Клеточный цикл и деление
Клеточный цикл — это упорядоченная последовательность событий, в ходе которых клетка удваивает свое содержимое и делится на две дочерние клетки. Этот раздел охватывает основные аспекты прохождения клетками интерфазы и деления, регулирования и контроля этого процесса, а также того, как две основные формы ядерного деления — митоз и мейоз — производят соматические и половые клетки соответственно.
Definition
Клеточный цикл — это повторяющаяся серия фаз — интерфаза (G1, S, G2), за которой следует митотическая фаза (M) — в ходе которой эукариотическая клетка растет, реплицирует свою ДНК и распределяет свой геном и цитоплазму между двумя дочерними клетками, регулируемая осциллирующей активностью циклин-зависимых киназ и контрольными точками.
Scope
Раздел охватывает четыре фазы эукариотического клеточного цикла (G1, S, G2, M), механизм циклинов и циклин-зависимых киназ, который управляет прогрессией, контрольные точки, поддерживающие целостность генома, механику митоза и цитокинеза, редукционное и эквационное деления мейоза, а также программируемую клеточную смерть как дополнительный механизм контроля численности клеток. Эти темы рассматриваются как структурные и регуляторные аспекты клеточной биологии, а не как клинические рекомендации.
Sub-topics
Key concepts
- Интерфаза (G1, S, G2) и М-фаза
- Циклины и циклин-зависимые киназы (CDK)
- Репликация ДНК и сегрегация хромосом
- Контрольные точки клеточного цикла
- Точка рестрикции и приверженность делению
- Митоз против мейоза
- Программируемая клеточная смерть (апоптоз)
Mechanisms
Прогрессия по циклу обусловлена периодической активацией циклин-зависимых киназ, активность которых возрастает и падает по мере синтеза, а затем разрушения их регуляторных партнеров — циклинов. Нерс (Nurse) и его коллеги показали, что одна CDK (Cdc2/CDK1) действует как универсальный триггер для вступления в митоз у эукариот, в то время как синтез Моргана (Morgan) рассматривает CDK как двигатели и часы цикла. Хартвелл (Hartwell) и Вайнерт (Weinert) определили контрольные точки как управляющие цепи, которые останавливают цикл до завершения предыдущих этапов — таких как полная репликация ДНК или правильное прикрепление хромосом — обеспечивая тем самым, что события происходят в правильном порядке. Биология рака, рассмотренная Вермюленом (Vermeulen) и его коллегами, иллюстрирует, как дерегуляция этих механизмов контроля лежит в основе неконтролируемой пролиферации.
Clinical relevance
Понимание клеточного цикла лежит в основе описания пролиферации, обновления тканей и анеуплоидии в науках о здоровье, а также концептуализации действия многих противораковых агентов на делящиеся клетки. Этот раздел описывает нормальное и дерегулированное деление клеток на справочном уровне и не является основой для принятия диагностических или лечебных решений.
History
Современное понимание клеточного цикла возникло в конце двадцатого века благодаря генетике дрожжей и биохимии яиц морских беспозвоночных: работа Нерса (Nurse) над дрожжами деления выявила универсальную митотическую киназу, открытие циклинов объяснило ее периодическую активацию, а концепция контрольных точек Хартвелла (Hartwell) и Вайнерта (Weinert) объяснила, как обеспечиваются порядок и точность. Нобелевская премия по физиологии или медицине 2001 года была присуждена Хартвеллу, Ханту (Hunt) и Нерсу за эти открытия.
Key figures
- Leland Hartwell
- Paul Nurse
- Timothy Hunt
- David Morgan
Related topics
Seminal works
- hartwell-weinert-1989
- nurse-1990
- morgan-1997
Frequently asked questions
- Какие фазы клеточного цикла существуют?
- Интерфаза включает G1 (рост), S (синтез ДНК) и G2 (рост и подготовка), за ней следует М-фаза, в которой ядро делится путем митоза, а клетка делится путем цитокинеза; неделящиеся клетки могут находиться в состоянии покоя, называемом G0.
- Чем клеточный цикл отличается от клеточного деления?
- Клеточный цикл — это вся повторяющаяся последовательность, через которую проходит клетка между делениями, тогда как клеточное деление (митоз с цитокинезом или мейоз) — это часть М-фазы, в которой одна клетка становится двумя или, в случае мейоза, четырьмя.