§21. Mzunguko wa seli

Ili seli igawanye kikamilifu, inapaswa kuongezeka kwa ukubwa na kuunda idadi ya kutosha ya organelles. Na ili asipoteze habari ya urithi wakati imegawanywa kwa nusu, lazima afanye nakala za chromosomes zake. Na hatimaye, ili kusambaza taarifa za urithi kwa usawa kati ya seli mbili za binti, ni lazima kupanga chromosomes kwa mpangilio sahihi kabla ya kuzisambaza kwa seli za binti. Kazi hizi zote muhimu hutimizwa wakati wa mzunguko wa seli.

Mzunguko wa seli ni muhimu kwa sababu ... inaonyesha muhimu zaidi: uwezo wa kuzaliana, kukua na kutofautisha. Kubadilishana pia hutokea, lakini haizingatiwi wakati wa kusoma mzunguko wa seli.

Ufafanuzi wa dhana

Mzunguko wa seli - Hiki ni kipindi cha maisha ya seli tangu kuzaliwa hadi kuundwa kwa seli za binti.

Katika seli za wanyama, mzunguko wa seli, kipindi cha muda kati ya mgawanyiko mbili (mitoses), hudumu kwa wastani kutoka masaa 10 hadi 24.

Mzunguko wa seli hujumuisha vipindi kadhaa (kisawe: awamu), ambazo kwa kawaida hubadilishana. Kwa pamoja, awamu za kwanza za mzunguko wa seli (G 1, G 0, S na G 2) zinaitwa. interphase , na awamu ya mwisho inaitwa .

Mchele. 1.Mzunguko wa seli.

Vipindi (awamu) za mzunguko wa seli

1. Kipindi cha ukuaji wa kwanza wa G1 (kutoka kwa Ukuaji wa Kiingereza - ukuaji), ni 30-40% ya mzunguko, na kipindi cha mapumziko G. 0

Sawe: kipindi cha postmitotic (hutokea baada ya mitosis), presynthetic (hupita kabla ya awali ya DNA).

Mzunguko wa seli huanza na kuzaliwa kwa seli kama matokeo ya mitosis. Baada ya mgawanyiko, seli za binti hupunguzwa kwa ukubwa na zina organelles chache kuliko kawaida. Kwa hiyo, kiini kidogo cha "mchanga" katika kipindi cha kwanza (awamu) ya mzunguko wa seli (G 1) inakua na kuongezeka kwa ukubwa, na pia huunda organelles kukosa. Kuna usanisi hai wa protini muhimu kwa haya yote. Matokeo yake, kiini kinakuwa kamili, mtu anaweza kusema, "mtu mzima".

Je, muda wa ukuaji wa G1 kwa kawaida huishaje kwa seli?

1. Kuingia kwa seli katika mchakato. Kwa sababu ya utofautishaji, seli hupata sifa maalum za kufanya kazi muhimu kwa chombo kizima na kiumbe. Tofauti huchochewa na vitu vya kudhibiti (homoni) vinavyofanya kazi kwenye vipokezi vinavyolingana vya molekuli ya seli. Seli ambayo imekamilisha upambanuzi wake hutoka kwenye mzunguko wa mgawanyiko na iko ndani kipindi cha mapumziko G0 . Mfiduo wa vitu vinavyoamilisha (mitojeni) unahitajika ili iweze kutofautisha na kurudi kwenye mzunguko wa seli.
2. Kifo (kifo) cha seli.
3. Kuingia kipindi kijacho cha mzunguko wa seli - synthetic.

2. Kipindi cha Synthetic S (kutoka Kiingereza Synthesis - awali), hufanya 30-50% ya mzunguko.

Dhana ya usanisi kwa jina la kipindi hiki inarejelea Usanisi wa DNA (replication) , na sio kwa michakato mingine yoyote ya usanisi. Baada ya kufikia ukubwa fulani kama matokeo ya kupita kipindi cha ukuaji wa kwanza, seli huingia katika kipindi cha synthetic, au awamu, S, ambayo awali ya DNA hutokea. Kutokana na urudufu wa DNA, kiini huongeza maradufu nyenzo zake za kijeni (chromosomes), kwa sababu Nakala halisi ya kila kromosomu huundwa kwenye kiini. Kila kromosomu inakuwa mara mbili na seti nzima ya kromosomu inakuwa mara mbili, au diploidi . Kwa hivyo, seli iko tayari kugawanya nyenzo za urithi sawa kati ya seli mbili za binti bila kupoteza jeni moja.

3. Kipindi cha ukuaji wa pili G 2 (kutoka kwa Ukuaji wa Kiingereza - ukuaji), ni 10-20% ya mzunguko.

Visawe: premitotic (hupita kabla ya mitosis) kipindi, postsynthetic (hutokea baada ya kipindi cha synthetic).

Kipindi cha G2 ni maandalizi ya mgawanyiko wa seli unaofuata. Katika kipindi cha pili cha ukuaji wa G 2, seli huzalisha protini zinazohitajika kwa mitosis, hasa tubulin kwa spindle; huunda hifadhi ya nishati kwa namna ya ATP; hukagua kama urudufishaji wa DNA umekamilika na hujitayarisha kwa mgawanyiko.

4. Kipindi cha mgawanyiko wa mitotic M (kutoka Kiingereza Mitosis - mitosis), ni 5-10% ya mzunguko.

Baada ya mgawanyiko, seli huingia katika awamu mpya ya G1 na mzunguko wa seli huisha.

Udhibiti wa mzunguko wa seli

Katika kiwango cha Masi, mpito kutoka kwa awamu moja ya mzunguko hadi nyingine umewekwa na protini mbili - cyclin Na kinase inayotegemea cyclin(CDK).

Ili kudhibiti mzunguko wa seli, mchakato wa phosphorylation / dephosphorylation inayoweza kubadilishwa ya protini za udhibiti hutumiwa, i.e. nyongeza ya phosphates kwao ikifuatiwa na kuondoa. Dutu kuu inayodhibiti kuingia kwa seli kwenye mitosis (yaani, mpito wake kutoka awamu ya G 2 hadi awamu ya M) ni maalum. serine/threonine protini kinase, ambayo inaitwa sababu ya kukomaa- FS, au MPF, kutoka kwa kipengele cha kukuza ukomavu wa Kiingereza. Katika hali yake ya kazi, kimeng'enya hiki cha protini huchochea phosphorylation ya protini nyingi zinazohusika na mitosis. Hizi ni, kwa mfano, histone H1, ambayo ni sehemu ya chromatin, lamin (sehemu ya cytoskeletal iko kwenye membrane ya nyuklia), sababu za maandishi, protini za mitotic spindle, pamoja na idadi ya enzymes. Phosphorylation ya protini hizi kwa sababu ya kukomaa MPF huwasha na kuanzisha mchakato wa mitosis. Baada ya kukamilika kwa mitosis, kitengo cha udhibiti wa PS, cyclin, ina alama ya ubiquitin na hupata uharibifu (proteolysis). Sasa inakuja zamu protini phosphatase, ambayo protini za dephosphorylate ambazo zilishiriki katika mitosis, na hivyo kuzihamisha kwa hali isiyofanya kazi. Matokeo yake, seli inarudi kwenye hali ya interphase.

PS (MPF) ni kimeng'enya cha heterodimeric ambacho kinajumuisha kitengo kidogo cha udhibiti, ambacho ni cyclin, na kitengo kidogo cha kichocheo, ambacho ni cyclin-dependent kinase CDK, pia inajulikana kama p34cdc2; 34 kDa. Fomu ya kazi ya enzyme hii ni dimer CZK + cyclin tu. Kwa kuongeza, shughuli ya CZK inadhibitiwa na phosphorylation inayoweza kubadilishwa ya enzyme yenyewe. Baiskeli walipokea jina hili kwa sababu mkusanyiko wao hubadilika kwa mzunguko kwa mujibu wa vipindi vya mzunguko wa seli, hasa, hupungua kabla ya kuanza kwa mgawanyiko wa seli.

