death

Noong 1972, si Kerr et al. naglathala ng isang artikulo kung saan ipinakita ng mga may-akda ang morphological na ebidensya para sa pagkakaroon ng isang espesyal na uri ng cell death na naiiba sa nekrosis, na tinatawag nilang "apoptosis". Iniulat ng mga may-akda na ang mga pagbabago sa istruktura sa mga selula sa panahon ng apoptosis ay dumaan sa dalawang yugto:

1st - ang pagbuo ng mga apoptotic na katawan,

Ika-2 - ang kanilang phagocytosis at pagkasira ng iba pang mga cell.

Ang mga sanhi ng kamatayan, ang mga proseso ng morphological at biochemical na kalikasan ng pag-unlad ng cell death ay maaaring magkakaiba. Gayunpaman, maaari silang malinaw na nahahati sa dalawang kategorya:

1. Necrosis (mula sa Greek pekrosis - nekrosis) at

2. Apoptosis (mula sa mga salitang Griyego, na nangangahulugang "pagkawala" o "pagkawatak-watak"), na kadalasang tinatawag na programmed cell death (PCD) o kahit na cell suicide (Fig. 354).

Dalawang landas ng pagkamatay ng cell

a – apoptosis (binibigkas na cell death): / – tiyak na pag-urong ng cell at paghalay ng chromatin, 2 – fragmentation ng nucleus, 3 – fragmentation ng cell body sa isang bilang ng mga apoptotic body; b - nekrosis: / - pamamaga ng cell, mga bahagi ng vacuolar, chromatin condensation (karyorrhexis), 2 - karagdagang pamamaga ng mga organelles ng lamad, lysis ng nuclear chromatin (karyolysis), 3 - pagkalagot ng mga bahagi ng lamad ng cell - cell lysis

Ang N. ay ang pinakamadalas na hindi tiyak na anyo ng pagkamatay ng cell. Ito ay maaaring sanhi ng matinding pinsala sa cell bilang resulta ng direktang trauma, radiation, pagkakalantad sa mga nakakalason na ahente dahil sa hypoxia, complement-mediated cell lysis, atbp.

Ang proseso ng necrotic ay dumaan sa maraming yugto:

1) paranecrosis - katulad ng necrotic, ngunit nababaligtad na mga pagbabago;

2) necrobiosis - hindi maibabalik na mga pagbabago sa dystrophic, na nailalarawan sa pamamagitan ng pamamayani ng mga catabolic na reaksyon sa mga anabolic;

3) cell death, ang oras ng simula nito ay mahirap itatag;

4) autolysis - agnas ng isang patay na substrate sa ilalim ng pagkilos ng hydrolytic enzymes ng mga patay na selula at macrophage. Sa morphological terms, ang nekrosis ay katumbas ng autolysis.

Sa kabila ng malaking bilang ng mga gawa, walang napagkasunduan at tiyak na kahulugan ng konsepto ng "apoptosis".

Ang aloptosis ay karaniwang nailalarawan bilang isang espesyal na anyo ng pagkamatay ng cell, naiiba sa nekrosis sa mga tuntunin ng morphological, biochemical, molecular genetic at iba pang mga tampok.

A. ay cell death sanhi ng panloob o panlabas na mga signal, na sa kanilang sarili ay hindi nakakalason o mapanira. A. ay isang aktibong proseso na nangangailangan ng enerhiya, gene transcription, at denovo protein synthesis.

Ang isang makabuluhang bilang ng mga ahente ay natagpuan na nagdudulot ng apoptosis ng mga selulang ito, bilang karagdagan sa radiation at glucocorticoids:

Ca2+ ionophores

adenosine

Paikot na AMP

Tributyltin

Hyperthermia

Ang pag-aaral ng kinetics ng DNA degradation sa mga lymphoid cells sa vivo at in vitro ay nagpakita:

Ang mga unang natatanging palatandaan ng pagkabulok ay lumilitaw, bilang panuntunan, higit sa 1 oras pagkatapos ng pagkakalantad, mas madalas sa pagtatapos ng ika-2 oras.

Ang internucleosomal fragmentation ay nagpapatuloy ng ilang oras at nagtatapos pangunahin sa 6, mas madalas 12 oras pagkatapos ng pagkakalantad.

Kaagad pagkatapos ng pagsisimula ng pagkasira, ang pagsusuri ay nagpapakita ng isang malaking bilang ng mga maliliit na fragment ng DNA, at ang ratio sa pagitan ng malaki at maliit na mga fragment ay hindi nagbabago nang malaki sa panahon ng apoptosis.

Ang paggamit ng mga inhibitor ng ATP synthesis, protina at transkripsyon ng gene ay nagpapabagal sa proseso ng apoptosis. Walang ganoong pag-asa sa kaso ni N.

Tulad ng makikita mula sa paghahambing ng mga kahulugan ng nekrosis at apoptosis, mayroong parehong pagkakapareho at makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri ng pagkamatay ng cell.

Katangian	Necrosis	apoptosis
functionally		hindi maibabalik na pagwawakas ng kanyang buhay;
morphologically	paglabag sa integridad ng mga lamad, mga pagbabago sa nucleus (pyknosis, rhexis, lysis), cytoplasm (edema), pagkasira ng cell;	pagkawala ng microvilli at intercellular contact, condensation ng chromatin at cytoplasm, isang pagbawas sa dami ng cell (pag-urong), ang pagbuo ng mga vesicle mula sa plasma membrane, cell fragmentation at ang pagbuo ng mga apoptotic na katawan;
biochemically	paglabag sa produksyon ng enerhiya, coagulation, hydrolytic cleavage ng mga protina, nucleic acid, lipid;	hydrolysis ng cytoplasmic proteins at internucleosomal DNA breakdown;
genetically	- pagkawala ng genetic na impormasyon; at nagtatapos sa autolysis o heterolysis nito na may nagpapasiklab na reaksyon.	structural at functional rearrangement ng genetic apparatus at nagtatapos sa pagsipsip nito ng mga macrophage at (o) iba pang mga cell na walang nagpapasiklab na reaksyon.

Ang pagkamatay ng cell ay kinokontrol ng mga intercellular na pakikipag-ugnayan sa iba't ibang paraan. Maraming mga cell sa isang multicellular organism ang nangangailangan ng mga signal upang manatiling buhay. Sa kawalan ng gayong mga senyales o trophic na mga kadahilanan, ang mga selula ay bumuo ng isang programa ng "pagpapatiwakal" o naka-program na kamatayan. Halimbawa, ang mga selula ng kultura ng neuron ay namamatay sa kawalan ng neuronal growth factor (NGF), ang mga selula ng prostate ay namamatay sa kawalan ng testicular androgens, ang mga selula ng suso ay namamatay kapag bumaba ang antas ng hormone na progesterone, atbp. Kasabay nito, ang mga cell ay maaaring makatanggap ng mga signal na nagpapalitaw ng mga proseso sa mga target na cell na humahantong sa kamatayan sa pamamagitan ng apoptosis. Kaya, ang hydrocortisone ay nagiging sanhi ng pagkamatay ng mga lymphocytes, at ang glutamate ay nagiging sanhi ng pagkamatay ng mga nerve cell sa tissue culture, ang tumor necrosis factor (TNF) ay nagiging sanhi ng pagkamatay ng iba't ibang mga cell. Ang thyroxine (thyroid hormone) ay nagdudulot ng apoptosis ng tadpole tail cells. Bilang karagdagan, may mga sitwasyon kung ang pagkamatay ng apoptotic cell ay sanhi ng mga panlabas na salik, tulad ng radiation.

