چک پوینت ها (مسیر های ارزیابی) چرخه سلولی

چک پوینت ها (مسیر های ارزیابی) چرخه سلولی

 

ارزیابی چرخه سلولی

 

چک پوینت ها، مکانیسم هایی در چرخه سلولی هستند که دو وظیفه اساسی دارند:

  1. باعث ایجاد وابستگی هایی به چرخه سلولی می شوند و این اطمینان راایجاد می کنند که تا اتمام یک رویداد پیشرونده، چرخه سلولی ادامه پیدا نکند.
  2. باعث اطمینان از طی شدن فرایند همانند سازی کروموزوم و تقسیم به شکل صحیح می شوند.
  • فرایندهای مسیر ارزیابی را می توان به ۳ بخش تقسیم بندی کرد:
  1. چک پوینت ها توسط حسگر های خود یک رویداد ویژه سلولی را بررسی می کنند.
  2. آبشار های پیام رسانی توسط این حسگر ها شکل می گیرند.
  3. یک اجرا کننده در زمان لازم مانع از ادامه چرخه سلولی شده و مسیر های ترمیم را برای رفع مشکل فعال می کند.

رشد، همانند سازی DNA، آسیب DNA، اتصال کینه توکور به دوک میتوزی و موقعیت دوک درون سلول، وقایعی از چرخه سلول هستند که توسط چک پوینت ها کنترل می شوند.

  • عملکرد نهایی چک پوینت های چرخه سلولی از طریق تنظیم فعالیت های CDK ها صورت می گیرد.

CDK ها (کینازهای وابسته به سایکلین) ، پروتئین کیناز های سرین/ترئونینی هستند که سوبستراهای کلیدی را فسفریله می‌کنند تا سنتز DNA و توسعه میتوز را تحریک کنند‌. زیر واحد های آنها تا قبل از اتصال به سایکلین های مربوط به خود، فعالیت ندارند. سایکلین ها در هر دو سطح سنتز و پروتئولیز وابسته به یوبیکوئیتین، به شدت تنظیم می‌شوند. اتصال به سایکلین باعث فعال شدن CDK ها می شود. همچنین فعالیت CDK ها می توانند توسط اتصال پروتئین های مهاری کوچک CKI و یا فسفریلاسیون تیروزین (که انتقال فسفات به سوبستراها را مهار می کند) ، به صورت منفی تنظیم شوند.

  • چک پوینت های عمده سلولی:

  1. کنترل اندازه سلول

تکثیر سلولی به دو فرایند رشد و تقسیم سلولی وابسته است. این دو فرایند با وجود اینکه کاملا از هم مجزا هستند ولی باید به صورت هماهنگ انجام شوند.

کنترل اندازه سلول در بسیاری از میکروارگانیسم های چند سلولی حیاتی است. در جانداران چند سلولی مثل مخمر جوانه زننده، بنظر می رسد که سرعت رشد و کنترل آن به سنتز پروتئین وابسته است و با توجه به میزان مواد مغذی موجود، طول G1 و اندازه بحرانی سلول ( اندازه ورود سلول به چرخه سلولی) تغییر می کند. در جانداران پیشرفته پرسلولی محدودیت مواد غذایی وجود ندارد؛ در نتیجه کنترل اندازه سلول توسط مسیر های القایی فاکتور های رشد همچون Ras، AMPK و Tor کنترل می شود. بنظر می رسد که این مسیر ها در هماهنگ کردن رشد و تقسیم سلولی نیز اهمیتی داشته باشند.

به طور کلی رشد و تقسیم سلولی در بیشتر سیستم ها در مرحله G1 سلولی تنظیم می شوند و در صورتی که سرعت سنتز ماکرومولکول ها کاهش پیدا کند، ورود سلول به چرخه سلولی نیز دچار تاخیر می شود.