Idadi ya baisikeli tofauti na kinasi zinazotegemea cyclin zipo kwenye seli za wanyama wenye uti wa mgongo. Mchanganyiko anuwai wa vitengo viwili vya enzyme hudhibiti uanzishaji wa mitosis, mwanzo wa mchakato wa unukuzi katika awamu ya G1, mpito wa hatua muhimu baada ya kukamilika kwa unukuzi, mwanzo wa mchakato wa urudufishaji wa DNA katika kipindi cha S cha interphase (kuanza mpito. ) na mabadiliko mengine muhimu ya mzunguko wa seli (haijaonyeshwa kwenye mchoro).
Katika oocyte za chura, kuingia kwenye mitosis (G2/M mpito) kunadhibitiwa kwa kubadilisha mkusanyiko wa cyclin. Cyclin inasanisishwa kwa mfululizo katika awamu hadi mkusanyiko wa juu ufikiwe katika awamu ya M, wakati mteremko mzima wa fosforasi ya protini iliyochochewa na PS inapozinduliwa. Mwisho wa mitosis, cyclin huharibiwa haraka na protiniases, pia imeamilishwa na PS. Katika mifumo mingine ya seli, shughuli ya PS inadhibitiwa na viwango tofauti vya phosphorylation ya enzyme yenyewe.

Mzunguko wa seli

Mzunguko wa seli huwa na mitosis (M awamu) na interphase. Katika interphase, awamu G 1, S na G 2 zinajulikana mfululizo.

HATUA ZA MZUNGUKO WA SELI

Interphase

G 1 hufuata telophase ya mitosis. Katika awamu hii, seli huunganisha RNA na protini. Muda wa awamu huanzia saa kadhaa hadi siku kadhaa.

G 2 seli zinaweza kuondoka kwenye mzunguko na ziko katika awamu G 0 . Katika awamu G 0 seli huanza kutofautisha.

S. Wakati wa awamu ya S, awali ya protini inaendelea kwenye seli, uigaji wa DNA hutokea, na centrioles hutengana. Katika seli nyingi, awamu ya S huchukua masaa 8-12.

G 2 . Katika awamu ya G 2, awali ya RNA na protini inaendelea (kwa mfano, awali ya tubulin kwa microtubules ya spindle mitotic). Binti centrioles kufikia ukubwa wa organelles slutgiltig. Awamu hii huchukua masaa 2-4.

MITOSIS

Wakati wa mitosis, kiini (karyokinesis) na cytoplasm (cytokinesis) hugawanyika. Awamu za mitosis: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, telophase.

Prophase. Kila kromosomu ina kromatidi dada mbili zilizounganishwa na centromere; Centrioles hupanga spindle ya mitotic. Jozi ya centrioles ni sehemu ya kituo cha mitotic, ambayo microtubules huenea kwa radially. Kwanza, vituo vya mitotic viko karibu na membrane ya nyuklia, na kisha hutengana, na spindle ya mitotic ya bipolar huundwa. Utaratibu huu unahusisha microtubules pole, ambayo kuingiliana na kila mmoja kama wao elongated.

Centriole ni sehemu ya centrosome (centrosome ina centrioles mbili na matrix ya pericentriole) na ina sura ya silinda yenye kipenyo cha 15 nm na urefu wa 500 nm; ukuta wa silinda lina 9 triplets ya microtubules. Katika centrosome, centrioles ziko kwenye pembe za kulia kwa kila mmoja. Wakati wa awamu ya S ya mzunguko wa seli, centrioles inarudiwa. Katika mitosis, jozi za centrioles, kila moja inayojumuisha ya awali na mpya, hutengana kwenye nguzo za seli na kushiriki katika uundaji wa spindle ya mitotic.

Prometaphase. Bahasha ya nyuklia hutengana katika vipande vidogo. Katika eneo la centromere, kinetochores huonekana, hufanya kazi kama vituo vya kuandaa microtubules za kinetochore. Kuondoka kwa kinetochores kutoka kwa kila kromosomu katika pande zote mbili na mwingiliano wao na microtubules pole ya spindle mitotic ni sababu ya harakati ya kromosomu.

Metaphase. Chromosomes ziko katika eneo la ikweta la spindle. Bamba la metaphase huundwa ambamo kila kromosomu hushikiliwa na jozi ya kinetochores na mikrotubu inayohusika ya kinetochore iliyoelekezwa kwenye nguzo zilizo kinyume za spindle ya mitotiki.

Anaphase– kutofautiana kwa kromosomu binti hadi kwenye nguzo za spindle ya mitotiki kwa kasi ya 1 µm/min.

Telophase. Chromatidi hukaribia miti, microtubules za kinetochore hupotea, na zile za pole zinaendelea kurefuka. Bahasha ya nyuklia huundwa na nucleolus inaonekana.

Cytokinesis- mgawanyiko wa saitoplazimu katika sehemu mbili tofauti. Mchakato huanza mwishoni mwa anaphase au telophase. Plasmalema inarudishwa kati ya viini viwili vya binti katika ndege iliyo sawa na mhimili mrefu wa spindle. Mfereji wa kupasua huongezeka, na daraja hubaki kati ya seli za binti - mwili wa mabaki. Uharibifu zaidi wa muundo huu husababisha kujitenga kamili kwa seli za binti.

Vidhibiti vya mgawanyiko wa seli

Kuenea kwa seli, ambayo hutokea kwa njia ya mitosis, inadhibitiwa kwa ukali na aina mbalimbali za ishara za molekuli. Shughuli iliyoratibiwa ya vidhibiti hivi vingi vya mzunguko wa seli huhakikisha mpito wa seli kutoka awamu hadi awamu ya mzunguko wa seli na utekelezaji sahihi wa matukio ya kila awamu. Sababu kuu ya kuonekana kwa seli zisizodhibitiwa kwa kiasi kikubwa ni mabadiliko katika jeni zinazoweka muundo wa vidhibiti vya mzunguko wa seli. Wadhibiti wa mzunguko wa seli na mitosis wamegawanywa katika intracellular na intercellular. Ishara za Masi ya intracellular ni nyingi, kati yao, kwanza kabisa, wasimamizi wa mzunguko wa seli wenyewe (cyclins, kinasi ya protini inayotegemea cyclin, activators zao na inhibitors) na wakandamizaji wa tumor wanapaswa kutajwa.

MEIOSIS

Wakati wa meiosis, gametes ya haploid huundwa.

Mgawanyiko wa kwanza wa meiotic

Mgawanyiko wa kwanza wa meiosis (prophase I, metaphase I, anaphase I na telophase I) ni kupunguza.

ProphaseI hupitia hatua kadhaa mfululizo (leptotene, zygotene, pachytene, diplotene, diakinesis).

Leptotene - chromatin huganda, kila kromosomu ina kromatidi mbili zilizounganishwa na centromere.

Zygotene- kromosomu zilizooanishwa homologous huja karibu na kuwasiliana kimwili ( synapsis) kwa namna ya synaptonemal tata ambayo inahakikisha muunganisho wa kromosomu. Katika hatua hii, jozi mbili za karibu za chromosomes huunda bivalent.

Pachytena- chromosomes huongezeka kutokana na spirallization. Sehemu tofauti za kromosomu zilizounganishwa hupishana na kuunda chiasmata. Inatokea hapa kuvuka- kubadilishana sehemu kati ya chromosomes ya homologous ya baba na mama.

Diplotena- mgawanyiko wa kromosomu zilizounganishwa katika kila jozi kama matokeo ya mgawanyiko wa longitudinal wa changamano ya sineptonemal. Chromosomes zimegawanyika kwa urefu mzima wa changamano, isipokuwa chiasmata. Katika bivalent, chromatidi 4 zinaweza kutofautishwa wazi. Bivalent kama hiyo inaitwa tetrad. Tovuti za kujifungua huonekana katika chromatidi ambapo RNA imeunganishwa.

Diakinesis. Michakato ya kufupisha kromosomu na kugawanyika kwa jozi za kromosomu inaendelea. Chiasmata husogea hadi ncha za kromosomu (kukomesha). Utando wa nyuklia huharibiwa na nucleolus hupotea. Spindle ya mitotic inaonekana.

MetaphaseI. Katika metaphase I, tetradi huunda sahani ya metaphase. Kwa ujumla, kromosomu za baba na mama husambazwa kwa nasibu upande mmoja au mwingine wa ikweta ya spindle ya mitotiki. Mtindo huu wa usambazaji wa kromosomu unatokana na sheria ya pili ya Mendel, ambayo (pamoja na kuvuka) huhakikisha tofauti za kijeni kati ya watu binafsi.

AnaphaseI hutofautiana na anaphase ya mitosis kwa kuwa wakati wa mitosis kromatidi dada husogea kuelekea kwenye nguzo. Wakati wa awamu hii ya meiosis, kromosomu zisizo kamili huhamia kwenye nguzo.

TelophaseI hakuna tofauti na telophase ya mitosis. Nuclei zilizo na chromosomes 23 zilizounganishwa (mara mbili) huundwa, cytokinesis hutokea, na seli za binti zinaundwa.

Mgawanyiko wa pili wa meiosis.

Mgawanyiko wa pili wa meiosis - usawa - unaendelea kwa njia sawa na mitosis (prophase II, metaphase II, anaphase II na telophase), lakini kwa kasi zaidi. Seli za binti hupokea seti ya haploidi ya kromosomu (autosomes 22 na kromosomu moja ya jinsia).

Mzunguko wa seli ni kipindi cha maisha ya seli kutoka mgawanyiko mmoja hadi mwingine. Inajumuisha vipindi vya interphase na mgawanyiko. Muda wa mzunguko wa seli hutofautiana katika viumbe tofauti (kwa bakteria - dakika 20-30, kwa seli za eukaryotic - masaa 10-80).

Interphase

Interphase (kutoka lat. kati- kati, awamu– kuibuka) ni kipindi kati ya mgawanyiko wa seli au kutoka mgawanyiko hadi kufa kwake. Kipindi kutoka kwa mgawanyiko wa seli hadi kifo chake ni tabia ya seli za kiumbe cha seli nyingi ambazo, baada ya mgawanyiko, zimepoteza uwezo wao wa kufanya hivyo (erythrocytes, seli za ujasiri, nk). Interphase inachukua takriban 90% ya mzunguko wa seli.

Interphase ni pamoja na:

1) kipindi cha presynthetic (G 1) - taratibu za biosynthesis kubwa huanza, kiini kinakua na kuongezeka kwa ukubwa. Ni katika kipindi hiki kwamba seli za viumbe vingi ambazo zimepoteza uwezo wa kugawanyika hubakia hadi kifo;

2) sintetiki (S) - DNA na chromosomes ni mara mbili (kiini inakuwa tetraploid), centrioles, ikiwa ipo, ni mara mbili;

3) postsynthetic (G 2) - kimsingi michakato ya awali katika kuacha kiini, kiini huandaa kwa mgawanyiko.

Mgawanyiko wa seli hutokea moja kwa moja(amitosis) na isiyo ya moja kwa moja(mitosis, meiosis).

Amitosis

Amitosis - mgawanyiko wa seli moja kwa moja, ambapo kifaa cha mgawanyiko hakijaundwa. Kiini hugawanyika kutokana na kubanwa kwa annular. Hakuna usambazaji sawa wa habari za maumbile. Kwa asili, macronuclei (nuclei kubwa) ya ciliates na seli za placenta katika mamalia hugawanywa na amitosis. Seli za saratani zinaweza kugawanywa na amitosis.

Mgawanyiko usio wa moja kwa moja unahusishwa na uundaji wa vifaa vya fission. Kifaa cha mgawanyiko kinajumuisha vipengele vinavyohakikisha usambazaji sawa wa chromosomes kati ya seli (spindle ya mgawanyiko, centromeres, na, ikiwa iko, centrioles). Mgawanyiko wa seli unaweza kugawanywa katika mgawanyiko wa nyuklia ( mitosis na mgawanyiko wa cytoplasmic ( cytokinesis) Mwisho huanza kuelekea mwisho wa mgawanyiko wa nyuklia. Ya kawaida katika asili ni mitosis na meiosis. Mara kwa mara hutokea endomitosis- mgawanyiko usio wa moja kwa moja unaotokea kwenye kiini bila uharibifu wa ganda lake.

Mitosis

Mitosis ni mgawanyiko wa seli usio wa moja kwa moja ambapo seli mbili za binti zenye seti inayofanana ya taarifa za kijeni huundwa kutoka kwa seli mama.

Awamu za mitosis:

1) prophase Kuunganishwa kwa chromatin (condensation) hufanyika, ond ya chromatidi na kufupisha (inaonekana kwenye darubini nyepesi), nucleoli na membrane ya nyuklia hupotea, spindle huundwa, nyuzi zake zimeunganishwa kwa centromeres ya chromosomes, centrioles hugawanyika na kugawanyika kwa miti. ya seli;

2) metaphase - chromosomes ni maximally spiralized na iko kando ya ikweta (katika sahani ya ikweta), chromosomes homologous ziko karibu;

3) anaphase - nyuzi za spindle hukauka wakati huo huo na kunyoosha kromosomu kwenye nguzo (chromosomes kuwa monochromatid), awamu fupi zaidi ya mitosis;

4) telophase - chromosomes despiral, nucleoli na membrane ya nyuklia huundwa, mgawanyiko wa cytoplasm huanza.

Mitosis ni tabia hasa ya seli za somatic. Mitosis hudumisha idadi ya mara kwa mara ya chromosomes. Husaidia kuongeza idadi ya seli, kwa hivyo huzingatiwa wakati wa ukuaji, kuzaliwa upya, na uenezi wa mimea.

Meiosis

Meiosis (kutoka Kigiriki meiosis- kupunguza) ni mgawanyiko wa seli za upunguzaji wa moja kwa moja, ambapo seli nne za binti huundwa kutoka kwa seli ya mama, zikiwa na habari zisizo sawa za maumbile.

Kuna sehemu mbili: meiosis I na meiosis II. Interphase I ni sawa na interphase kabla ya mitosis. Katika kipindi cha baada ya synthetic ya interphase, taratibu za awali za protini haziacha na kuendelea katika prophase ya mgawanyiko wa kwanza.

Meiosis I:

– prophase I - kromosomu ond, nukleoli na bahasha ya nyuklia hupotea, spindle inaundwa, kromosomu zenye homologo hukaribia na kushikamana pamoja kwenye kromatidi dada (kama umeme kwenye ngome) - hutokea. mnyambuliko, hivyo kutengeneza tetrads, au bivalent, crossover ya chromosomes na kubadilishana kwa sehemu huundwa - kuvuka, kisha chromosome za homologous hufukuzana, lakini hubakia kuunganishwa katika maeneo ambayo kuvuka kulifanyika; michakato ya awali imekamilika;

– metaphase I - chromosomes ziko kando ya ikweta, homologous - chromosomes ya bichromatid ziko moja kinyume na nyingine pande zote mbili za ikweta;

– anafase I - nyuzi za spindle wakati huo huo husinyaa na kunyoosha kando ya kromosomu moja ya bichromatidi yenye homologous kuelekea kwenye nguzo;

– telophase I (ikiwa ipo) - chromosomes despiral, nucleolus na membrane ya nyuklia huundwa, cytoplasm inasambazwa (seli zinazoundwa ni haploid).

Awamu ya II(ikiwa ipo): Urudufu wa DNA haufanyiki.

Meiosis II:

– prophase II - chromosomes huwa mnene, nucleolus na membrane ya nyuklia hupotea, spindle ya fission huundwa;

– metaphase II - chromosomes ziko kando ya ikweta;

– anaphase II - chromosomes, pamoja na kusinyaa kwa wakati mmoja wa nyuzi za spindle, hutengana hadi kwenye nguzo;

– telophase II - chromosomes despiral, nucleolus na membrane ya nyuklia huundwa, na cytoplasm inagawanyika.

Meiosis hutokea kabla ya kuundwa kwa seli za vijidudu. Huruhusu muunganisho wa seli za vijidudu kudumisha idadi thabiti ya kromosomu za spishi (karyotype). Hutoa utofauti wa mchanganyiko.

GOUVPO

"VORONEZH STATE TECHNICAL UNIVERSITY"

IDARA YA UCHAMBUZI NA USIMAMIZI WA MFUMO KATIKA MIFUMO YA TIBA

MUHTASARI

NIDHAMU: “Biolojia ya Binadamu na Wanyama”

KUHUSU MADA: “Mitotic cycle. Mzunguko wa seli, awamu M, G1, S, G2, utendaji wa seli otomatiki na heterosynthetic"

Ilikamilishwa na: Mwanafunzi wa mwaka wa 1 wa kikundi cha BM-101 Tonkikh M.A.

Imechunguzwa na: profesa, daktari wa dawa. Sayansi L. B. Dmitrenko

VORONEZH 2010

Mzunguko wa seli: muhtasari

Seti ya kurudia ya matukio ambayo huhakikisha mgawanyiko wa seli za yukariyoti huitwa mzunguko wa seli. Urefu wa mzunguko wa seli hutegemea aina ya seli zinazogawanyika. Baadhi ya seli, kama vile niuroni za binadamu, huacha kugawanyika kabisa baada ya kufikia hatua ya utofautishaji wa mwisho. Seli za mapafu, figo au ini katika mwili wa watu wazima huanza kugawanyika tu kwa kukabiliana na uharibifu wa viungo vinavyolingana. Seli za epithelial za matumbo hugawanyika katika maisha ya mtu. Hata katika seli zinazoongezeka kwa kasi, maandalizi ya mgawanyiko huchukua saa 24 Mzunguko wa seli umegawanywa katika hatua: Mitosis - M-awamu, mgawanyiko wa kiini cha seli. Awamu ya G1 ni kipindi kabla ya usanisi wa DNA. Awamu ya S ni kipindi cha usanisi (replication ya DNA). Awamu ya G2 ni kipindi kati ya usanisi wa DNA na mitosis. Interphase ni kipindi kinachojumuisha awamu za G1, S na G2. Cytokinesis ni mgawanyiko wa cytoplasm. Sehemu ya kizuizi, R-point - muda katika mzunguko wa seli wakati maendeleo ya seli kuelekea mgawanyiko hayawezi kutenduliwa. Awamu ya G0 ni hali ya seli ambazo zimefikia safu moja au zimenyimwa mambo ya ukuaji katika awamu ya mwanzo ya G1.

mitozumeiosis) hutanguliwa na kuongezeka kwa kromosomu mara mbili, ambayo hutokea katika kipindi cha S cha mzunguko wa seli. Kipindi kinateuliwa na herufi ya kwanza ya neno usanisi - usanisi wa DNA. Kuanzia mwisho wa kipindi cha S hadi mwisho wa metaphase, kiini kina DNA mara nne zaidi ya kiini cha manii au yai, na kila kromosomu ina chromatidi mbili za dada zinazofanana.

Wakati wa mitosis, chromosomes huunganishwa na mwisho wa prophase au mwanzo wa metaphase huonekana chini ya microscopy ya macho. Kwa uchambuzi wa cytogenetic, maandalizi ya chromosomes ya metaphase hutumiwa kawaida.

Mara ya kwanza anaphase centromere ya kromosomu homologous zimekatika, na chromatidi gawanyika kwenye nguzo zinazopingana za spindle ya mitotiki. Baada ya seti kamili za chromatidi kuhamia kwenye nguzo (kuanzia sasa zinaitwa chromosomes), utando wa nyuklia huundwa kuzunguka kila moja yao, na kutengeneza viini vya seli mbili za binti (uharibifu wa membrane ya nyuklia ya seli mama ilitokea kwenye mwisho prophase) Seli za binti huingia kipindi cha G1, na tu katika maandalizi ya mgawanyiko unaofuata wanaingia kipindi cha S na uigaji wa DNA hutokea ndani yao.

Seli zilizo na utendakazi maalum ambazo haziingii kwenye mitosis kwa muda mrefu au kwa ujumla zimepoteza uwezo wa kugawanyika ziko katika hali inayoitwa. kipindi cha G0 .

Seli nyingi katika mwili ni diploidi - yaani, zina mbili seti ya haploidi ya chromosomes(seti ya haploidi ni idadi ya kromosomu katika gametes; kwa binadamu ni kromosomu 23, na seti ya diplodi ya chromosomes - 46).

Katika gonadi, vitangulizi vya seli za vijidudu kwanza hupitia mfululizo wa mgawanyiko wa mitotiki na kisha kuingia meiosis, mchakato wa kuunda gamete unaojumuisha mgawanyiko mbili mfululizo. Katika meiosis, jozi ya chromosomes ya homologous (kromosomu ya 1 ya baba na chromosome ya 1 ya mama, nk), baada ya hapo, katika kinachojulikana. kuvuka recombination hutokea, yaani, kubadilishana kwa sehemu kati ya chromosomes ya baba na ya uzazi. Kama matokeo, muundo wa maumbile wa kila chromosome hubadilika kwa ubora.

Katika mgawanyiko wa kwanza meiosis Chromosomes homologous (na si chromatidi dada, kama katika mitosis), na kusababisha kuundwa kwa seli zilizo na seti ya haploid ya chromosomes, ambayo kila moja ina 22 mara mbili. autosomes na kromosomu moja ya ngono iliyoongezeka maradufu.

Hakuna kipindi S kati ya mgawanyiko wa kwanza na wa pili wa meiosis. mchele. 66.2, kulia), na kromatidi dada hutengana katika seli binti katika mgawanyiko wa pili. Kama matokeo, seli zilizo na seti ya haploid ya chromosomes huundwa, ambayo kuna nusu ya DNA kama katika seli za diploidi somatic katika kipindi cha G1, na mara 4 chini ya seli za somatic mwishoni mwa kipindi cha S.

Wakati wa mbolea, idadi ya chromosomes na maudhui ya DNA katika zygote inakuwa sawa na katika seli ya somatic katika kipindi cha G1.

Kipindi cha S katika zygote hufungua njia ya mgawanyiko wa kawaida, tabia ya seli za somatic.

Mzunguko wa seli: awamu

Mzunguko wa seli ya yukariyoti umegawanywa katika awamu nne. Katika hatua ya mgawanyiko wa seli moja kwa moja (mitosis), kromosomu za metaphase zilizofupishwa husambazwa sawa kati ya seli za binti. Awamu ya M ya mzunguko wa seli - mitosis) Mitosis ilikuwa awamu ya kwanza ya mzunguko wa seli iliyotambuliwa, na matukio mengine yote yanayotokea kwenye seli kati ya mitosi mbili yaliitwa. interphase. Ukuzaji wa utafiti katika kiwango cha molekuli umewezesha kutambua hatua ya usanisi wa DNA katika muktadha, inayoitwa. Awamu ya S (muundo). Hatua hizi mbili muhimu za mzunguko wa seli hazibadiliki moja kwa moja hadi nyingine. Baada ya mwisho wa mitosis, kabla ya usanisi wa DNA kuanza, Awamu ya G1 ya mzunguko wa seli (pengo), pause dhahiri katika shughuli za seli wakati michakato ya syntetisk ndani ya seli hutayarisha uigaji wa nyenzo za kijeni.

Mapumziko ya pili katika shughuli inayoonekana ( awamu ya G2) huzingatiwa baada ya mwisho wa awali ya DNA kabla ya kuanza kwa mitosis. Katika awamu ya G2, seli hufuatilia usahihi wa uigaji wa DNA ambao umetokea na kurekebisha makosa yaliyogunduliwa. Katika hali nyingine, awamu ya tano ya mzunguko wa seli hutofautishwa. G0), wakati baada ya kukamilika kwa mgawanyiko kiini haiingii mzunguko wa seli inayofuata na inabakia kwa muda mrefu. Inaweza kuondolewa kutoka kwa hali hii kwa ushawishi wa nje wa kuchochea (mitogenic).

Awamu za mzunguko wa seli hazina mipaka ya wazi ya muda na ya kazi, hata hivyo, wakati wa mpito kutoka kwa awamu moja hadi nyingine, ubadilishaji wa utaratibu wa michakato ya synthetic hutokea, kuruhusu matukio haya ya intracellular kutofautishwa katika ngazi ya Masi.

Baiskeli na kinasi zinazotegemea cyclin

Seli huingia kwenye mzunguko wa seli na kuunganisha DNA kwa kukabiliana na vichocheo vya nje vya mitogenic. Lymphokines(Kwa mfano, interleukins), saitokini(hasa interferon) na sababu za ukuaji wa polipeptidi, zinazoingiliana na vipokezi vyao kwenye uso wa seli, husababisha mteremko wa athari za phosphorylation ya protini za ndani ya seli, ikifuatana na upitishaji wa ishara kutoka kwa uso wa seli hadi kwenye kiini na uingizaji wa maandishi ya jeni zinazolingana. Miongoni mwa ya kwanza kuamilishwa ni usimbaji wa jeni protini za cyclin, ambazo hupata jina kutokana na ukweli kwamba ukolezi wao wa ndani ya seli hubadilika mara kwa mara seli zinapopitia mzunguko wa seli, kufikia kiwango cha juu katika hatua fulani. Baiskeli ni vichochezi maalum vya familia Kinasi ya protini inayotegemea cyclin (CDKs) (CDK - kinasi inayotegemea cyclin) ni washiriki wakuu katika uanzishaji wa unukuzi wa jeni zinazodhibiti mzunguko wa seli. Uanzishaji wa CDK ya mtu binafsi hutokea baada ya mwingiliano wake na cyclin maalum, na malezi ya tata hii inawezekana baada ya cyclin kufikia mkusanyiko muhimu. Kwa kukabiliana na kupungua kwa mkusanyiko wa intracellular wa cyclin fulani, CDK inayofanana imezimwa kwa kugeuza. Baadhi ya CDK huwashwa na zaidi ya cyclin moja. Katika kesi hii, kikundi cha cyclins, kana kwamba huhamisha kinase ya protini kwa kila mmoja, huwaweka katika hali iliyoamilishwa kwa muda mrefu. Mawimbi hayo ya uanzishaji wa CDK hutokea wakati wa awamu za G1 na S za mzunguko wa seli.

Baiskeli: habari ya jumla

Kila aina ya cyclin, iliyoteuliwa A hadi H, ina eneo lenye homologous (mabaki 150 ya asidi ya amino inayoitwa " sanduku la cyclin". Mkoa huu una jukumu la kumfunga CDK. Kuna protini 14 zinazojulikana katika familia ya cyclin (cyclin A - cyclin J). Baadhi ya wanafamilia huunda familia ndogo. Kwa mfano, familia ndogo ya cyclin ya aina ya D ina washiriki watatu: D1, D2 na D3 wamegawanywa katika familia ndogo mbili. G1-cyclins (C , D Na E) Na cyclins ya mitotic (A Na B).

Baiskeli hubadilishana kwa haraka protini na nusu ya maisha mafupi, ambayo ni dakika 15-20 kwa baisikeli za aina ya D. Hii inahakikisha ubadilikaji wa muundo wao na kinasi inayotegemea cyclin. Mlolongo wa N-terminal wa mabaki ya amino asidi unaoitwa sanduku la uharibifu. Wakati seli hupitia mzunguko wa seli, kufuatia uanzishaji wa mtu binafsi CDK zimezimwa inavyohitajika. Katika kesi ya mwisho, uharibifu wa proteolytic wa cyclin, ambayo ni ngumu na CDK, hufanyika, ambayo huanza na sanduku la uharibifu.

Baiskeli zenyewe haziwezi kuwezesha kikamilifu CDK zinazolingana. Ili kukamilisha mchakato wa kuwezesha, phosphorylation maalum na dephosphorylation ya mabaki fulani ya amino asidi katika minyororo ya polipeptidi ya kinasi hizi za protini lazima ifanyike. Mengi ya athari hizi hufanywa CDK inayowezesha kinase (CAK), ambayo ni tata CDK7 Na baiskeli H. Kwa hivyo, CDK huwa na uwezo wa kutekeleza majukumu yao katika mzunguko wa seli tu baada ya mwingiliano wao na saizi zinazolingana na marekebisho ya baada ya tafsiri chini ya ushawishi wa CAK na protini zingine zinazofanana za udhibiti wa mzunguko wa seli.

Mgawanyiko wa seli ya Eukaryotic: mwanzo

Kwa kukabiliana na kichocheo cha mitogenic, seli ndani Awamu ya G0 au mapema G1, huanza kifungu chake kupitia mzunguko wa seli. Kama matokeo ya induction ya kujieleza jeni za cyclin D Na E, ambazo kwa kawaida huwekwa katika makundi baiskeli G1, mkusanyiko wao wa intracellular huongezeka. Baiskeli D1 , D2 Na D3 kuunda tata na kinases CDK4 Na CDK6. Tofauti na cyclin D1, baisikeli mbili za mwisho pia huchanganyika na CDK2. Tofauti za kiutendaji kati ya baisikeli hizi tatu hazijulikani, lakini data inayopatikana inaonyesha kuwa hufikia viwango muhimu katika hatua tofauti za ukuzaji wa awamu ya G1. Tofauti hizi ni maalum kwa aina ya seli zinazoongezeka.

Uanzishaji wa CDK2/4/6 husababisha phosphorylation squirrel RB(bidhaa retinoblastoma gene pRb) na protini zinazohusiana p107 Na p130. Mwanzoni mwa awamu ya G1 protini ya pRb dhaifu phosphorylated, ambayo inaruhusu kuwa katika tata na kipengele cha unukuzi E2F, ambayo ina jukumu muhimu katika uingizaji wa awali ya DNA, na kuzuia shughuli zake. Aina iliyo na fosforasi kikamilifu ya pRb hutoa E2F kutoka kwa changamano, ambayo husababisha uanzishaji wa maandishi ya jeni zinazodhibiti urudufishaji wa DNA.

Mkusanyiko wa D-cyclins huongezeka wakati wa awamu ya G1 ya mzunguko wa seli na kufikia viwango vyake vya juu mara moja kabla ya kuanza kwa Awamu ya S, baada ya hapo huanza kupungua. Hata hivyo, kwa wakati huu, pRb bado haijawa na phosphorylated kabisa, na kipengele cha E2F kinabakia katika tata katika hali isiyofanya kazi. Phosphorylation ya pRb inakamilishwa na CDK2 iliyoamilishwa cycline E. Mkusanyiko wa intracellular wa mwisho huwa upeo wakati wa mpito wa mzunguko wa seli kutoka kwa awamu ya G1 hadi awamu ya S. Kwa hivyo, tata ya cyclin E-CDK2 inachukua kutoka kwa cyclin D complexes na CDK4 na CDK6 na inakamilisha phosphorylation ya pRb, ikifuatana na kutolewa kwa kipengele cha maandishi cha kazi E2F. Matokeo yake, awali ya DNA huanza, yaani, kiini huingia katika awamu ya S ya mzunguko wa seli.

Awamu ya S ya mzunguko wa seli: Usanisi wa DNA

Kipindi interphase wakati DNA replication ya kiini kiini hutokea, imekuwa inaitwa "S awamu"

Mgawanyiko wa seli (mitosis au meiosis) hutanguliwa na kurudia kwa kromosomu, ambayo hutokea katika kipindi cha S cha mzunguko wa seli ( mchele. 66.2) Kipindi kinateuliwa na herufi ya kwanza ya neno usanisi - usanisi wa DNA.

Baada ya kiini kuingia katika awamu ya S, uharibifu wa haraka hutokea cycline E na uanzishaji CDK2 cyclin A. Cyclin E huanza kuunganishwa mwishoni awamu ya G1 na mwingiliano wake na CDK2 ni hali ya lazima kwa seli kuingia awamu ya S na kuendelea na usanisi wa DNA. Mchanganyiko huu huwasha usanisi wa DNA kupitia fosforasi ya protini katika asili ya urudufu. Ishara ya mwisho wa awamu ya S na ubadilishaji wa seli hadi awamu ya G2 ni kuwezesha kinase nyingine na cyclin A CDK1 na kusitishwa kwa wakati mmoja kwa uanzishaji wa CDK2. Kuchelewa kati ya mwisho wa usanisi wa DNA na mwanzo mitosis(Awamu ya G2) hutumiwa na seli kudhibiti ukamilifu na usahihi wa uigaji wa kromosomu ambao umetokea. Mlolongo wa matukio katika kipindi hiki haujulikani kwa usahihi.

Inapochochewa mambo ya ukuaji seli za mamalia zilizopatikana ndani hali ya usingizi wa kuenea , baiskeli D-aina huonekana mapema kuliko cyclin E. mRNA na protini cyclin D1 kwanza huonekana baada ya masaa 6-8, baada ya hapo viwango vya D1 hubaki juu hadi mwisho wa mzunguko wa seli. Matsushime H. et al., 1991 ; Alishinda K.A. na wengine, 1992).

Wakati mambo ya ukuaji yanapoondolewa kutoka kwa kati, kiwango cha cyclins ya aina ya D hupungua kwa kasi, kwani D-cyclins na RNA yao ni imara.

Baiskeli D1 kuhusishwa na CDK4 mara moja kabla ya usanisi wa DNA kuanza. Kiwango cha kilele cha tata katika awamu ya mwanzo ya S kabla ya kupungua mwishoni mwa S na Awamu ya G2 (Matsushime H. et al., 1992).

Inaonekana baiskeli D2 Na D3 tenda katika kipindi cha G1 baadaye kidogo kuliko cyclin D1.

Ufafanuzi mkubwa wa baisikeli za aina ya D (mara tano ikilinganishwa na kawaida) na kupungua kwa mahitaji ya seli kwa sababu za ukuaji na ufupisho wa awamu ya G1 husababisha kupungua kwa saizi ya seli. Cyclin E muhimu kwa seli kuingia Awamu ya S. Inahusishwa kimsingi na CDK2, ingawa inaweza kuunda changamano na CDK1 .

Cyclin E mRNA na viwango vya protini, pamoja na shughuli ya cyclin E-CDK2 tata, kilele wakati wa mpito. G1-S na hupungua kwa kasi kadiri seli zinavyoendelea kupitia awamu za S katikati na za marehemu.

Wakati kingamwili kwa cyclin E zinapodungwa ndani ya seli za mamalia, usanisi wa DNA hukandamizwa.

Wakati cyclin E imefafanuliwa kupita kiasi, seli huendelea kupitia awamu ya G1 kwa kasi zaidi na kuingia awamu ya S, na seli kama hizo huhitaji vipengele vichache vya ukuaji.

Mitosis: kuanzishwa

Ishara ya kuanza mgawanyiko wa seli (mitosis) inatoka kipengele cha MPF (kipengele cha kukuza awamu ya M), kuchochea awamu ya M ya mzunguko wa seli. MPF ni tata ya kinase CDK1 kwa kuiwasha baiskeli A au B. Inavyoonekana, tata ya CDK1-cyclin A ina jukumu muhimu zaidi katika kukamilisha awamu ya S na kuandaa seli kwa mgawanyiko, wakati CDK1-cyclin B tata hufanya udhibiti wa mlolongo.

Baiskeli B1 Na B2 iko katika viwango vya chini sana awamu ya G1. Mkusanyiko wao huanza kuongezeka hadi mwisho S- na kote Awamu za G2, kufikia upeo wao wakati wa mitosis, ambayo inaongoza kwa uingizwaji wao cycline A pamoja na CDK1. Hata hivyo, hii haitoshi kuamsha kikamilifu kinase ya protini. Uwezo wa utendaji wa CDK1 unapatikana baada ya mfululizo wa phosphorylations na dephosphorylations kwenye mabaki maalum ya amino asidi. Udhibiti huo ni muhimu ili kuzuia seli kuingia mitosis hadi usanisi wa DNA ukamilike.

Mgawanyiko wa seli huanza tu baada ya CDK1, ambayo ni tata na cyclin B, ina phosphorylated kwenye mabaki ya Thr-14 na Tyr-16. protini kinase WEE1, pamoja na mabaki Thr-161 protini kinase CAK na kisha dephosphorylated kwenye mabaki Thr-14 na Tyr-15 phosphatase CDC25. Imeamilishwa kwa njia hii, CDK1 phosphorylates protini za kimuundo kwenye kiini, pamoja na nukleolini , taa za nyuklia Na vimentin. Baada ya hayo, kiini huanza kupita katika hatua za kutofautisha za cytologically za mitosis.

Hatua ya kwanza ya mitosis ni prophase- huanza baada ya CDK1 ni phosphorylated kabisa, ikifuatiwa na metaphase , anaphase Na telophase kuishia na mgawanyiko wa seli - cytokinesis. Matokeo ya michakato hii ni usambazaji sahihi wa chromosomes zilizojirudia, protini za nyuklia na cytoplasmic, pamoja na misombo mingine ya juu na ya chini ya uzito wa Masi ndani ya seli binti. Baada ya cytokinesis kukamilika, uharibifu hutokea cycline B, ikifuatana na inctivation ya CDK1, ambayo inaongoza kwa kiini kuingia ndani awamu ya G1 au G0 mzunguko wa seli.

Awamu ya G0 ya mzunguko wa seli

Aina fulani za seli katika hatua fulani za upambanuzi zinaweza kuacha kugawanyika, kudumisha kikamilifu uwezo wao. Hali hii ya seli inaitwa awamu ya G0. Seli ambazo zimefikia hali ya utofautishaji wa wastaafu haziwezi tena kutoka kwa awamu hii. Wakati huo huo, seli ambazo zina uwezo mdogo sana wa kugawanyika, kama vile hepatocytes, zinaweza kuingia tena kwenye mzunguko wa seli baada ya sehemu ya ini kuondolewa.

Mpito wa seli kwa hali ya kupumzika unawezekana kwa sababu ya utendakazi wa maalum sana vizuizi vya mzunguko wa seli. Kwa ushiriki wa protini hizi, seli zinaweza kuacha kuenea chini ya hali mbaya ya mazingira, wakati DNA imeharibiwa au makosa makubwa katika uigaji wake hutokea. Vipindi hivyo hutumiwa na seli kurekebisha uharibifu ambao umetokea.