Ang konsepto ng "apoptosis" ay ipinakilala sa pag-aaral ng pagkamatay ng ilang mga selula ng atay na may hindi kumpletong ligation ng portal vein. Sa kasong ito, ang isang kakaibang larawan ng pagkamatay ng cell ay sinusunod, na nakakaapekto lamang sa mga indibidwal na selula sa parenkayma ng atay.

Ang proseso ay nagsisimula sa ang katunayan na ang mga kalapit na mga cell ay nawalan ng mga contact, tila sila ay lumiliit (ang orihinal na pangalan para sa form na ito ng kamatayan ay shrinkagenecrosis - nekrosis sa pamamagitan ng cell compression), isang tiyak na paghalay ng chromatin ay nangyayari sa nuclei kasama ang kanilang paligid, pagkatapos ay ang nucleus. ay fragmented sa hiwalay na mga bahagi, pagkatapos kung saan ang cell mismo fragmented sa mga indibidwal na katawan, delimited sa pamamagitan ng plasma lamad, - apoptotic katawan.

Ang apoptosis ay isang proseso na humahantong hindi sa lysis, hindi sa pagkalusaw ng cell, ngunit sa pagkapira-piraso nito, pagkawatak-watak. Ang kapalaran ng mga apoptotic na katawan ay hindi pangkaraniwan: sila ay phagocytosed ng mga macrophage o kahit na normal na kalapit na mga selula. Sa kasong ito, ang isang nagpapasiklab na reaksyon ay hindi bubuo.

Mahalagang tandaan na sa lahat ng mga kaso ng apoptosis, maging sa panahon ng pag-unlad ng embryonic, maging sa isang pang-adultong organismo, sa normal o pathological na mga proseso, ang morpolohiya ng proseso ng pagkamatay ng cell ay halos magkapareho. Maaaring ipahiwatig nito ang pagkakapareho ng mga proseso ng apoptosis sa iba't ibang mga organismo at sa iba't ibang mga organo.

Ipinakita ng mga pag-aaral sa iba't ibang bagay na ang apoptosis ay resulta ng pagpapatupad ng genetically programmed cell death. Ang unang katibayan ng pagkakaroon ng isang genetic program para sa cell death (PCD) ay nakuha sa pamamagitan ng pag-aaral sa pagbuo ng nematode Caenorhabditiselegans. Ang worm na ito ay bubuo sa loob lamang ng tatlong araw, at ang maliit na sukat nito ay ginagawang posible na masubaybayan ang kapalaran ng lahat ng mga selula nito, mula sa mga unang yugto ng cleavage hanggang sa sekswal na mature na organismo.

Ito ay lumabas na sa panahon ng pag-unlad ng Caenorhabditiselegans, 1090 na mga selula lamang ang nabuo, kung saan ang isang bahagi ng mga selula ng nerbiyos sa halagang 131 piraso ay kusang namamatay sa pamamagitan ng apoptosis at 959 na mga selula ang nananatili sa katawan. Ang mga mutant ay natagpuan kung saan ang proseso ng pag-aalis ng 131 na mga cell ay nabalisa. Dalawang genes na ced-3 at ced-4 ang nakilala, ang mga produkto na nagdudulot ng apoptosis sa 131 na mga cell. Kung ang mga gene na ito ay wala o binago sa mutant Caenorhabditiselegans, kung gayon ang apoptosis ay hindi mangyayari at ang pang-adultong organismo ay binubuo ng 1090 na mga selula. Ang isa pang gene, ced-9, ay natagpuan din, na isang suppressor ng apoptosis: kapag ang ced-9 ay na-mutate, lahat ng 1090 na mga cell ay namamatay. Ang isang analogue ng gene na ito ay natagpuan sa mga tao: ang bcl-2 gene ay isa ring suppressor ng apoptosis sa iba't ibang mga cell. Ito ay lumabas na ang parehong mga protina na naka-encode ng mga gen na ito, Ced-9 at Bc1-2, ay may isang transmembrane domain at naisalokal sa panlabas na lamad ng mitochondria, nuclei, at ang endoplasmic reticulum.

Ang sistema ng pag-unlad ng apoptosis ay naging halos kapareho sa mga nematode at vertebrates; binubuo ito ng tatlong mga link: isang regulator, isang adaptor, at isang effector. Sa Caenorhabditiselegans, ang regulator ay Ced-9, na humaharang sa adapter protein na Ced-4, na hindi naman ina-activate ang effector protein Ced-3, isang protease na kumikilos sa cytoskeletal at nuclear proteins (Talahanayan 16).

Tab. 16. Pag-unlad ng programmed cell death (apoptosis)

Sign ──┤ - pagsugpo sa proseso, sign ─→ - pagpapasigla ng proseso

Sa vertebrates, ang PCD system ay mas kumplikado. Dito, ang regulator ay ang Bc1–2 protein, na pumipigil sa adapter protein Apaf‑1, na nagpapasigla sa activation cascade ng mga espesyal na proteinase, caspases.

Enzymes - mga kalahok sa proseso ng apoptosis

kaya,

Sa sandaling nagsimula sa cell, ang ganitong pagkasira ay nagpapatuloy nang mabilis "hanggang sa wakas";

Hindi lahat ng mga cell ay pumapasok sa apoptosis nang sabay-sabay o sa maikling panahon, ngunit unti-unti;

Nangyayari ang mga break ng DNA kasama ang linker (internucleosomal) DNA;

Ang degradasyon ay isinasagawa ng mga endo-, ngunit hindi mga exonucleases, at ang mga endonucleases na ito ay isinaaktibo o nakakakuha ng access sa DNA hindi bilang resulta ng direktang pakikipag-ugnayan sa isang ahente na nagdudulot ng apoptosis, ngunit hindi direkta, dahil medyo isang malaking oras ang lumipas mula sa sandali ng mga cell. nakipag-ugnayan sa naturang ahente sa simula ng pagkasira, at samakatuwid ang pagkapira-piraso ng DNA ay hindi ang unang katangiang "apoptotic" na tugon ng selula sa antas ng molekular. Sa katunayan, kung ang pagkasira ay na-trigger ng direktang pakikipag-ugnayan ng mga endonucleases o chromatin sa isang ahente, kung gayon, halimbawa, sa kaso ng pagkilos ng ionizing radiation, ang apoptosis ay magaganap nang mabilis at sabay-sabay sa halos lahat ng mga cell.

Batay sa mga konklusyong ito, ang pag-decipher ng molekular na mekanismo ng pag-unlad ng apoptosis ay "nakatuon" sa pagkilala sa (mga) endonuclease na nagsasagawa ng fragmentation ng DNA at ang mga mekanismong nagpapagana ng mga endonucleases.

Endonucleases

1. Ang pagkasira ay isinasagawa ng DNase I. Ang proseso ay isinaaktibo ng Ca2+ at Mg2+ at hinahadlangan ng Zn2+.

Gayunpaman, may mga katotohanan na nagpapatotoo laban sa pagkakasangkot ng DNase I sa proseso ng pagkapira-piraso ng DNA. Kaya, alam na ang enzyme na ito ay wala sa nucleus, gayunpaman, ang argumentong ito ay hindi masyadong mabigat, dahil ang medyo maliit na sukat ng mga molekula nito, 31 kDa, sa kaso ng isang paglabag sa pagkamatagusin ng nuclear membrane, ay gumagawa. ang pakikilahok ng DNase I sa pagkasira ng DNA ay medyo totoo. Ang isa pang bagay ay na sa panahon ng in vitro na pagproseso ng chromatin, ang DNase I ay nagiging sanhi ng mga break hindi lamang sa bahagi ng linker, kundi pati na rin sa nucleosomal DNA.

2. Ang isa pang endonuclease na itinuturing na pangunahing DNA degradation enzyme ay ang endonuclease II [Barry 1993]. Ang nuclease na ito, kapag nagpoproseso ng nuclei at chromatin, ay nagsasagawa ng internucleosomal DNA fragmentation. Sa kabila ng katotohanan na ang aktibidad nito ay hindi nakasalalay sa divalent metal ions, ang tanong ng paglahok ng endonuclease II sa pagkasira ng DNA ay hindi pa nalutas, dahil ang enzyme ay hindi lamang matatagpuan sa lysosomes, ngunit inilabas din mula sa cell nuclei.

3. endonuclease na may molecular weight na 18 kDa. Ang enzyme na ito ay nahiwalay sa nuclei ng mga daga na thymocytes na namamatay sa pamamagitan ng apoptosis [Gaido, 1991]. Wala ito sa mga normal na thymocytes. Ang aktibidad ng enzyme ay nagpapakita ng sarili sa isang neutral na kapaligiran at nakasalalay sa Ca2+ at Mg2+.

4. γ-nuclease na may molekular na timbang na 31 kDa, na may "klasikal" na pag-asa sa mga ion ng Ca, Mg at Zn. Ang aktibidad ng enzyme na ito ay nadagdagan sa thymocyte nuclei ng mga daga na ginagamot sa glucocorticoids.

5. endonuclease na may molecular weight na 22.7 kDa isang enzyme na ang aktibidad ay makikita sa nuclei ng rat thymocytes pagkatapos lamang ng pagkilos ng glucocorticoids at pinipigilan ng parehong mga inhibitor bilang internucleosomal DNA degradation.

Ang mga caspases ay mga cysteine protease na pumuputol ng mga protina sa aspartic acid. Sa cell, ang mga caspases ay na-synthesize sa anyo ng mga nakatagong precursor, procaspases. May mga initiating at effector caspases. Ang pagsisimula ng mga caspases ay nagpapagana ng mga nakatagong anyo ng mga effector caspases. Mahigit sa 60 iba't ibang mga protina ang nagsisilbing substrate para sa pagkilos ng mga activated caspases. Ito ay, halimbawa, ang kinase ng mga istruktura ng focal adhesion, ang hindi aktibo na kung saan ay humahantong sa paghihiwalay ng mga apoptotic na selula mula sa kanilang mga kapitbahay; ang mga ito ay mga lamina, na na-disassembled sa ilalim ng pagkilos ng mga caspases; ito ay mga cytoskeletal na protina (intermediate filament, actin, gelsolin), ang hindi aktibo na kung saan ay humahantong sa isang pagbabago sa hugis ng cell at ang hitsura ng mga bula sa ibabaw nito, na nagbubunga ng mga apoptotic na katawan; ito ay isang activated CAD protease na humahati sa DNA sa mga oligonucleotide nucleosomal fragment; ang mga ito ay DNA repair enzymes, ang pagsugpo nito ay pumipigil sa pagpapanumbalik ng istruktura ng DNA, at marami pang iba.

Ang isang halimbawa ng paglalahad ng isang apoptikong tugon ay ang tugon ng isang cell sa kawalan ng signal mula sa kinakailangang trophic factor, gaya ng nerve growth factor (NGF), o androgen.

Sa cytoplasm ng mga cell sa pagkakaroon ng mga trophic na kadahilanan, ang isa pang kalahok sa reaksyon, ang phosphorylated Bad protein, ay nasa isang hindi aktibong anyo. Sa kawalan ng isang trophic factor, ang protina na ito ay dephosphorylated at nagbubuklod sa Bc1-2 na protina sa panlabas na mitochondrial membrane, sa gayon ay pinipigilan ang mga antiapoptotic na katangian nito. Pagkatapos nito, ang lamad na proapoptotic protein na Bax ay isinaaktibo, na nagbubukas ng daan para sa mga ion na pumapasok sa mitochondria. Kasabay nito, ang cytochrome c ay pinakawalan mula sa mitochondria sa pamamagitan ng mga pores na nabuo sa lamad patungo sa cytoplasm, na nagbubuklod sa adapter protein Apaf-1, na kung saan ay nagpapagana ng pro-caspase 9. Ang na-activate na caspase 9 ay nagpapalitaw ng isang kaskad ng iba pang pro-caspases, kabilang ang caspase 3, na, bilang proteinases, nagsisimula silang mag-digest ng mga halo-halong protina (lamins, cytoskeletal proteins, atbp.), na nagiging sanhi ng apoptotic cell death, ang pagkawatak-watak nito sa mga bahagi, sa mga apoptotic na katawan.

Ang mga apoptikong katawan, na napapalibutan ng lamad ng plasma ng nawasak na selula, ay umaakit ng mga indibidwal na macrophage, na nilamon sila at hinuhukay ang mga ito gamit ang kanilang mga lysosome. Ang mga macrophage ay hindi tumutugon sa mga katabing normal na mga selula, ngunit kinikilala ang mga apoptotic. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa panahon ng apoptosis, ang kawalaan ng simetrya ng lamad ng plasma ay nabalisa at ang phosphatidylserine, isang negatibong sisingilin na phospholipid, ay lumilitaw sa ibabaw nito, na karaniwang matatagpuan sa cytosolic na bahagi ng bilipid plasma membrane. Kaya, sa pamamagitan ng selective phagocytosis, ang mga tisyu ay, kumbaga, na-clear ng mga patay na apoptotic na mga selula.

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang apoptosis ay maaaring sanhi ng ilang panlabas na salik, tulad ng radiation, pagkilos ng ilang mga lason, at mga inhibitor ng metabolismo ng cell. Ang hindi maibabalik na pinsala sa DNA ay nagdudulot ng apoptosis. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang naipon na kadahilanan ng transkripsyon, ang p53 na protina, ay hindi lamang nagpapagana sa p21 na protina, na pumipigil sa cyclin-dependent kinase at huminto sa cell cycle sa G1- o G2-phase, ngunit pinapagana din ang pagpapahayag ng ang bax gene, ang produkto kung saan nag-trigger ng apoptosis.

Ang pagkakaroon ng mga checkpoint sa cell cycle ay kinakailangan upang matukoy ang pagkumpleto ng bawat yugto. Ang pag-aresto sa cell cycle ay nangyayari kapag ang DNA ay nasira sa G1 period, kapag ang DNA ay hindi ganap na na-replicate sa S phase, kapag ang DNA ay nasira sa G2 period, at kapag ang koneksyon ng division spindle na may mga chromosome ay naputol.

Ang isa sa mga checkpoint sa cell cycle ay ang mitosis mismo, na hindi napupunta sa anaphase kung ang spindle ay hindi maayos na binuo at sa kawalan ng kumpletong koneksyon sa pagitan ng microtubule at kinetochores. Sa kasong ito, walang activation ng APC complex, walang degradation ng cohesins connecting sister chromatids, at walang degradation ng mitotic cyclins, na kinakailangan para sa paglipat sa anaphase.

Pinipigilan ng pinsala ng DNA ang mga cell na pumasok sa S-period o mitosis. Kung ang mga pinsalang ito ay hindi sakuna at maaaring maibalik sa pamamagitan ng reparative DNA synthesis, pagkatapos ay ang block ng cell cycle ay aalisin, at ang cycle ay magtatapos. Kung ang pagkasira ng DNA ay makabuluhan, kung gayon sa paanuman ang pag-stabilize at akumulasyon ng p53 na protina ay nangyayari, ang konsentrasyon nito ay karaniwang napakababa dahil sa kawalang-tatag nito. Ang p53 na protina ay isa sa mga transcription factor na nagpapasigla sa synthesis ng p21 protein, na isang inhibitor ng CDK-cyclin complex. Nagiging sanhi ito ng paghinto ng cell cycle sa yugto ng G1 o G2. Kapag humaharang sa panahon ng G1, ang isang cell na may pinsala sa DNA ay hindi pumapasok sa S-phase, dahil ito ay maaaring humantong sa paglitaw ng mga mutant cells, kung saan maaaring mayroong mga tumor cells. Ang blockade sa panahon ng G2 ay pinipigilan din ang proseso ng mitosis ng mga cell na may pinsala sa DNA. Ang nasabing mga cell, na may naka-block na cell cycle, pagkatapos ay mamatay sa pamamagitan ng apoptosis, programmed cell death (Fig. 353).

Sa mga mutasyon na humahantong sa pagkawala ng p53 na mga gene ng protina, o sa kanilang mga pagbabago, ang pagbara ng cell cycle ay hindi nangyayari, ang mga cell ay pumapasok sa mitosis, na humahantong sa paglitaw ng mga mutant na selula, karamihan sa mga ito ay hindi mabubuhay, habang ang iba ay nagdudulot ng malignant. mga selula.

Ang selektibong pinsala sa mitochondria, kung saan ang cytochrome c ay inilabas sa cytoplasm, ay madalas ding sanhi ng apoptosis. Ang mitochondria at iba pang mga bahagi ng cellular ay lalo na naapektuhan ng pagbuo ng mga nakakalason na reactive oxygen species (ATC), sa ilalim ng pagkilos kung saan ang mga nonspecific na channel na may mataas na ion permeability ay nabuo sa panloob na mitochondrial membrane, bilang isang resulta kung saan ang mitochondrial matrix ay namamaga at ang pagkalagot ng panlabas na lamad. Kasabay nito, ang mga protina na natunaw sa intermembrane space, kasama ang cytochrome c, ay pumapasok sa cytoplasm. Kabilang sa mga inilabas na protina ay ang apoptosis-activating factor at pro-caspase 9.

Maraming mga lason (ricin, diphtheria toxin, atbp.), pati na rin ang mga antimetabolite, ay maaaring maging sanhi ng pagkamatay ng cell sa pamamagitan ng apoptosis. Kapag ang synthesis ng protina ay may kapansanan sa endoplasmic reticulum, ang pro-caspase 12 na naisalokal doon ay kasangkot sa pagbuo ng apoptosis, na nagpapagana ng isang bilang ng iba pang mga caspases, kabilang ang caspase 3.

Pag-aalis - ang pag-alis ng mga indibidwal na selula sa pamamagitan ng apoptosis, ay sinusunod din sa mga halaman. Dito, kasama sa apoptosis, tulad ng sa mga selula ng hayop, isang induction phase, isang effector phase, at isang degradation phase. Ang morpolohiya ng pagkamatay ng cell ng halaman ay katulad ng mga pagbabago sa mga selula ng hayop: chromatin condensation at nuclear fragmentation, DNA oligonucleotide degradation, protoplast contraction, fragmentation nito sa mga vesicle, plasmodesmata rupture, atbp. Gayunpaman, ang mga protoplast na vesicle ay nawasak ng mga hydrolases ng mga vesicle mismo, dahil ang mga halaman ay walang mga cell na katulad ng mga phagocytes. Kaya, ang PCD ay nangyayari sa panahon ng paglago ng root cap cells, sa panahon ng pagbuo ng mga perforations sa mga dahon, at sa panahon ng pagbuo ng xylem at phloem. Ang pagkahulog ng dahon ay nauugnay sa pumipili na pagkamatay ng mga cell sa isang tiyak na lugar ng pagputol.

Ang biological na papel ng apoptosis, o programmed cell death, ay napakalaki: ito ay ang pag-alis ng mga cell na gumana sa kanilang paraan o hindi kailangan sa isang partikular na yugto ng pag-unlad, pati na rin ang pag-alis ng mga binago o pathological na mga cell, lalo na ang mutant o nahawaan ng mga virus.

Kaya, upang ang mga cell ay umiral sa isang multicellular na organismo, kinakailangan ang mga senyales para sa kanilang kaligtasan - mga trophic na kadahilanan, mga molekula ng signal. Ang mga signal na ito ay maaaring ipadala sa isang distansya at makuha ng naaangkop na mga molekula ng receptor sa mga target na cell (hormonal, endocrine signaling), maaari itong maging isang paracrine na koneksyon kapag ang signal ay ipinadala sa isang kalapit na cell (halimbawa, paghahatid ng isang neurotransmitter). Sa kawalan ng naturang mga trophic na kadahilanan, ang programa ng apoptosis ay ipinatupad. Kasabay nito, ang apoptosis ay maaaring maimpluwensyahan ng mga molekula ng pagbibigay ng senyas, halimbawa, sa panahon ng resorption ng buntot ng tadpoles sa ilalim ng pagkilos ng thyroxine. Bilang karagdagan, ang pagkilos ng isang bilang ng mga lason na nakakaapekto sa mga indibidwal na link ng metabolismo ng cell ay maaari ding maging sanhi ng pagkamatay ng cell sa pamamagitan ng apoptosis.

Apoptosis sa pathogenesis ng mga sakit

1. Sa immune system

2. ONCOLOGICAL DISEASES

3. VIRAL INFECTION (inducing apoptosis: c. human immunodeficiency‚ c. chicken anemia; inhibiting apoptosis: cytomegalovirus‚ c. Epstein-Barr‚ c. herpes)

4. A. at NEURON NG CEREBRAL CORTEX

MGA PRINSIPYO NG CELL APOPTOSIS CORRECTION

Ang pagtuklas ng regulated na proseso ng cell death - apoptosis - ay naging posible na maimpluwensyahan ang mga indibidwal na yugto nito sa isang tiyak na paraan upang ayusin o itama.

Ang mga biochemical na proseso ng pag-unlad ng apoptosis ay maaaring hypothetically nahahati sa ilang mga yugto:

Ang pagkilos ng isang kadahilanan na nagiging sanhi ng apoptosis;

Pagpapadala ng signal mula sa molekula ng receptor patungo sa cell nucleus;

Pag-activate ng mga gene na partikular sa apoptosis;

Synthesis ng mga protina na partikular sa apoptosis

Pag-activate ng endonucleases

Pagkapira-piraso ng DNA (Larawan 2.4).

Sa kasalukuyan ay pinaniniwalaan na kung ang cell ay namatay sa pamamagitan ng apoptosis, kung gayon ang posibilidad ng therapeutic intervention ay ipinahiwatig, kung dahil sa nekrosis, kung gayon ang gayong interbensyon ay imposible. Batay sa kaalaman sa regulasyon ng naka-program na cell death, isang malawak na hanay ng mga gamot ang ginagamit upang maimpluwensyahan ang prosesong ito sa iba't ibang uri ng cell.

