कोशिका चक्र के चरण और विनियमन

यूकैरियोटिक कोशिका चक्र को चार क्रमिक चरणों — G1, S, G2, और M — में विभाजित किया गया है, और इनके माध्यम से प्रगति साइक्लिन-निर्भर किनेसेस की आवधिक गतिविधि द्वारा संचालित और समयबद्ध होती है। यह विषय बताता है कि प्रत्येक चरण में क्या होता है, कैसे कोशिकाएं प्रतिबंध बिंदु पर अपरिवर्तनीय रूप से विभाजन के लिए प्रतिबद्ध होती हैं, और कैसे साइक्लिन संश्लेषण और विनाश चक्र की लय निर्धारित करते हैं।

Definition

कोशिका चक्र के चरण क्रमिक अंतराल हैं — G1, S (डीएनए संश्लेषण), G2, और M (माइटोसिस और साइटोकाइनेसिस) — जिनके माध्यम से एक विभाजित कोशिका गुजरती है, जिसका समय और क्रम चरण-विशिष्ट साइक्लिन से बंधे साइक्लिन-निर्भर किनेसेस की दोलनशील गतिविधि द्वारा नियंत्रित होता है।

Scope

यह प्रविष्टि इंटरफ़ेज़ (G1, S, G2) और M चरण, साइक्लिन और साइक्लिन-निर्भर किनेसेस की आणविक नियंत्रण मशीनरी, G0 विश्राम अवस्था, और प्रतिबंध (प्रारंभ) बिंदु का वर्णन करती है जिस पर कोशिकाएं विभाजन के लिए प्रतिबद्ध होती हैं। यह चरण संरचना और इसके विनियमन को कोशिका-जीव विज्ञान के विषय के रूप में मानता है, न कि नैदानिक निर्देश के रूप में।

Key concepts

• G1 चरण (कोशिका वृद्धि)
• S चरण (डीएनए प्रतिकृति)
• G2 चरण (माइटोसिस की तैयारी)
• M चरण (माइटोसिस और साइटोकाइनेसिस)
• G0 निष्क्रिय अवस्था
• प्रतिबंध बिंदु / प्रारंभ
• साइक्लिन और साइक्लिन-निर्भर किनेसेस (CDKs)
• CDK अवरोधक और CDK सक्रियण
• परिपक्वता-प्रेरक कारक (MPF)

Mechanisms

प्रत्येक चरण साइक्लिन-निर्भर किनेसेस (CDKs) की गतिविधि द्वारा नियंत्रित होता है, जो एंजाइम हैं जो केवल एक नियामक साइक्लिन से बंधे होने पर उत्प्रेरक रूप से सक्रिय होते हैं। साइक्लिन का संश्लेषण होता है और फिर चरण-विशिष्ट तरीके से अचानक अवक्रमित हो जाते हैं — पहली बार समुद्री अर्चिन साइक्लिन के लिए दिखाया गया था जो प्रत्येक क्लीवेज विभाजन पर नष्ट हो जाता है (इवांस और सहकर्मी, 1983) — इसलिए CDK गतिविधि तरंगों में बढ़ती और गिरती है। विभिन्न साइक्लिन-CDK कॉम्प्लेक्स विभिन्न संक्रमणों को ट्रिगर करते हैं: G1/S कॉम्प्लेक्स कोशिका को प्रतिबंध बिंदु पर अपने डीएनए की प्रतिकृति बनाने के लिए प्रतिबद्ध करते हैं, S-चरण कॉम्प्लेक्स प्रतिकृति मूलों को लाइसेंस और फायर करते हैं, और M-चरण CDK1 (नर्स द्वारा पहचाना गया सार्वभौमिक माइटोटिक किनेज) माइटोसिस में प्रवेश को संचालित करता है। मॉर्गन का संश्लेषण CDKs को उन इंजनों और घड़ियों के रूप में प्रस्तुत करता है जो इन संक्रमणों को शक्ति और समय दोनों प्रदान करते हैं, जबकि उनके विनियमन में गड़बड़ी, जिसका वर्म्यूलन और सहकर्मियों द्वारा पुनरावलोकन किया गया है, कैंसर की एक पहचान है।

Clinical relevance

चरण संरचना और CDK विनियमन कोशिका प्रसार का वर्णन करने के लिए वैचारिक आधार प्रदान करते हैं, कोशिका-चक्र-लक्षित कैंसर-रोधी एजेंटों के पीछे का तर्क, और ऊतक विश्लेषण में प्रसार मार्करों का अर्थ। यह प्रविष्टि सामान्य और अनियमित चक्र नियंत्रण का एक संदर्भ विवरण है और नैदानिक या उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

चरण मॉडल (G1, S, G2, M) डीएनए संश्लेषण के मध्य-बीसवीं सदी के लेबलिंग अध्ययनों द्वारा स्थापित किया गया था। आणविक आधार दो अभिसारी पंक्तियों से आया: खमीर में सार्वभौमिक माइटोटिक किनेज (नर्स) की आनुवंशिक पहचान और साइक्लिन की जैव रासायनिक खोज उन प्रोटीनों के रूप में जिनकी आवधिक विनाश चक्र को समयबद्ध करता है (इवांस, हंट, और सहकर्मी, 1983)। 2001 के नोबेल पुरस्कार ने इस कार्य को मान्यता दी।

Key figures

• Paul Nurse
• Timothy Hunt
• David Morgan
• Arthur Pardee

Seminal works

• nurse-1990
• evans-1983
• morgan-1997

Frequently asked questions

प्रतिबंध बिंदु क्या है?

प्रतिबंध बिंदु (खमीर में स्टार्ट कहा जाता है) G1 के अंत में एक नियंत्रण बिंदु है जिसके बाद एक कोशिका बाहरी वृद्धि संकेतों से स्वतंत्र रूप से चक्र को पूरा करने के लिए प्रतिबद्ध होती है; इससे पहले, कोशिकाएं आराम करने वाली G0 अवस्था में जा सकती हैं।

साइक्लिन और CDKs क्या करते हैं?

साइक्लिन-निर्भर किनेसेस एंजाइम हैं जो कोशिका-चक्र संक्रमणों को चलाने के लिए लक्ष्य प्रोटीन को फॉस्फोराइलेट करते हैं, लेकिन वे केवल एक साइक्लिन से बंधे होने पर सक्रिय होते हैं; क्योंकि साइक्लिन आवधिक रूप से बनते और नष्ट होते हैं, CDK गतिविधि दोलन करती है और प्रत्येक चरण का समय निर्धारित करती है।