Chini ya hali fulani za nje, mzunguko wa seli unaweza kusitisha pointi za vikwazo. Katika sehemu hizi, seli hujitolea kuingia awamu ya S na/au mitosis.

Seli za uti wa mgongo katika njia ya kawaida ya kitamaduni isiyo na seramu, Katika hali nyingi usiingie S-awamu, ingawa kati ina virutubishi vyote muhimu.

Baada ya kufikia monolayer iliyofungwa, seli zinazoweza mawasiliano ya kusimama, toka kwenye mzunguko wa seli hata ukiwapo seramu ya damu. Seli ambazo zimeacha mzunguko wa mitotic kwa muda usiojulikana, kudumisha uwezekano na uwezekano wa kuenea, huitwa seli za utulivu. Hii inaitwa mpito kwa hali ya mapumziko ya kuenea au awamu ya G0.

Katika miaka ya 90 Majadiliano yaliendelea ikiwa hali ya kutokuwepo tena kwa kasi inaweza kufafanuliwa kama awamu tofauti kabisa na G1. Inaonekana hii ni kweli kesi.

Katika viini vya seli ambazo ziko katika mapumziko ya kuenea, na vile vile katika seli zilizo ndani Awamu ya G1, kama sheria, ina kiasi kisichoweza kuepukika cha DNA. Walakini, kuna tofauti kubwa kati ya seli katika majimbo haya mawili. Inajulikana kuwa muda wa awamu ya G1 katika kugawanya seli ni mfupi sana kuliko wakati wa mpito wa G0-S. Tafiti nyingi juu ya muunganisho wa seli tulivu na zinazoongezeka na kwenye sindano ndogo ya mRNA zimeonyesha kuwa seli katika awamu ya G0 zina inhibitors za kuenea, kuzuia kuingia kwenye awamu ya S.

Ukweli huu unapendekeza kwamba kisanduku lazima kitekeleze programu maalum ili kuondoka kwenye G0. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa hazionyeshwa katika seli za kupumzika. CDK2 Na CDK4, na baiskeli D- Na E-aina. Mchanganyiko wao unasababishwa tu na sababu za ukuaji ( Lodish H. et al., 1995) KATIKA seli zinazoendesha baiskeli kila wakati kiwango cha D- na E-cyclins hubakia juu katika mzunguko mzima, na muda wa kipindi cha G1 hupungua ikilinganishwa na kipindi cha prereplicative.

Kwa hivyo, katika seli katika awamu ya G0 hakuna protini zinazoruhusu kifungu kupitia pointi za kizuizi na kuruhusu kuingia kwenye awamu ya S. Kwa ubadilishaji wa seli zinazopumzika hadi S-awamu mambo ya ukuaji inapaswa kushawishi usanisi wa protini hizi ndani yao.

Mzunguko wa seli: inhibitors

Kuna hatua mbili kuu katika mzunguko wa seli (alama za mpito, pointi za udhibiti R - pointi za kizuizi), ambayo yanaweza kutekelezwa athari mbaya za udhibiti, kuzuia seli kusonga kupitia mzunguko wa seli. Moja ya hatua hizi hudhibiti mpito wa seli hadi usanisi wa DNA, na nyingine hudhibiti mwanzo wa mitosis. Kuna hatua zingine zilizodhibitiwa za mzunguko wa seli.

Mpito wa seli kutoka kwa awamu moja ya mzunguko wa seli hadi nyingine hudhibitiwa kwa kiwango cha uanzishaji CDK zao baiskeli na vizuizi vya kinasi inayotegemea cyclin CKI. Inahitajika, vizuizi hivi vinaweza kuamilishwa na kuzuia mwingiliano wa CDK na baisikeli zao, na kwa hivyo mzunguko wa seli yenyewe. Baada ya mabadiliko katika hali ya nje au ya ndani, kiini kinaweza kuendelea kuenea au kuingia kwenye njia apoptosis .

Kuna vikundi viwili vya CKI: p21 protini za familia Na INK4 (kizuizi cha CDK4), wanachama ambao ndani ya familia wana mali sawa ya kimuundo. Familia ya p21 ya inhibitors inajumuisha protini tatu: p21 , p27 Na p57. Kwa sababu protini hizi zilielezewa kwa kujitegemea na vikundi kadhaa, majina yao mbadala bado yanatumiwa. Kwa hivyo, protini ya p21 pia inajulikana chini ya majina WAF1 (mwitu-aina p53 ulioamilishwa kipande 1), CIP1 (CDK2 kuingiliana protini 1), SDI1 (senescent inayotokana kiviza 1) na mda-6 (melanoma kuhusishwa jeni). Visawe vya p27 na p57 ni KIP1 (kinase inhibiting proteins 1) na KIP2 (kinase inhibiting proteins 2), mtawalia. Protini hizi zote zina umaalum mpana wa vitendo na zinaweza kuzuia anuwai CDK .

Kinyume chake, kundi la vizuizi vya INK4 ni mahususi zaidi. Ina protini nne: p15INK4B , p16INK4A , p18INK4C Na p19INK4D. Vizuizi vya familia vya INK4 hufanya kazi wakati wa awamu G1 mzunguko wa seli, kuzuia shughuli CDK4 kinase, hata hivyo ya pili bidhaa ya protini ya jeni INK4A - p19ARF, inaingiliana na sababu ya udhibiti MDM2 protini p53 na kuzima kipengele. Hii inaambatana na kuongezeka kwa utulivu p53 protini na kuacha

Mzunguko wa seli: udhibiti wa mpito kutoka G1- hadi S-awamu

Kabla ya kuanza kwa mzunguko wa seli p27 protini, kuwa katika mkusanyiko wa juu, huzuia uanzishaji protini kinase CDK4 au CDK6 cyclins D1 , D2 au D3. Chini ya hali kama hizi, seli hubaki ndani Awamu ya G0 au Awamu ya mapema ya G1 kabla ya kupokea kichocheo cha mitogenic. Baada ya msukumo wa kutosha, mkusanyiko wa inhibitor ya p27 hupungua dhidi ya historia ya ongezeko la maudhui ya intracellular ya cyclins D. Hii inaambatana na uanzishaji wa CDK na, hatimaye, phosphorylation. protini ya pRb, kutolewa kwa kuhusishwa kipengele cha unukuzi E2F na uanzishaji wa unukuzi wa jeni zinazolingana.

Wakati wa hatua hizi za mwanzo za awamu ya G1 ya mzunguko wa seli, mkusanyiko wa protini ya p27 bado uko juu sana. Kwa hiyo, baada ya kusitishwa kwa uhamasishaji wa mitogenic wa seli, maudhui ya protini hii hurejeshwa haraka kwa kiwango muhimu na kifungu zaidi cha seli kupitia mzunguko wa seli huzuiwa katika hatua ya G1 inayofanana. Urejeshaji huu unawezekana hadi awamu ya G1 katika maendeleo yake kufikia hatua fulani inayoitwa hatua ya mpito, baada ya hapo kiini kinajitolea kwa mgawanyiko, na kuondolewa kwa mambo ya ukuaji kutoka kwa mazingira haipatikani na kuzuia mzunguko wa seli. Ingawa kutoka hatua hii hadi seli hujitegemea kwa ishara za nje kugawanyika, huhifadhi uwezo wa kujidhibiti mzunguko wa seli.

Vizuizi vya CDK vya familia ya INK4 (p15 , p16 , p18 Na p19) kuingiliana na CDK4 kinasi Na CDK6. Protini p15 na p16 zimetambuliwa kama vikandamizaji uvimbe, na usanisi wao unadhibitiwa. protini ya pRb. Protini zote nne huzuia uanzishaji wa CDK4 na CDK6, ama kwa kudhoofisha mwingiliano wao na baisikeli au kwa kuzihamisha kutoka kwa tata. Ingawa protini za p16 na p27 zina uwezo wa kuzuia shughuli za CDK4 na CDK6, ya kwanza ina uhusiano mkubwa zaidi wa kinasi hizi za protini. Ikiwa mkusanyiko wa p16 huongezeka hadi kiwango ambacho huzuia kabisa shughuli za CDK4/6 kinase, protini ya p27 inakuwa kizuizi kikuu. CDK2 kinase .

Mapema katika mzunguko wa seli, seli zenye afya zinaweza kutambua na kujibu uharibifu wa DNA kwa kuzuia kuendelea kwa mzunguko wa seli katika awamu ya G1 hadi uharibifu urekebishwe. Kwa mfano, katika kukabiliana na uharibifu wa DNA unaosababishwa na mwanga wa ultraviolet au mionzi ya ionizing, p53 protini inaleta unukuzi p21 jeni la protini. Kuongezeka kwa mkusanyiko wake wa ndani huzuia uanzishaji wa CDK2 baiskeli E au A. Hii huzuia seli mwishoni mwa awamu ya G1 au awamu ya mapema ya S ya mzunguko wa seli. Kwa wakati huu, kiini yenyewe huamua hatima yake ya baadaye - ikiwa uharibifu hauwezi kuondolewa, huingia ndani apoptosis .

Kuna mifumo miwili ya udhibiti iliyoelekezwa tofauti G1/S- mpito: chanya na hasi.

Mfumo wa kudhibiti vyema kuingia katika awamu ya S ni pamoja na heterodimer E2F-1/DP-1 na kuiwasha cyclin kinase complexes .

Mfumo mwingine unazuia kuingia kwenye awamu ya S. Inawakilishwa na wakandamizaji wa tumor p53 Na pRB, ambayo inakandamiza shughuli za heterodimers E2F-1/DP-1.

Uenezi wa seli za kawaida hutegemea uwiano sahihi kati ya mifumo hii. Uhusiano kati ya mifumo hii inaweza kubadilika, na kusababisha mabadiliko katika kiwango cha kuenea kwa seli.

Mzunguko wa seli: udhibiti wa mpito kutoka G2 hadi M awamu

Majibu ya seli kwa uharibifu wa DNA yanaweza kutokea hapo awali mitosis. Kisha p53 protini inaleta usanisi wa kiviza p21, ambayo inazuia uanzishaji

CDK1 kinase cyclin B na kuchelewesha maendeleo zaidi ya mzunguko wa seli. Kifungu cha seli kupitia mitosis kinadhibitiwa kwa ukali - hatua zinazofuata hazianza bila kukamilika kamili kwa zile zilizopita. Baadhi ya vizuizi vimetambuliwa katika chachu, lakini homologues zao za wanyama bado hazijulikani. Kwa mfano, ilivyoelezwa protini za chachu BUB1 (zinazochipuka bila kuzuiwa na benomyl) Na MAD2 (upungufu wa kukamatwa kwa mitotic), ambayo hudhibiti uambatisho wa kromosomu zilizofupishwa kwenye spindle ya mitotiki ndani metaphase ya mitosis. Kabla ya mkusanyiko sahihi wa tata hizi kukamilika, protini ya MAD2 huunda tata na protini kinase CDC20 na kuiamilisha. CDC20, baada ya uanzishaji, protini za phosphorylates na, kwa sababu hiyo, huzuia zile za kazi zao ambazo huzuia mgawanyiko wa kila moja ya chromatidi mbili za homologous. cytokinesis .

Hitimisho

Majaribio ya mabadiliko yanayotegemea halijoto ya chachu na mistari ya seli ya mamalia yameonyesha kuwa tukio la mitosis huamuliwa na uanzishaji wa jeni fulani na usanisi wa RNA na protini maalum. Wakati mwingine mitosis inachukuliwa tu mgawanyiko wa nyuklia (karyokinesis), ambayo si mara zote hufuatana na cytotomy - malezi ya sehemu mbili. seli.
Kwa hivyo, kama matokeo ya mitosis, seli moja inabadilika kuwa mbili, ambayo kila moja ina nambari na sura ya chromosomes tabia ya aina fulani ya kiumbe, na, kwa hiyo, kiasi cha mara kwa mara cha DNA.
Umuhimu wa kibayolojia wa mitosis ni kwamba inahakikisha uthabiti wa idadi ya kromosomu katika seli zote za mwili. Wakati wa mchakato wa mitosis, DNA ya chromosomes ya seli ya mama inasambazwa kwa usawa kati ya seli mbili za binti zinazotokana nayo. Kama matokeo ya mitosis, seli zote za mwili, isipokuwa seli za ngono, hupokea habari sawa ya maumbile. Seli hizo huitwa somatic (kutoka kwa Kigiriki "soma" - mwili). mzunguko). Simu ya rununu mzunguko- hiki ni kipindi ... Mitotiki mzunguko ni pamoja na mitosis, pamoja na muda wa kupumzika (G0), postmitotic ( G1), syntetisk (S) na premitotic ( G2.... Kipindi cha postmitotic ( G1). Awamu G1- hili ndilo jambo kuu ...

Kwa kuwa katika mkusanyiko wa juu, huzuia uanzishaji wa protini kinase CDK4 au CDK6 na cyclins D1, au. Chini ya hali hizi, seli hubakia katika awamu ya G0 au awamu ya mapema ya G1 hadi inapopokea kichocheo cha mitogenic. Baada ya msukumo wa kutosha, mkusanyiko wa inhibitor ya p27 hupungua dhidi ya historia ya ongezeko la maudhui ya intracellular ya cyclins D. Hii inaambatana na uanzishaji wa CDK na, hatimaye, phosphorylation ya protini ya pRb, kutolewa kwa kipengele kinachohusika cha transcription E2F na. uanzishaji wa uandishi wa jeni zinazolingana.

Wakati wa hatua hizi za mwanzo za awamu ya G1 ya mzunguko wa seli, mkusanyiko wa protini ya p27 bado uko juu sana. Kwa hiyo, baada ya kusitishwa kwa uhamasishaji wa mitogenic wa seli, maudhui ya protini hii hurejeshwa haraka kwa kiwango muhimu na kifungu zaidi cha seli kupitia mzunguko wa seli huzuiwa katika hatua ya G1 inayofanana. Urejeshaji huu unawezekana hadi awamu ya G1 katika maendeleo yake kufikia hatua fulani, inayoitwa hatua ya mpito, baada ya hapo kiini kinajitolea kwa mgawanyiko, na kuondolewa kwa mambo ya ukuaji kutoka kwa mazingira hakuambatana na kizuizi cha mzunguko wa seli. Ingawa kutoka hatua hii hadi seli hujitegemea kwa ishara za nje kugawanyika, huhifadhi uwezo wa kujidhibiti mzunguko wa seli.

Mapema katika mzunguko wa seli, seli zenye afya zinaweza kutambua na kujibu uharibifu wa DNA kwa kuzuia kuendelea kwa mzunguko wa seli katika awamu ya G1 hadi uharibifu urekebishwe. Kwa mfano, katika kukabiliana na uharibifu wa DNA unaosababishwa na mwanga wa urujuanimno au mionzi ya ioni, protini ya p53 inaleta unukuzi wa jeni la protini ya p21. Kuongezeka kwa ukolezi wake wa ndani ya seli huzuia uanzishaji wa CDK2 na cyclins E au . Hii huzuia seli mwishoni mwa awamu ya G1 au awamu ya mapema ya S ya mzunguko wa seli. Kwa wakati huu, kiini yenyewe huamua hatima yake ya baadaye - ikiwa uharibifu hauwezi kuondolewa, huingia ndani