  1. پاسخ به آسیب DNA

به طور کلی گستره وسیعی از آسیب های DNA توسط سلول ها شناسایی می شوند و پاسخ های متنوعی نیز بسته به مرحله ای از چرخه که سلول در آن قرار دارد، به این آسیب ها داده می شوند.
ورود سلول به میتوز پیش از همانند سازی کامل ژنوم می تواند وقایع زیر را به دنبال داشته باشد:
  1. تغییرات ژنتیکی ایجاد می شوند.
  2. تغییرات ایجاد شده مرگ سلول را به همراه خواهند داشت.
  3. در نتیجه از بین رفتن کنترل گر های رشد و تقسیم سلولی، سلول به سمت سرطانی شدن می رود.

هرگونه آسیبی که به DNA وارد شود، باید پیش از آغاز میتوز توسط سیستم پاسخ به آسیب DNA ترمیم شود. تا زمانی که این ترمیم ها صورت بگیرند؛ چرخه سلولی متوقف می شود. این توقف بسته به اینکه آسیب پیش از شروع چرخه سلولی و یا در حین آن صورت بگیرد؛ می تواند در مرحله G1، S و یا G2 باشد. البته در جانداران پرسولی پاسخ همیشه ترمیمی نیست و در صورت آسیب شدید به DNA سلول وارد مسیر آپاپتوز می شود.

تعیین آسیب به DNA  توسط یک جفت پروتئین کیناز همولوگ به نام های ATM و ATR انجام می شود. این پروتئین ها نیز با به کار گیری پروتئین های آداپتور و همچنین پروتئین های Chk1 و Chk2 باعث ترمیم و یا آپاپتوز سلول می شوند. Chk2/Chk1 با مهار Cdc25 باعث مهار CDK ها و توقف چرخه سلولی می شوند. Chk2/Chk1 همچنین P53  را فسفریله می کنند. P53 خود باعث القای آپاپتوز و همچنین افزایش بیان P21 و CKI می شود و در نتیجه چرخه متوقف می گردد. این پروتئین ها، مکانیسم های دیگری را نیز جهت ترمیم DNA به کار می گیرند.

  • به فلوچارت ۱ توجه کنید.
  1. چک پوینت تجمع دوک

وظیفه این چک پوینت جلوگیری از آغاز ناکامل آنافاز می باشد. یوبی کوئیتیناسیون سکورین با واسطه APC/C(Cdc20) و تجزیه بعدی آن برای فعال شدن سپاراز و آغاز آنافاز لازم است. اگر کروموزوم ها به شکلی صحیح به دوک میتوزی متصل نشده باشند؛ این چک پوینت با استفاده از Mad2 و دیگر پروتئین ها، APC/C(Cdc20) را تنظیم و از جدا شدن کرموزوم ها ممانعت می کند.

  1. چک پوینت موقعیت دوک

برای تولید دو سلول دختری یکسان، مهم است که جایگاه تقسیم هسته با سیتوکینز هماهنگ باشد. در صورتی که سیتوکینز به نحوی رخ دهد که اطلاعات ژنتیکی ناقص به سلول دختری منتقل شوند؛ سلول های ایجاد شده یا کروموزوم اضافی دارند و یا کروموزومی را از دست داده اند. وقتی دوک در محل نامناسبی قرار می گیرد؛ این چک پوینت با چلوگیری از غیرفعال شدن CDK میتوزی، به سلول فرصتی مجدد می دهد تا دوک را پیش از جدا شدن دوک و سیتوکینز در محل مناسب قرار دهد.

#سلولی۳

مطالب بیشتر..

گردآوری: نیلوفر فرسیو

منابع:

  1. کتاب زیست شناسی سلولی و مولکولی لودیش، ویرایش هفتم، جلد دوم، فصل نوزدهم: تنظیم چرخه سلولی یوکاریوتی
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4990352/#:~:text=Cell%20cycle%20checkpoints%20are%20surveillance,their%20accurate%20segregation%20at%20mitosis.
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *