skanuj0007

w których liczba komórek w cyklu komórkowym jest wysoka, może dochodzić do 5-7 %. Natomiast w większości tkanek, w których liczba komórek w cyklu jest niewielka, wskaźnik mitotyczny <1%.

Endoreduplikacja, endomitoza i brak cytokinezy

W szczególnych warunkach fizjologicznych oraz niektórych patologicznych cykl komórko-jyy może wykazywać pewne modyfikacje. Przykładami takich modyfikacji cyklu mogą być ' endoreduplikacja, endomitoza i kariokineza-hez^atlokinezy.j

„.Endoreduplikacja jest odmianą cyklu komórkowego, w której pojawia się-replikacja.pbfA w fazie S, jednak bez następowej mitozy.. W wyniku endoreduplikacji ilość DNA ulega zwiększeniu, co prowadzi do powstawania jąder poliploidalnych. Endoreduplikacja zachodzić może fizjologicznie w_ chondroćytaćh lub- komórkach trofoblastu, a w warunkach chorobowych, np. w komórkach nowotworowych.

_Endomitoza uważana jest za odmianę cyklu komórkowego, w którym istnieje replikacja DNA, częściowa kondensacja chromosomów oraz ich podział na oddzielne chromatydy siostrzane w obrębie zachowanej otoczki jądrowej: W wyniku endomitozy zwiększa się liczba chromosomów w jądrze, ale liczba jąder (i liczba komórek) w tkance pozostaje nie zmieniona/Istnienie endomitozy jest jednak poddawane w wątpliwość.

^Brak cytokinezy (po normalnej kariokinezie) może zachodzić fizjologicznie w komórkach wątfolJyluB'wTiomóriach trofoblastu. W jej wyniku powstają komórki-dwu- lub. wielojądrowe. —T1T modyfikabja~cykłu"komórkowego może być także wywoływana sztucznie przy pomocy' cytoch^azyny_BJub estrów forbolu.

Deterministyczna i probabilistyczna teoria cyklu komórkowego

Istnieją dwie koncepcje objaśniające wchodzenie komórek do cyklui ich przechodzenie przez cykl: deterministyczna i probabilistyczna. Koncepcja deterministyczna zakłada brak przypadkowości przy przechodzeniu komórek przez cykl, a tym samym zależność propter hoc między kolejnymi fazami cyklu. Według tej koncepcji każda faza cyklu komórkowego określa możliwość pojawienia się i czas trwania następnej fazy. Teoria ta opiera się na wynikach badań biochemicznych, a w szczególności na kolejności pojawiania się w czasie cyklu makrocząsteczek (przede wszystkim białek). Natomiast analiza kinematograficzna czasu międzypodziałowego licznych komórek hodowanych in vitro doprowadziła do skonstruowania teorii probabilistycznej cyklu komórkowego. Według koncepcji probabilistycznej cały cykl składa się z deterministycznego stanu B komórki (stan ten obejmuje część fazy Gj, fazę S, fazę G₂ i mitozę) oraz probabilistycz-' nego stanu A (odpowiada części fazy G]) komórki. Stan B jest stosunkowo stabilny i trwa t_B czasu. Stan A jest natomiast stanem oczekiwania komórki na wejście w stan B. Przejście komórki ze stanu A do stanu B dokonuje się z prawdopodobieństwem P niezależnym od czasu. Z punktu widzenia tej koncepcji komórki fazy G₀ znajdują się zatem w stanie A mającym bardzo niską wartość P. Przechodzenie z A do B jest przypadkowe, a liczbę komórek obu stanów można opisać funkcją wykładniczą.

Regulacja mitozy i cyklu komórkowego

Regulacja cyklu komórkowego odbywa się przez uruchamianie kaskadowych reakcji fosforylacji i defosforylacji białek. Fosforylacja jest katalizowana przez różnorodne kinazy białkowe,

1

s

si

j§H§g£:

a defosforylacja przez fosfatazy. Substratami kinaz białkowych sąróżne białka jądra i cytoplazmy, a najczęściej fosfory lowanymi aminokwasami tych białek są tyrozyna i treonina. Aktywacja kinaz zachodzi w dwóch krytycznych przedziałach czasowych cyklu komórkowego: pod koniec fazy G₂ (co prowadzi do przejścia G₂ —» M, tj. zapoczątkowanie mitozy) oraz w fazie G₁ (co prowadzi do przejścia Gi —> 5, tj. zapoczątkowanie syntezy DNA).

Regulacja wejścia w mitozę. Przejście z późnej fazy G₂ do fazy M dokonuje się przez aktywację kinazy fazy M, która znana jest także z badań oocytów Xenopus jako czynnik wywołujący dojrzewanie (ang. MPF - maturation promoting factor). Nazwa MPF wywodzi się stąd, że czynnik ten wstrzyknięty do oocytu I rzędu zahamowanego w profazie mejozy I powoduje dojrzewanie takiej komórki, tj. kończenie mejozy I i wejście w mejozę U. W warunkach naturalnych oocyty I rzędu nie mają aktywności MPF. Pod wpływem progesteronu MPF jest potranslacyjnie aktywowany, co doprowadza do zakończenia mejozy I. W oocycie II rzędu MPF jest znów nieczynny, ponieważ jest związany z białkiem nazywanym czynnikiem cytostatycznym (ang. CSF - cytostatic factor). Po zapłodnieniu następuje dysocjacja CSF od MPF, który uaktywnia się ponownie. Aktywność MPF pojawia się zatem cyklicznie przed każdą mitozą.

Kinaza fazy M, czyli MPF jest heterodimerem białkowym składającym się z białka o masie 34 kD (białko p34) i białka o masie 45 kD (cyklina).

Białko p34. Jest fosfobiałkiem - kinaząfosforylującą reszty seryny i treoniny wielu białek. Ilość cząsteczek p34 jest stała w czasie cyklu komórkowego. W komórkach drożdży - S. pombe, p34 jest kodowane przez jeden z genów cyklu komórkowego - gen cdc2. Białko p34 przejawia aktywność kinazy wtedy, kiedy występuje w kompleksie z cykliną. Dlatego też enzym ten zaliczany jest do grupy kinaz CDK (ang. cyklin dependent kinase, tj. kinaza zależna od cykliny).

Cykliny. Istnieją w komórkach wielu organizmów jako cykliny A i B oraz C, D i E. W czasie cyklu komórkowego począwszy od wczesnej fazy G_lP cykliny A są syntetyzowane de novo i dlatego ich stężenie w komórkach rośnie w miarę upływu cyklu. Cykliny C, D i E są także syntetyzowane w tym czasie, a cyklina B jest syntetyzowana w fazie G₂. Maksymalne stężenie cyklin występuje w metafazie/anafazie mitozy, po czym ulega ono obniżeniu wskutek ich trawienia przez proteazy.

Kinaza fazy M (MPF). W oocytach Xenopus cyklina B jest pochodzenia matczynego, a de novo jest syntetyzowana cyklina A. W fazie G₂ cyklina A (i B) tworzy kompleks z p34. Powstaje w ten sposób kinaza fazy M, czyli MPF. W takim kompleksie p34 ma właściwość kinazy, a cyklina nadaje kompleksowi powinowactwo do substratu. W fazie S powstają dalsze kompleksy p34-cy-klina, ale tylko z cykliną A, a w fazie G₂ powstają kompleksy zawierające cyklinę B.

Kompleks p34-cyklina jest początkowo nieaktywny jako kinaza. Aktywacja następuje po kolejnych fosforylacjach i defosforylacji reszt tyrozynowych i treoninowych cząsteczek p34 i cykliny. Najpierw w cząsteczce p34 sąfosforylowane dwie reszty aminokwasowe, a w cząsteczce cykliny jedna. W następnym etapie defosforylacja (przez białko p80 - produkt genu cdc25) jednej reszty aminokwasowej cząsteczki p34 uaktywnia kompleks jako kinazę, która rozpoczyna kaskadę fosforylacji białek.

Regulacja fazy Gi/S. Regulacja fazy S odbywa się przez 1) kontrolę przechodzenia komórki G!->S oraz 2) kontrolę zakończenia syntezy DNA. Przypuszcza się, że białko p34 może łączyć się w fazie Gi główriie z cykliną A, D lub E, dając kompleks kinazy podobny do kompleksu kinazy fazy M. Taki kompleks białka p34 i cyklin nazywany jest kinazą fazy S. Aktywność takiej kinazy

351