контрольні точки клітинного циклу це

контрольні точки клітинного циклу це

• для проверки, насколько безошибочно до вступления клетки в митоз завершилась репликации днк, и для поддержания скоординированности фаз s и м в клетке функционируют контрольные точки.

Для успешного завершения клеточного цикла должны произойти в правильном порядке несколько ключевых событий, а параллельно происходящие процессы должны быть между собой связаны. В отдельных статьях на сайте (также рекомендуем пользоваться формой поиска на главной странице сайта) рассматривается представление о контрольных точках, которые проверяют правильность завершения отдельных процессов клеточного цикла и контролируют переход от одной его стадии к другой. Пока процесс еще не завершился, в центральную контрольную систему поступает соответствующий сигнал, который не дает клетке возможность переходить к очередному этапу.

Лишь после успешного завершения процесса поступление запретительного сигнала прекращается, и центральная контрольная система разрешает клетке переход к следующей фазе.

Одна из них активируется при неполностью реплицированной днк или при ее повреждении и предотвращает вступление клетки в митоз, пока ошибка не будет исправлена. Другая точка действует в митозе и проверяет прикрепление хромосом к митотическому веретену, не допуская расхождения пары сестринских хроматид до того момента, пока каждая хромосома не окажется правильно прикрепленной к обоим полюсам веретена. Еще одни точки проверяют, например, положение митотического веретена, тем самым обеспечивая расхождение по отдельным клеткам, при цитокинезе двух обособленных групп хромосом, которые образовались в митозе.

Він передбачає накопичення енергетичних і структурних компонентів, які потрібні для поділу, і синтез нуклеотидів, необхідних для реплікації дезоксирибонуклеиновых кислот. Цитоплазма клітини стає в’язкою, руйнуються оболонки ядра, а центриоли формують веретено поділу – це система з мікротрубочок з білка тубуліну, що тягнеться від полюсів клітини до її екватора. У рослинної клітини ця перетяжка утворюється з внутрішньоклітинної пластини, а в тваринних клітинах поділ відбувається за рахунок формування борозни ділення. У ній беруть участь нервова система, гормони органів внутрішньої секреції (наприклад, гормони надниркових залоз, гіпофізу, щитовидної залози і статеві гормони). Природним доказом повної ідентичності клітин, утворених шляхом мітозу, служать однояйцеві близнюки, які походять від однієї зиготи, яка розділилася шляхом мітозу на ранніх стадіях ембріонального розвитку.

Ключова відмінність між раковим клітинним циклом і нормальним клітинним циклом полягає в тому, що цикл ракових клітин містить клітини неконтрольованого поділу клітин, навпаки, клітини в нормальному клітинному циклі мають керований поділ клітин. Діаграма, що показує, що ракові клітини поширюються в кров яний потік cruk 448 за допомогою завантажувача cancer research uk - власна робота, (cc by - sa 4. The основна відмінність між клітинним циклом і поділом клітин є те клітинний цикл - це серія періодів у житті клітини, тоді як поділ клітин - це серія фаз, де клітина розпадається, щоб збільшити її кількість в популяції. Синтез білків, а також збільшення кількості органел, таких як мітохондрії і рибосоми, відбуваються на г t 1 фаза, зростаюча клітина за своїми розмірами.

Приготування клітини для фази s, яка знаходиться на g 1 фаза здійснюється за допомогою g 1 комплекс циклін - cdk шляхом промотування експресії факторів транскрипції, які сприяють циклинам s. Це напруження призводить до розщеплення комплексів когезинового білка в центромері, відокремлюючи дві окремі сестринні хроматиди, виробляючи дві дочірні хромосоми.

Вони випадковим чином розподіляються між двома нащадками, проте завдяки великій кількості копій до кожної клітини потрапляє щонайменше кілька з них, що забезпечує їх передавання та збереження. Річ у тім, що великі геноми еукаріотів організовані у вигляді кількох окремих хромосом, які наявні в ядрі у фіксованій кількості копій (однієї чи кількох). Як ми знаємо, еукаріотичні хромосоми значно довші за прокаріотичні, тому для пришвидшення їхнього подвоєння реплікація ініціюється одразу в кількох точках хромосоми.

