Fase dan Regulasi Siklus Sel

Siklus sel eukariotik dibagi menjadi empat fase berurutan — G1, S, G2, dan M — dan progresinya didorong serta diatur waktunya oleh aktivitas periodik kinase tergantung siklin. Topik ini mencakup apa yang terjadi di setiap fase, bagaimana sel berkomitmen secara ireversibel untuk membelah pada titik restriksi, dan bagaimana sintesis serta penghancuran siklin mengatur ritme siklus.

Definition

Fase siklus sel adalah interval berturut-turut — G1, S (sintesis DNA), G2, dan M (mitosis dan sitokinesis) — yang dilalui oleh sel yang membelah, dengan waktu dan urutannya diatur oleh aktivitas berosilasi kinase tergantung siklin yang terikat pada siklin spesifik fase.

Scope

Entri ini menjelaskan interfase (G1, S, G2) dan fase M, mesin kontrol molekuler siklin dan kinase tergantung siklin, keadaan istirahat G0, dan titik restriksi (start) di mana sel berkomitmen untuk membelah. Ini memperlakukan struktur fase dan regulasinya sebagai topik biologi sel, bukan sebagai instruksi klinis.

Key concepts

• Fase G1 (pertumbuhan sel)
• Fase S (replikasi DNA)
• Fase G2 (persiapan untuk mitosis)
• Fase M (mitosis dan sitokinesis)
• Keadaan diam G0
• Titik restriksi / Start
• Siklin dan kinase tergantung siklin (CDK)
• Inhibitor CDK dan aktivasi CDK
• Faktor pendorong pematangan (MPF)

Mechanisms

Setiap fase diatur oleh aktivitas kinase tergantung siklin (CDK), enzim yang aktif secara katalitik hanya ketika terikat pada siklin pengatur. Siklin disintesis dan kemudian didegradasi secara tiba-tiba dengan cara spesifik fase — pertama kali ditunjukkan untuk siklin bulu babi yang dihancurkan pada setiap pembelahan (Evans dan rekan, 1983) — sehingga aktivitas CDK naik dan turun dalam gelombang. Kompleks siklin-CDK yang berbeda memicu transisi yang berbeda: kompleks G1/S mengikat sel untuk mereplikasi DNA-nya pada titik restriksi, kompleks fase-S melisensikan dan memicu asal replikasi, dan CDK1 fase-M (kinase mitotik universal yang diidentifikasi oleh Nurse) mendorong masuknya ke mitosis. Sintesis Morgan membingkai CDK sebagai mesin dan jam yang menggerakkan dan mengatur waktu transisi ini, sementara deregulasi mereka, yang ditinjau oleh Vermeulen dan rekan, adalah ciri khas kanker.

Clinical relevance

Struktur fase dan regulasi CDK memberikan dasar konseptual untuk menggambarkan proliferasi sel, dasar pemikiran di balik agen antikanker yang menargetkan siklus sel, dan makna penanda proliferasi dalam analisis jaringan. Entri ini adalah deskripsi referensi tentang kontrol siklus normal dan yang tidak diatur dan tidak memberikan panduan diagnostik atau pengobatan.

History

Model fase (G1, S, G2, M) ditetapkan oleh studi pelabelan sintesis DNA pada pertengahan abad ke-20. Dasar molekuler berasal dari dua jalur yang menyatu: identifikasi genetik kinase mitotik universal pada ragi (Nurse) dan penemuan biokimia siklin sebagai protein yang penghancuran periodiknya mengatur waktu siklus (Evans, Hunt, dan rekan, 1983). Hadiah Nobel 2001 mengakui karya ini.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apa itu titik restriksi?

Titik restriksi (disebut Start pada ragi) adalah titik kontrol di akhir G1 setelah itu sel berkomitmen untuk menyelesaikan siklus secara independen dari sinyal pertumbuhan eksternal; sebelumnya, sel dapat beralih ke keadaan istirahat G0.

Apa fungsi siklin dan CDK?

Kinase tergantung siklin adalah enzim yang memfosforilasi protein target untuk mendorong transisi siklus sel, tetapi mereka aktif hanya ketika terikat pada siklin; karena siklin dibuat dan dihancurkan secara periodik, aktivitas CDK berosilasi dan mengatur waktu setiap fase.