Celý buněčný cyklus je řízen systémem kontrolních bodů. Kontrolní bod buněčného cyklu reguluje kritické procesy a fázové přechody, ke kterým dochází v buněčném cyklu.
Co je kontrolní bod buněčného cyklu?
Celý buněčný cyklus je řízen řídicím systémem. Kontrolní bod buněčného cyklu reguluje kritické procesy a fázové přechody, ke kterým dochází v buněčném cyklu. Sekvence fyziologických událostí v buňkách, které mají jádro, se nazývá buněčný cyklus. K tomu dochází jako cyklus, který začíná po dělení jedné buňky a iniciuje další. Skládá se z interfáze a mitózy. V tomto procesu se mateřská buňka rozdělí na dvě dceřiné buňky, ve kterých opět začíná interfáza. The gen přítomná aktivita reguluje metabolismus rostoucí buňky, zatímco v jádře buňky se vyvíjí jádro. Mezifáze je delší ze dvou a poté se mění na mitózu. Je opět rozdělena do různých fází. Jedná se o fázi G1, ve které buňka roste a je připraveno zdvojnásobení chromozomů, fáze S, ve které chromozomy dvojitá fáze a fáze G2, ve které buňka pokračuje růst a další mitóza je připravena. Celý tento cyklus je řízen molekulárním řídicím systémem. Zde se spouštějí a kontrolují události buněk, které zprostředkovávají signály zastavení a pokračování ve formě kontrolních bodů. Kontrolní bod tedy analyzuje kritické procesy a fázové přechody, ke kterým dochází v buněčném cyklu. Slouží k ochraně integrity genetického materiálu a zajišťují, aby se buňka nedegenerovala. Kritickým procesem může být například situace, kdy v metafázi dochází k segregaci chromozomů. Metafáze představuje druhou fázi dělení buněk, známou jako mitóza a meióza. V metafázi jádro a jaderná obálka ustupují. Během tohoto procesu se vytvoří typická struktura, která se nazývá klášter. Chromosomes se během této fáze významně liší.
Funkce a úkol
Kontrolní body buněčného cyklu jsou stanoveny ve dvou fázích. Jedná se o mezifázi s kontrolními body G1 a G2 a mitotickou fázi. Během první dochází ke zvýšené jaderné aktivitě a je s ní spojeno zvýšené riziko poškození DNA karcinogeny, jako jsou ty vyvolané UV zářením. To zase může vést na zhoubné nádory. Různé toxiny, drogy, zde mohou také působit choroby jedy z prostředí a toxiny. V mezifázi, specializované Proteinů jsou vytvořeny tak, aby působily proti takovým vadám, detekovaly je a bránily buňce v přechodu do jiné fáze v kontrolním bodě. Buněčná smrt je poté indukována apoptózou. Obrazně můžeme hovořit o kontrolované sebevraždě buňky, která na rozdíl od smrti buňky např. Mechanickým poškozením vyvolá zánětlivou reakci a neuvolní cytoplazmu. Na tomto kontrolním bodě se rozhoduje, zda se buňka rozdělí nebo ne. Většina buněk v lidském těle je ve stavu, že se buňka již nedělí. Pokud v tomto kontrolním bodě není žádný další signál, buňka opustila cyklus a již se nedělí. Poté se přepne do fáze G0. Molekulární kontrolní mechanismy probíhají během kontroly buněčného cyklu. V mezifázi se jedná o formaci Proteinů 53 a 21 a BAX. Protein 53 má zásadní význam pro řízení integrity DNA. Je také označován jako „strážce“ genomu. V biologickém procesu, při kterém se genetická informace z řetězce DNA přenáší na RNA, působí protein jako transkripční faktor, který při poškození zvyšuje DNA a způsobuje expresi nádorových supresorových genů. Pro buněčný cyklus obratlovců je také nezbytný protein 21, takzvaný inhibitor CDK, který blokuje buňku fázovými přechody, aby umožnil enzymy pro opravu DNA dostatečný čas například k potlačení růstu rakovina buňky nebo opravit různé genetické vady. BAX je zase protein, který funguje jako kofaktor proteinu 53. Monitoruje apoptózu buňky. Na druhém kontrolním bodě buněčného cyklu, ve fázi mitózy, dochází v metafázi k segregaci chromozomů. Toto je vždy kritický okamžik, protože například neúplná segregace vede k somatickým numerickým chromozomálním aberacím. Je známo, že lidská somatická buňka má 46 chromozomy.Tento stav se nazývá euploidie. Když se vytvoří abnormalita, mohou se množit chromozomy. Pak mluvíme o polyploidii. Lidský život není za těchto podmínek možný. Protože počet chromozomů opět neodpovídá haploidní sadě (n = 23), dochází k defektní separaci chromozomů nebo sesterských chromatid. Nemoc s tím spojená je trizomie 21. Ve fázi mitózy správná distribuce mezi mateřskými a dceřinými buňkami je zajištěno. Fáze mitózy je proto vřetenovým kontrolním bodem. To s sebou nese řídicí mechanismus vřetena založený na skutečnosti, že chromozomy nejsou odděleny, dokud nedojde ke správnému připojení mikrotubulů ke kinetochorům. Přesná sekvence událostí během mitotické fáze ještě nebyla přesně prozkoumána. Lékaři předpokládají interakci Proteinů s kinetochórem a připojenými mikrotubuly vřetenového aparátu.
Nemoci a poruchy
Pokud jsou narušeny kontrolní body buněčného cyklu, rakovina buňky se mohou tvořit například. The rakovina buňka vzniká transformací normální buňky na abnormální. Ve zdravém imunitní systémje buňka rozpoznána a zničena. Pokud se tak nestane, vytvoří se nádor. Pokud buňka zůstane na původním místě, nazývá se to benigní nádor. To lze eliminovat. Buňky maligního nádoru jsou naopak schopné poškodit jiné orgány a buňky, mohou narušit metabolismus a tvořit se metastáz. Na rozdíl od normálních buněk se rakovinné buňky mohou dělit nekonečně, a proto je také obtížné je léčit.