Дуже важливою особливістю реплікації в еукаріотів є те, що кожна точка початку реплікації спрацьовує лише один раз за весь клітинний цикл, тому днк подвоюється вся, рівномірно по всій довжині, і тільки один раз. Усі хромосоми вишиковуються в площині екватора клітини, формуючи метафазну пластинку (на рисунках зазвичай зображують її поперечний зріз, тому вона нагадує лінію). Кожна з хромосом з’єднується з нитками веретена поділу завдяки своїм центромерам, при цьому різні хроматиди взаємодіють із нитками, спрямованими до різних полюсів клітини.

У результаті мітозу одна клітина поділяється на дві ідентичні, із такою самою кількістю хромосом, але вдвічі меншою, ніж була до поділу, кількістю днк. Початок розходження хромосом в анафазі до того, як нитки веретена поділу зв’язалися з усіма хромосомами, може призвести до нерівномірного розподілу хромосом між дочірніми клітинами.

А високою швидкістю поділу б довгою хромосомою в великою кількістю хромосом г великою кількістю мітохондрій і хлоропластів у клітині д великою кількістю плазмід. Пухлинна клітина має стати самодостатньою щодо отримання сигналів початку поділу, оскільки в нормі для початку поділу клітині потрібно отримати стимул іззовні у вигляді фактору росту.

А далі перевагу отримують ті, хто найшвидше ділиться, успішніше долає системи стримування та контролю, а також найкраще ховається від виявлення й знищення імунною системою. Таким чином, із часом ракові клітини не тільки не можуть припинити ділитися, а й навпаки — ростуть швидше, стаючи злоякіснішими й набувають стійкості до заходів, що вживають проти них організм людини чи лікарі. Тут ми показуємо, що взаємодія між низькими дозами уфа, основним ультрафіолетовим компонентом падаючого сонячного світла, та 6 - тг, хромофором уфа, який вводиться в днк одним із найбільш широко прописаних імуносупресивних препаратів, викликає днк одно - та подвійний - розбійники (dsb). Клітини s фази особливо вразливі до цього розриву днк, і клітини, дефектні при повторному з єднанні з dsb фази s, є чутливими до комбінації низькодозових уфа та днк 6 - тг. Більш високий рівень пошкодження фотохімічної днк індукує протеасомну деградацію chk1 та скасування контрольної точки, що відповідає постійному непоправленому пошкодженню днк. Ці дві властивості можуть сприяти високому ризику виникнення раку шкіри, пов’язаного із сонячним промінням, у пацієнтів, що тривалий час страждають імунодепресією. Азатіоприн тіопуринів, 6 - тіогуанін (6 - тг) та 6 - меркаптопурин є протираковими, протизапальними та імунодепресантами, ефективність яких потребує їх ферментативної конверсії та включення до днк у вигляді 6 - тг (karran and attard, 2008). Лікування азатіоприном, донедавна найбільш широко призначеним імунодепресантом для пацієнтів з трансплантацією органів, пов язане з вимірюваною днк 6 - тіогуаніном (6 - tg) в лімфоцитах та шкірі (warren et al 1995; o donovan et al 2005). Шкіра пацієнтів є чутливою до індукції еритеми ультрафіолетом a (uva, 320–400 нм), але не уфб - випромінювання (perrett et al 2008) та імуносупресія після трансплантації органів пов язані з високими показниками раку шкіри (penn, 1994; euvrard et al 2003). Енергія уфа, поглинена днк 6 - тг, передається молекулярному кисню для отримання синглетного кисню (1 o 2), форми реактивних видів кисню (ros) (zhang et al 2006). Днк 6 - tg та uva є синергічно цитотоксичними та мутагенними в культивованих клітинах (o donovan et al 2005), і їх взаємодія створює генотоксичну небезпеку, яка може сприяти визнаній канцерогенності імуносупресивних тіопуринів. Продукти його окислення, викликані уфа, є блоками для реплікації (zhang et al 2006) та транскрипції (brem et al 2008) in vitro та in vivo, що вказує на те, що вони сприяють генотоксичності днк 6 - тг. Щонайменше один фотопродукт, гуаніновий сульфонат (g so3) in vitro обіходить днк - полімеразою, схильною до помилок, і представляє можливе промутагенне ураження днк (o donovan et al 2005). Базове ураження днк, включаючи 8 - оксо - 7, 8 - дигідрогуанін, головне мутагенне базове ураження, індуковане ros (kasai і nishimura, 1984; barnes and lindahl, 2004), утворюється при обробці клітин людини 6 - tg та uva (cooke et al 2008). Пошкодження білками є прикладом ковалентного зшивання підрозділів pcna (montaner et al 2007), і, ймовірно, інші білки, близькі до вилки реплікації, так само вразливі. Вже деякий час відомо, що низькі дози уфа можуть поєднуватися з днк - інтеркаляційним уфа хромофором, щоб викликати розриви днк у культивованих клітинах (limoli and ward, 1993). інактивуючі мутації атм при генетичному розладі атаксия телангектазія (ат) викликають генетичну нестабільність, виражену чутливість до агентів, що викликають розпад днк та підвищений ризик раку.