Kaya, ang impormasyon tungkol sa receptor-mediated na regulasyon ng cell apoptosis ay isinasaalang-alang sa paggamot ng mga tumor na umaasa sa hormone.

Ang androgen blocking therapy ay inireseta para sa prostate cancer.

Ang kanser sa suso ay madalas na bumabalik sa paggamit ng mga estrogen receptor antagonist.

Ang impormasyon tungkol sa mga biochemical signal-transmitting pathways ng regulasyon ng apoptosis ay ginagawang posible na epektibong gumamit ng antioxidant therapy, mga gamot na kumokontrol sa konsentrasyon ng calcium, mga activator o inhibitor ng iba't ibang mga kinase ng protina, atbp. upang itama ang apoptosis sa iba't ibang uri ng cell.

Ang kamalayan sa papel ng apoptosis sa pagkamatay ng cell ay pinatindi ang paghahanap para sa mga pharmacological effect na nagpoprotekta sa mga cell mula sa apoptosis.

Ang mga inhibitor ng mga tiyak na protease ay aktibong pinag-aaralan bilang mga ahente ng pharmacological. Ito ay, bilang panuntunan, tri- o tetrapeptides na naglalaman ng aspartic acid (Asp). Ang paggamit ng naturang mga protease para sa mga therapeutic na layunin ay limitado sa kanilang mababang kakayahang tumagos sa cell. Gayunpaman, sa kabila nito, ang Z-VAD-FMK, isang malawak na spectrum na inhibitor ng mga protease na tulad ng ICE, ay matagumpay na ginamit sa mga eksperimento sa vivo upang mabawasan ang lugar ng infarct sa isang modelo ng stroke.

Sa mga darating na taon, maaari nating asahan ang paglitaw ng mga bagong gamot para sa paggamot at pag-iwas sa iba't ibang mga sakit, ang batayan nito ay ang prinsipyo ng regulasyon ng mga proseso ng apoptosis.

Ang pinaka-epektibong diskarte para sa pagwawasto ng apoptosis ay ang mga nauugnay sa regulasyon ng mga gene na partikular sa apoptosis. Ang mga pamamaraang ito ay bumubuo ng batayan ng gene therapy, isa sa mga promising na lugar ng paggamot para sa mga pasyente na may mga sakit na sanhi ng kapansanan sa paggana ng mga indibidwal na gene.

Kasama sa mga prinsipyo ng gene therapy ang mga sumusunod na hakbang:

Pagkilala sa sequence ng DNA na gagamutin;

Pagpapasiya ng uri ng mga selula kung saan isasagawa ang paggamot;

Proteksyon ng DNA mula sa hydrolysis ng endonucleases;

Transport ng DNA sa cell (nucleus).

Pinapayagan ng mga diskarte sa therapy sa gene

Pahusayin ang gawain ng mga indibidwal na gene (pagbabago ng mga gene na pumipigil sa apoptosis, tulad ng bcl-2 gene),

Humina ang kanilang ekspresyon. Para sa pumipili na pagsugpo sa pagpapahayag ng gene, ang antisense oligonucleotide (antisense) na pamamaraan ay kasalukuyang ginagamit. Ang paggamit ng mga antisenses ay binabawasan ang synthesis ng ilang mga protina, na nakakaapekto sa regulasyon ng proseso ng apoptosis.

Ang mekanismo ng pagkilos ng antisense ay aktibong pinag-aaralan. Sa ilang mga kaso, ang maiikling (13-17 base) na antisense oligonucleotides, na may mga sequence na pantulong sa messenger RNA (mRNA) nucleotide sequence ng mga indibidwal na protina, ay maaaring epektibong harangan ang genetic na impormasyon sa yugto bago ang transkripsyon (Fig. 2.5). Ang mga oligonucleotide na ito, na nagbubuklod sa DNA, ay bumubuo ng isang triplet helical na istraktura. Ang nasabing pagbubuklod ay maaaring hindi maibabalik o maging sanhi ng pumipili na cleavage ng triplet complex, na sa huli ay humahantong sa pagsugpo sa pagpapahayag ng gene at pagkamatay ng cell. Sa ibang mga kaso, nangyayari ang pantulong na pagbubuklod ng antisense sa mRNA, na nagiging sanhi ng paglabag sa pagsasalin at pagbaba sa konsentrasyon ng kaukulang protina.

triplet complex

kanin. Regulasyon ng pagpapahayag ng gene sa pamamagitan ng antisense oligonucleotides.

Ito ay ngayon ay nakakumbinsi na ipinakita na ang antisense na teknolohiya ay may malaking kahalagahan para sa regulasyon ng mga indibidwal na gene sa kultura ng cell. Ang matagumpay na pag-silencing ng bcl-2 gene sa mga eksperimento sa cell culture ay nagpapataas ng pag-asa para sa hinaharap na paggamit ng antisense para sa paggamot ng mga pasyente ng cancer. Maraming mga eksperimento sa vitro ang nagpakita na ang mga antisenses ay nagdudulot ng pagsugpo sa paglaganap ng cell at pagkita ng kaibhan. Kinukumpirma ng resultang ito ang mga prospect para sa therapeutic na paggamit ng teknolohiyang ito.

Ito ay maaaring ituring na napatunayan na ang orihinal elemento ng buong sistema ng mga selula ng dugo ay isang stem cell, pluripotent, na may kakayahang maraming magkakaibang pagkakaiba-iba at sa parehong oras ay nagtataglay ng kakayahan sa pagpapanatili sa sarili, ibig sabihin, sa paglaganap nang walang nakikitang pagkakaiba.

Ito ay sumusunod na ang mga prinsipyo ng system management hematopoiesis dapat tiyakin ang naturang regulasyon, bilang isang resulta kung saan, na may matatag na hematopoiesis, ang sumusunod na dalawang pangunahing kondisyon ay natutugunan: ang bilang ng mga ginawang selula ng bawat uri ay patuloy at mahigpit na tumutugma sa bilang ng mga patay na mature na selula; ang bilang ng mga stem cell ay pare-pareho, at ang pagbuo ng mga bagong stem cell ay eksaktong tumutugma sa bilang ng mga stem cell na napunta sa differentiation.

Kahit na mas mahirap na mga gawain ay malulutas kapag ang sistema ay nagpapatatag pagkatapos ng kaguluhan. Sa kasong ito, ang bilang ng mga stem cell na nabuo ay dapat na lumampas sa bilang ng mga stem cell na napunta sa pagkita ng kaibhan hanggang sa ang laki ng dibisyon ay umabot sa unang antas, pagkatapos nito ay dapat magkaroon ng balanseng relasyon sa pagitan ng bilang ng mga bagong nabuo at pagkakaiba-iba ng mga stem cell. itinatag muli.

Sa kabila, pagkakaiba-iba ng stem cell ay dapat na kontrolin upang maibalik ang bilang ng mga mature na selula lamang ng hilera na lumabas na nabawasan (halimbawa, mga erythroid cell pagkatapos ng pagkawala ng dugo) na may isang matatag na produksyon ng iba pang mga selula. At dito, pagkatapos ng isang pinahusay na neoplasm ng kategoryang ito ng mga cell, ang produksyon nito ay dapat mabawasan sa isang balanseng antas.

Dami ng regulasyon hematopoiesis, ibig sabihin, tinitiyak ang pagbuo ng kinakailangang bilang ng mga cell ng nais na uri sa isang tiyak na oras, ay isinasagawa sa kasunod na mga departamento, lalo na sa departamento ng nakatuon na mga precursor.

stem cell Mayroon itong dalawang pangunahing pag-aari: ang kakayahang mapanatili ang sarili, na medyo mahaba, maihahambing sa oras ng pagkakaroon ng buong multicellular na organismo, at ang kakayahang mag-iba. Dahil ang huli ay tila hindi maibabalik, ang stem cell na "nagdesisyon" na mag-iba nang hindi maibabalik ay umalis sa departamento.

Kaya ang pangunahing problema regulasyon sa departamentong ito ay na sa pagtaas ng demand, ang lahat ng mga stem cell ay hindi sasailalim sa pagkita ng kaibhan, pagkatapos kung saan ang pagbabagong-buhay ng hematopoiesis ay magiging imposible dahil sa pag-ubos ng mga self-sustaining elemento, dahil ang mga cell ng lahat ng kasunod na mga departamento ay hindi kaya ng mahabang panahon. -matagalang pagpapanatili sa sarili. Ang ganitong regulasyon sa isang organismo ay talagang umiiral. Pagkatapos ng pag-iilaw sa mataas na dosis, halos ang buong sistema ng hematopoietic ay namamatay. Samantala, halimbawa, sa isang mouse, ang pagbabagong-buhay ay posible pagkatapos na 99.9% ng lahat ng mga stem cell ay nawasak sa pamamagitan ng pag-iilaw (Bond EA, 1965). Sa kabila ng malaking pangangailangan para sa pagkita ng kaibhan, ang natitirang 0.1% ng mga stem cell ay nagpapanumbalik ng kanilang bilang at nagbibigay ng isang matalim na pagtaas sa pagkita ng kaibhan ng mga cell ng kasunod na mga seksyon.

REGULATION NG CELL CYCLE

Panimula

Pag-activate ng paglaganap

siklo ng cell

Regulasyon ng cell cycle

Exogenous regulators ng paglaganap

Mga endogenous na regulator ng cell cycle

Mga landas sa regulasyon ng CDK

G1 phase regulasyon

S phase regulasyon

G2 phase regulasyon

Regulasyon ng mitosis

pinsala sa DNA

DNA double-strand break repair pathways

Ang cellular na tugon sa pinsala sa DNA at ang regulasyon nito

Pagbabagong-buhay ng tissue

Regulasyon ng pagbabagong-buhay ng tissue

Konklusyon

Bibliograpiya

Panimula

Sa isang may sapat na gulang na katawan ng tao, ang mga selula ng iba't ibang mga tisyu at organo ay may hindi pantay na kakayahang hatiin. Bilang karagdagan, sa pagtanda, ang intensity ng paglaganap ng cell ay bumababa (i.e., ang pagitan sa pagitan ng mga mitoses ay tumataas). May mga populasyon ng mga selula na ganap na nawalan ng kakayahang hatiin. Ang mga ito ay, bilang isang patakaran, mga cell sa terminal stage ng pagkita ng kaibhan, halimbawa, mga mature na neuron, butil na mga leukocytes ng dugo, cardiomyocytes. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pagbubukod ay ang immune B- at T-memory cells, na, na, sa huling yugto ng pagkita ng kaibhan, kapag ang isang tiyak na pampasigla sa anyo ng isang naunang nakatagpo na antigen ay lilitaw sa katawan, ay maaaring magsimulang dumami. Ang katawan ay patuloy na nagre-renew ng mga tisyu - iba't ibang uri ng epithelium, hematopoietic na tisyu. Sa ganitong mga tisyu, mayroong mga cell na patuloy na naghahati, pinapalitan ang mga ginugol o namamatay na mga uri ng cell (halimbawa, mga cell ng bituka ng crypt, mga cell ng basal layer ng integumentary epithelium, hematopoietic cells ng bone marrow). Gayundin sa katawan ay may mga selula na hindi dumami sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ngunit muling makuha ang ari-arian na ito sa ilalim ng ilang mga kondisyon, lalo na, kapag kinakailangan upang muling buuin ang mga tisyu at organo. Ang proseso ng paglaganap ng cell ay mahigpit na kinokontrol pareho ng cell mismo (regulasyon ng cell cycle, pagtigil o pagbagal ng synthesis ng autocrine growth factor at kanilang mga receptor) at ang microenvironment nito (kakulangan ng stimulating contact sa mga kalapit na cell at matrix, pagtigil ng pagtatago at/o synthesis ng paracrine growth factor). Ang paglabag sa regulasyon ng paglaganap ay humahantong sa walang limitasyong paghahati ng cell, na kung saan ay nagsisimula sa pag-unlad ng proseso ng oncological sa katawan.

Pag-activate ng paglaganap

Ang pangunahing pag-andar na nauugnay sa pagsisimula ng paglaganap ay ipinapalagay ng lamad ng plasma ng cell. Nasa ibabaw nito na nangyayari ang mga kaganapan na nauugnay sa paglipat ng mga resting cell sa isang aktibong estado na nauuna sa paghahati. Ang plasma lamad ng mga selula, dahil sa mga molekula ng receptor na matatagpuan dito, ay nakikita ang iba't ibang mga extracellular mitogenic signal at nagbibigay ng transportasyon sa cell ng mga kinakailangang sangkap na kasangkot sa pagsisimula ng proliferative na tugon. Ang mitogenic signal ay maaaring ang mga contact sa pagitan ng mga cell, sa pagitan ng cell at ng matrix, pati na rin ang pakikipag-ugnayan ng mga cell na may iba't ibang mga compound na nagpapasigla sa kanilang pagpasok sa cell cycle, na tinatawag na growth factor. Ang isang cell na nakatanggap ng mitogenic signal para sa paglaganap ay nagsisimula sa proseso ng paghahati.

CELL CYCLE

Ang buong cell cycle ay binubuo ng 4 na yugto: presynthetic (G1), synthetic (S), postsynthetic (G2), at mitosis mismo (M). Bilang karagdagan, mayroong tinatawag na G0-period, na nagpapakilala sa resting state ng cell. Sa panahon ng G1, ang mga cell ay may diploid na nilalaman ng DNA sa bawat nucleus. Sa panahong ito, nagsisimula ang paglaki ng cell, pangunahin dahil sa akumulasyon ng mga cellular protein, na dahil sa pagtaas ng dami ng RNA bawat cell. Bilang karagdagan, ang mga paghahanda para sa synthesis ng DNA ay nagsisimula. Sa susunod na S-period, doble ang dami ng DNA at, nang naaayon, dumoble ang bilang ng mga chromosome. Ang postsynthetic G2 phase ay tinatawag ding premitotic. Sa yugtong ito, nagaganap ang aktibong synthesis ng mRNA (messenger RNA). Ang yugtong ito ay sinusundan ng aktwal na paghahati ng cell sa dalawa o mitosis.

Ang dibisyon ng lahat ng mga eukaryotic na selula ay nauugnay sa paghalay ng mga nadoble (na-replicated) na mga kromosom. Bilang resulta ng paghahati, ang mga chromosome na ito ay inililipat sa mga anak na selula. Ang ganitong uri ng dibisyon ng mga eukaryotic cell - mitosis (mula sa Greek mitos - thread) - ay ang tanging kumpletong paraan upang madagdagan ang bilang ng mga cell. Ang proseso ng mitotic division ay nahahati sa maraming yugto: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, telophase.

REGULATION NG CELL CYCLE

Ang layunin ng mga mekanismo ng regulasyon ng cell cycle ay hindi upang ayusin ang pagpasa ng cell cycle tulad nito, ngunit upang matiyak, sa huli, ang walang error na pamamahagi ng namamana na materyal sa proseso ng pagpaparami ng cell. Ang regulasyon ng pagpaparami ng cell ay batay sa pagbabago sa mga estado ng aktibong paglaganap at proliferative organ. Ang mga salik sa regulasyon na kumokontrol sa pagpaparami ng cell ay maaaring nahahati sa dalawang grupo: extracellular (o exogenous) o intracellular (o endogenous). Ang mga exogenous na kadahilanan ay matatagpuan sa microenvironment ng cell at nakikipag-ugnayan sa ibabaw ng cell. Ang mga salik na na-synthesize ng cell mismo at kumikilos sa loob nito ay tinutukoy bilang endogenous na mga kadahilanan. Napakakondisyon ng naturang subdivision, dahil ang ilang mga salik, na endogenous na may kaugnayan sa cell na gumagawa sa kanila, ay maaaring umalis dito at kumilos bilang exogenous regulators sa ibang mga cell. Kung ang mga regulatory factor ay nakikipag-ugnayan sa parehong mga cell na gumagawa ng mga ito, kung gayon ang ganitong uri ng kontrol ay tinatawag na autocrine. Sa ilalim ng kontrol ng paracrine, ang synthesis ng mga regulator ay isinasagawa ng iba pang mga cell.

EXOGENOUS PROLIFERATION REGULATORS

Sa mga multicellular na organismo, ang regulasyon ng paglaganap ng iba't ibang uri ng mga selula ay nangyayari dahil sa pagkilos ng hindi isa sa anumang kadahilanan ng paglago, ngunit ang kanilang kumbinasyon. Bilang karagdagan, ang ilang mga kadahilanan ng paglago, bilang mga stimulant para sa ilang mga uri ng mga cell, ay kumikilos bilang mga inhibitor na may kaugnayan sa iba. Ang mga classical growth factor ay polypeptides na may molekular na timbang na 7-70 kDa. Sa ngayon, higit sa isang daang mga kadahilanan ng paglago ang kilala. Gayunpaman, iilan lamang sa kanila ang isasaalang-alang dito.

Marahil ang pinakamalaking dami ng panitikan ay nakatuon sa platelet-derived growth factor (PDGF). Inilabas sa pagkasira ng vascular wall, ang PDGF ay kasangkot sa mga proseso ng trombosis at pagpapagaling ng sugat. Ang PDGF ay isang potent growth factor para sa resting fibroblasts. Kasama ng PDGF, ang epidermal growth factor (EGF), na nakakapagpasigla din ng paglaganap ng fibroblast, ay pinag-aralan nang walang gaanong detalye. Ngunit, bukod dito, mayroon din itong nakapagpapasigla na epekto sa iba pang mga uri ng mga selula, lalo na sa mga chondrocytes.

Ang isang malaking grupo ng mga kadahilanan ng paglago ay mga cytokine (interleukins, tumor necrosis factor, colony-stimulating factor, atbp.). Ang lahat ng mga cytokine ay polyfunctional. Maaari nilang mapahusay o pigilan ang mga proliferative na tugon. Kaya, halimbawa, ang iba't ibang mga subpopulasyon ng CD4+ T-lymphocytes, Th1 at Th2, na gumagawa ng ibang spectrum ng mga cytokine, ay mga antagonist sa isa't isa. Iyon ay, pinasisigla ng mga cytokine ng Th1 ang paglaganap ng mga selula na gumagawa ng mga ito, ngunit sa parehong oras ay pinipigilan ang paghahati ng mga selulang Th2, at kabaliktaran. Kaya, karaniwan sa katawan, ang isang pare-parehong balanse ng dalawang uri ng T-lymphocytes na ito ay pinananatili. Ang pakikipag-ugnayan ng mga kadahilanan ng paglago sa kanilang mga receptor sa ibabaw ng cell ay nag-trigger ng isang buong kaskad ng mga kaganapan sa loob ng cell. Bilang isang resulta, ang pag-activate ng mga salik ng transkripsyon at ang pagpapahayag ng mga proliferative response genes ay nangyayari, na sa huli ay nagpasimula ng pagtitiklop ng DNA at pagpasok ng cell sa mitosis.

MGA ENDOGENOUS CELL CYCLE REGULATORS

Sa normal na mga selulang eukaryotic, ang pagpasa ng siklo ng cell ay mahigpit na kinokontrol. Ang sanhi ng mga sakit sa oncological ay ang pagbabagong-anyo ng mga selula, kadalasang nauugnay sa mga paglabag sa mga mekanismo ng regulasyon ng cell cycle. Ang isa sa mga pangunahing resulta ng isang may sira na cell cycle ay ang genetic instability, dahil ang mga cell na may depektong kontrol sa cell cycle ay nawawalan ng kakayahang wastong duplicate at ipamahagi ang kanilang genome sa pagitan ng mga daughter cell. Ang genetic instability ay humahantong sa pagkuha ng mga bagong feature na responsable para sa pag-unlad ng tumor. Ang mga Cyclin-dependent kinases (CDKs) at ang kanilang mga regulatory subunits (cyclins) ay mga pangunahing regulator ng cell cycle. Ang pagpasa ng cell cycle ay nakakamit sa pamamagitan ng sequential activation at deactivation ng iba't ibang cyclin-CDK complex. Ang pagkilos ng mga cyclin-CDK complex ay upang phosphorylate ang isang bilang ng mga target na protina alinsunod sa yugto ng cell cycle kung saan ang isa o isa pang cyclin-CDK complex ay aktibo. Halimbawa, ang cyclin E-CDK2 ay aktibo sa huling bahagi ng G1 at nagpo-phosphorylate ng mga protina na kinakailangan para sa pagpasa sa huling bahagi ng G1 at pagpasok sa bahagi ng S. Aktibo ang Cyclin A-CDK2 sa S at G2 phase, tinitiyak nito ang pagpasa ng S phase at pagpasok sa mitosis. Ang Cyclin A at cyclin E ay mga sentral na regulator ng pagtitiklop ng DNA. Samakatuwid, ang maling regulasyon ng pagpapahayag ng alinman sa mga cyclin na ito ay humahantong sa genetic instability. Ipinakita na ang akumulasyon ng nuclear cyclin A ay nangyayari nang eksklusibo sa sandaling ang cell ay pumasok sa S phase, i.e. sa panahon ng paglipat ng G1/S. Sa kabilang banda, ipinakita na ang mga antas ng cyclin E ay tumaas pagkatapos maipasa ang tinatawag na limiting point (R-point) sa huling bahagi ng G1, at pagkatapos ay bumaba nang malaki kapag ang cell ay pumasok sa S phase.

MGA PARAAN NG REGULASYON CDK

Ang aktibidad ng cyclin-dependent kinases (CDKs) ay mahigpit na kinokontrol ng hindi bababa sa apat na mekanismo:

1) Ang pangunahing paraan ng regulasyon ng CDK ay nagbubuklod sa cyclin, ibig sabihin. sa libreng anyo, ang kinase ay hindi aktibo, at tanging ang complex na may kaukulang cyclin ang may mga kinakailangang aktibidad.

2) Ang aktibidad ng cyclin-CDK complex ay kinokontrol din ng reversible phosphorylation. Upang makakuha ng aktibidad, kinakailangan ang CDK phosphorylation, na isinasagawa kasama ang pakikilahok ng CDK activating complex (CAC), na binubuo ng cyclin H, CDK7 at Mat1.

3) Sa kabilang banda, sa molekula ng CDK, sa rehiyon na responsable para sa pagbubuklod ng substrate, may mga site na ang phosphorylation ay humahantong sa pagsugpo sa aktibidad ng cyclin-CDK complex. Ang mga site na ito ay phosphorylated ng isang pangkat ng mga kinase, kabilang ang Wee1 kinase, at dephosphorylated ng Cdc25 phosphatases. Ang aktibidad ng mga enzyme na ito (Wee1 at Cdc25) ay makabuluhang nag-iiba bilang tugon sa iba't ibang intracellular na kaganapan tulad ng pagkasira ng DNA.

4) Sa kalaunan, maaaring ma-inhibit ang ilang cyclin-CDK complex dahil sa pagbubuklod sa mga CDK inhibitors (CKIs). Ang mga CDK inhibitor ay binubuo ng dalawang grupo ng mga protina na INK4 at CIP/KIP. Ang mga inhibitor ng INK4 (p15, p16, p18, p19) ay nagbubuklod at nag-i-inactivate ng CDK4 at CDK6, na pumipigil sa pakikipag-ugnayan sa cyclin D. Ang mga inhibitor ng CIP/KIP (p21, p27, p57) ay maaaring magbigkis sa mga cyclin-CDK complex na naglalaman ng CDK1, CDK2, CDK4 at CDK6. Kapansin-pansin na, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang mga inhibitor ng CIP/KIP ay maaaring mapahusay ang aktibidad ng kinase ng mga cyclin D-CDK4/6 complex.

REGULATION G 1 YUGTO

Sa yugto ng G1, sa tinatawag na punto ng paghihigpit (mga paghihigpit, R-point), ang cell ay nagpapasya kung hahatiin ito o hindi. Ang restriction point ay ang punto sa cell cycle pagkatapos kung saan ang cell ay nagiging immune sa mga panlabas na signal hanggang sa katapusan ng buong cell cycle. Hinahati ng restriction point ang G1 phase sa dalawang functionally distinct na hakbang: G1pm (postmitotic step) at G1ps (presynthetic step). Sa panahon ng G1pm, sinusuri ng cell ang mga salik ng paglago na naroroon sa kapaligiran nito. Kung ang mga kinakailangang kadahilanan ng paglago ay naroroon sa sapat na dami, kung gayon ang cell ay napupunta sa G1ps. Ang mga cell na dumaan sa G1ps period ay nagpapatuloy sa normal na pagpasa ng buong cell cycle kahit na walang mga growth factor. Kung ang mga kinakailangang kadahilanan ng paglago ay wala sa panahon ng G1pm, ang cell ay pumasa sa isang estado ng proliferative dormancy (G0 phase).

Ang pangunahing resulta ng cascade ng mga kaganapan sa pagbibigay ng senyas na nagaganap dahil sa pagbubuklod ng growth factor sa receptor sa ibabaw ng cell ay ang pag-activate ng cyclin D-CDK4/6 complex. Ang aktibidad ng kumplikadong ito ay tumataas nang malaki sa unang bahagi ng panahon ng G1. Itong kumplikadong phosphorylates ang mga target na kinakailangan para sa pagpasa sa S phase. Ang pangunahing substrate ng cyclin D-CDK4/6 complex ay ang produkto ng retinoblastoma gene (pRb). Ang unphosphorylated pRb ay nagbubuklod at sa gayon ay hindi aktibo ang mga kadahilanan ng transkripsyon ng pangkat ng E2F. Ang phosphorylation ng pRb ng cyclin D-CDK4/6 complexes ay nagreresulta sa pagpapalabas ng E2F, na pumapasok sa nucleus at nagpasimula ng pagsasalin ng mga gen ng protina na kinakailangan para sa pagtitiklop ng DNA, lalo na ang mga gene para sa cyclin E at cyclin A. Sa dulo ng G1 phase, mayroong isang panandaliang pagtaas sa dami ng cyclin E, na naglalarawan ng akumulasyon ng cyclin A at ang paglipat sa S phase.

Ang pag-aresto sa cell cycle sa yugto ng G1 ay maaaring sanhi ng mga sumusunod na kadahilanan: isang pagtaas sa antas ng mga inhibitor ng CDK, pag-alis ng mga kadahilanan ng paglago, pinsala sa DNA, mga panlabas na impluwensya, oncogenic activation

REGULATION S MGA YUGTO

Ang S phase ay ang yugto ng cell cycle kapag naganap ang DNA synthesis. Ang bawat isa sa dalawang anak na cell na nabuo sa dulo ng cell cycle ay dapat makatanggap ng eksaktong kopya ng DNA ng mother cell. Ang bawat base ng mga molekula ng DNA na bumubuo sa 46 na chromosome ng isang selula ng tao ay kailangan lamang makopya nang isang beses. Iyon ang dahilan kung bakit ang DNA synthesis ay lubos na mahigpit na kinokontrol.

Ipinakita na ang DNA lamang ng mga cell sa G1 o S phase ang maaaring magtiklop. Ito ay nagpapahiwatig na ang DNA ay dapat na<лицензирована>upang magtiklop at ang piraso ng DNA na nadoble ay mawawala iyon<лицензию>. Nagsisimula ang pagtitiklop ng DNA sa isang site na nagbubuklod ng protina na tinatawag na ORC (Origin of replicating complex). Ang ilang mga sangkap na kinakailangan para sa synthesis ng DNA ay nagbubuklod sa ORC sa huling bahagi ng M o maagang bahagi ng G1, na bumubuo ng isang pre-replicative complex, na sa katunayan ay nagbibigay<лицензию>DNA para sa pagtitiklop. Sa yugto ng paglipat ng G1/S, mas maraming protina na kinakailangan para sa pagtitiklop ng DNA ang idinaragdag sa prerepletive complex, kaya bumubuo ng initiation complex. Kapag nagsimula ang proseso ng pagtitiklop at nabuo ang replication fork, maraming mga bahagi ang nahiwalay sa initiation complex, at ang mga bahagi lamang ng post-replicative complex ang nananatili sa lugar ng pagsisimula ng pagtitiklop.

Maraming pag-aaral ang nagpakita na ang aktibidad ng cyclin A-CDK2 ay kinakailangan para sa normal na paggana ng initiation complex. Bilang karagdagan, ang matagumpay na pagkumpleto ng S phase ay nangangailangan din ng aktibidad ng cyclin A-CDK2 complex, na, sa katunayan, ay ang pangunahing mekanismo ng regulasyon na nagsisiguro sa matagumpay na pagkumpleto ng DNA synthesis. Ang pag-aresto sa S phase ay maaaring maimpluwensyahan ng pagkasira ng DNA.

REGULATION G 2 YUGTO

Ang G2 phase ay ang yugto ng cell cycle na nagsisimula pagkatapos ng pagkumpleto ng DNA synthesis, ngunit bago ang simula ng condensation. Ang pangunahing regulator ng pagpasa ng yugto ng G2 ay ang cyclin B-CDK2 complex. Ang pag-aresto sa cell cycle sa yugto ng G2 ay nangyayari dahil sa hindi aktibo ng cyclin B-CDK2 complex. Ang paglipat ng G2/M ay kinokontrol ng cyclin B-CDK1 complex; ang phosphorylation/dephosphorylation nito ay kinokontrol ang pagpasok sa M phase. Ang pagkasira ng DNA o ang pagkakaroon ng mga hindi na-replicated na rehiyon ay pumipigil sa paglipat sa M phase.