Розрив днк аналізували відразу після опромінення лужним кометним аналізом, який виявляє наявність одноланцюгових розривів днк (або лужно - лабільних ділянок). Аналогічні результати були отримані з клітинною лінією клітин кератиноцитів hacat (додаткова фігура 1а) та колоректальними клітинами карреноми hct116 (дані не показані). (b) синхронізованим клітинам hct116 було дозволено включати 6 - tg (1 мкм) протягом першої фази s протягом 4 год одразу після вивільнення з подвійного блоку тимідину.

Оскільки не вдалося синхронізувати клітини mrc5va з достатньою точністю, в цих експериментах ми використовували клітини hct116, синхронізовані подвійним блоком тимідину.

Клітини давали можливість включати 6 - tg протягом 4 год відразу після вивільнення у фазу s, після чого вони поверталися до середовища, що не містить 6 - tg. Аналіз лужної комети, проведений одразу після опромінення, показав, що розрив нитки днк, виражений як момент хвости комети, значною мірою обмежений клітинами, опроміненими в s фазі. Розрив днк не залежав від реплікації, що триває, і розподіл хвостів комети був подібним, коли ті ж синхронізовані клітини фази s були опромінені уфа після обробки гідроксисечовиною, що інгібує реплікацію, залишаючи арештовані вилки реплікації у відкритій конфігурації (дані не показані). На малюнку 2а видно, що хоча 10 гр, спричинене іонізуючим випромінюванням, розрив днк (розподіл 3), 6 - тг у поєднанні з уфа виявився неефективним у цьому плані (розподіл 5). Вони були присутні одразу після опромінення, що вказувало на те, що вони вводяться безпосередньо, а не за допомогою просунутих вилок реплікації, що стикаються з пошкодженням нитки шаблону.

Вимога перетравлення протеаз для виявлення дсб за допомогою аналізу комети вказує на те, що наявність цих уражень маскується одночасним утворенням зшиваючих днк - білок. (a) нейтральну комету - рівномірні клітини mrc5va з міткою 6 - tg вирощували протягом 48 годин у середовищі, що містить 6 - tg, у зазначених концентраціях, промивали та опромінювали вказаними дозами уфа. Для вирішення індукції дсб у фазі s клітини обробляли 6 - тг протягом 2 год для заміни днк в активних репліконах та кометах, проаналізованих одразу після лікування уфа. Як ми спостерігали з однорідно заміщеною 6 - tg днк, утворення dsb залежало як від 6 - tg, так і від uva, і його виявлення вимагало лікування протеазою (порівняйте розподіли 5 та 6, рис. Оскільки 6 - tg був включений в днк як короткий імпульс, ці результати підтверджують особливу сприйнятливість днк 6 - tg, близької до вилок реплікації, до фотохімічного пошкодження, що призводить до подвійних ланцюгів днк. H2ax забезпечує альтернативну вказівку дсб днк (розглянуто в (фернандес - капетілло та ін 2004)), і цей аналіз менш сприйнятливий до втручання через зшивання днк - білка. Аналогічна картина змішаного пан - та вогнищевого фарбування, що вражає приблизно половину клітин, спостерігалася з кератиноцитами hacat, обробленими в аналогічних умовах (додаткова фігура 1b). Клональні аналізи виживання клітин виявили, що при подібних рівнях днк 6 - тг (0, 02% днк g) клітини ir1 більш чутливі до уфа, ніж їх корегувані xrcc2 аналоги (мал. Синхронізовані клітини hct116, вивільнені у фазі s з подвійного тимідинового блоку, обробляли 6 - тг протягом 2 год і опромінювали уфа негайно або після додаткової інкубації в середовищі, що не містить 6 - tg, протягом 2 або 5 год, щоб вилки могли просуватися від вбудованого 6 - тг. На малюнку 3b видно, що опромінення відразу після 6 - тг - обробки (0 год переслідування) спричинило більше пошкодження днк, ніж опромінення після 2 - годинної погони в середовищі, що не містить 6 - tg (порівняйте розподіли 2 і 4). Коли час погоні було продовжено до 5 год, коли лише 20% клітин залишилось у фазі s, а 70% досягли фази g 2, розподіл комет в опромінених клітинах був аналогічним, ніж після 2 - годинного погоні (порівняйте розподіли 4 та 6). Спостереження про те, що ступінь розриву днк зменшується через 2 або 5 год погоні, за який час вилки реплікації відійшли від вбудованої 6 - тг, вказує на те, що днк 6 - тг на вилках реплікації або дуже близьких до них для фотохімічного пошкодження, яке генерує розриви нитки днк (або ділянки, що мають лабільність лугу). Погоня в середовищі, що не містить 6 - tg, також виснажує нуклеотиди 6 - tg в пулах нуклеотидів, тим самим усуваючи альтернативне джерело пошкодження ros та днк. Уфа - опромінення клітин, оброблених 6 - tg hct116, проведених на ранній s - фазі подвійним тимідиновим блоком, але не повторюваних, викликало лише низький рівень розриву днк (мал. У сукупності отримані дані вказують на те, що днк при активних вилках реплікації дуже чутлива до фотохімічного пошкодження для генерування розривів днк. При порівнянних рівнях заміщення днк 6 - tg (0, 04% днк g), дефіцитні atm фібробласти at5biva були більш чутливими до уфа, ніж клітини mrc5va, які володіють atm (рис. Для подальшого дослідження відповіді на пошкодження днк ми дослідили активацію білків chk2 та chk1 - відповідних нижчих цілей датчиків ураження днк atm та atr. Експертиза загальних рівнів білка chk1 показала, що зменшений фосфоchk1 відображає 6 - tg - залежне зниження відновлення відновлення білка chk1, а не його знижену активацію. Клітини mrc5va, оброблені 6 - tg, підтримувались у присутності або відсутності інгібітора протеасоми mg132 протягом 4 год після опромінення уфа, а рівень chk1 контролювався за допомогою вестерн - блот. Загальний рівень chk1 та фосфорилювання в ser317 аналізували за допомогою вестерн - блоттінгу зразків білка, екстрагованих через 24 години після опромінення. Клітини обробляли і обробляли вище, за винятком того, що вони поверталися в середовище росту, що не містить 6 - тг, протягом 2 годин перед уфа - опроміненням. Щоб мінімізувати ефекти дочірнього ланцюга 6 - tg, клітини, вирощені протягом 48 год у 6 - tg, культивували ще 2 год у середовищі, що не містить 6 - tg, перед уфа - опроміненням. На малюнку 5b видно, що 2 - годинна інкубація в середовищі, що не містить лікарських препаратів, перед уфа - опроміненням значно знизила індуковану уфа деградацію chk1. Ці спостереження вказують на те, що стійке пошкодження днк, яке викликає деградацію chk1, значно знижується, коли 6 - tg не присутній у дочірніх ланцюгах днк на вилці реплікації. Оскільки на ступінь заміни шаблону днк 6 - tg не впливає інкубація в середовищі, що не містить 6 - tg, ми робимо висновок, що деградація chk1 переважно відображає події, спричинені уфа, у дочірніх ланцюгах днк при активних вилах реплікації. Оскільки аналіз комети після імпульсу 6 - тг показав, що днк в області вбудованої 6 - тг особливо вразлива до руйнування, ми вивчили вплив на стабільність 6 - тг на chk1, включену під час короткого імпульсу.

Клітини mrc5va обробляли 6 - tg протягом 2 год для позначення виключно дочірньої днк та опромінювали уфа негайно або після додаткової інкубації (погони) у середовищі, що не містить 6 - tg. Погоня за 2 год була достатньою для відновлення виживаності клонів до рівнів, аналогічних рівню клітин, опромінених уфа, які не були оброблені 6 - tg (мал. (b) клітини mrc5va обробляли 6 - tg (10 або 20 мкм) протягом 2 год і уфа опромінювали або негайно, або після подальшої 2 - годинної інкубації в середовищі, що не містить 6 tg. Плоскоклітинні карциноми шкіри, які особливо часто зустрічаються в цій групі пацієнтів, є менш поширеними серед хворих на імунодепресію віл (grulich et al 2007). Незвичайна здатність днк 6 - tg поглинати енергію від уфа та діяти як джерело ros, змусила нас дослідити, чи може фотохімічне пошкодження днк сприяти розвитку раку шкіри у пацієнтів, які приймають азатіоприн. Висновок про те, що шкіра пацієнтів з азатіоприном містить днк 6 - тг і є вибірково чутливою до доз уфа, які знаходяться в межах нормального впливу сонячного світла, узгоджується з фотохімічною етіологією (o donovan et al 2005). Раніше ми показали, що уфа та днк 6 - tg взаємодіють, створюючи ураження днк, які блокують днк та рнк - полімерази in vitro та інгібують реплікацію та транскрипцію в культивованих клітинах (o donovan et al 2005; brem et al 2008). Ковалентне зв язування вільного 6 - tg з білками та зшивання між олігонуклеотидами, що містять 6 - tg, та білками було показано in vitro (cahill et al 1996). 1 o 2 пошкоджує клітинні макромолекули і спричиняє одно - (kumar et al 2000) і дволанцюгові (toyooka et al 2006) розриви, а також пошкодження бази днк. Клітини, що мають дефіцит hr, але не клітини з дефектами альтернативного не гомологічного кінцевого шляху приєднання відновлення дсб були особливо чутливими до активації уфа днк 6 - tg. Ці спостереження дозволяють припустити, що реплікація днк по суті є більш чутливою до пошкодження на 1 o 2, що утворюється локально завдяки взаємодії між днк 6 - tg та уфа. Ущільнення хроматину та наявність гістонів захищають від пошкодження радикалами он, що утворюються іонізуючим випромінюванням (ljungman et al 1991; ljungman and hanawalt, 1992), і здається розумним очікувати, що ці фактори надають подібний захист проти 1 o 2 - опосередковане пошкодження днк. Отже, вразливість реплікації днк 6 - tg до 1 o 2 може відображати її більш відкриту структуру та знижений рівень захисних білків, які можуть гасити 1 o 2.