Các điểm kiểm soát chu kỳ tế bào và quá trình Apoptosis

Các điểm kiểm soát là cơ chế giám sát tạm dừng chu kỳ tế bào cho đến khi các bước quan trọng — chẳng hạn như sao chép DNA hoàn chỉnh hoặc gắn kết nhiễm sắc thể chính xác — được hoàn thành, và apoptosis là một dạng chết tế bào theo chương trình, có trật tự, loại bỏ các tế bào khi tổn thương không thể sửa chữa được. Cùng với nhau, chúng bảo vệ tính toàn vẹn của bộ gen và điều hòa số lượng tế bào.

Definition

Các điểm kiểm soát chu kỳ tế bào là các mạch giám sát điều hòa làm ngừng sự tiến triển của chu kỳ tế bào để đáp ứng với các sự kiện không hoàn chỉnh hoặc bị lỗi, trong khi apoptosis là một con đường chết tế bào được lập trình di truyền đặc trưng bởi sự co rút tế bào, ngưng tụ chromatin và phân mảnh thành các thể liên kết màng được loại bỏ mà không gây viêm.

Scope

Mục này mô tả các điểm kiểm soát chu kỳ tế bào chính (các điểm kiểm soát tổn thương DNA tại các chuyển tiếp G1/S và G2/M và điểm kiểm soát lắp ráp thoi phân bào trong quá trình nguyên phân), cách chúng làm ngừng chu kỳ, và cách apoptosis đóng vai trò là một số phận bổ sung khi việc ngừng và sửa chữa thất bại. Nó coi các điểm kiểm soát và chết tế bào theo chương trình là các chủ đề sinh học tế bào, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Key concepts

• Điểm kiểm soát tổn thương DNA
• Điểm kiểm soát G1/S (hạn chế)
• Điểm kiểm soát G2/M
• Điểm kiểm soát lắp ráp thoi phân bào (nguyên phân)
• Tín hiệu điểm kiểm soát và ngừng chu kỳ tế bào
• Apoptosis (chết tế bào theo chương trình)
• Tính toàn vẹn của bộ gen và ức chế khối u

Mechanisms

Hartwell và Weinert đã định nghĩa các điểm kiểm soát là các mạch điều khiển làm cho các sự kiện chu kỳ tế bào sau này phụ thuộc vào việc hoàn thành thành công các sự kiện trước đó; khi một vấn đề được phát hiện, các con đường tín hiệu ức chế hoạt động cyclin-CDK có liên quan và làm ngừng chu kỳ. Các điểm kiểm soát tổn thương DNA tại G1/S và G2/M trì hoãn quá trình sao chép hoặc nguyên phân cho đến khi các tổn thương được sửa chữa, và điểm kiểm soát lắp ráp thoi phân bào ngăn chặn kỳ sau cho đến khi mỗi tâm động được gắn kết chính xác vào thoi phân bào, như Elledge đã tổng hợp. Khi việc ngừng không thể giải quyết vấn đề, tế bào có thể bị loại bỏ bởi apoptosis — cái chết có trật tự, theo chương trình được Kerr, Wyllie và Currie định nghĩa hình thái học lần đầu tiên, trong đó tế bào co lại và phân mảnh thành các thể được thực bào mà không gây viêm. Mất kiểm soát điểm kiểm soát và apoptosis cho phép các tế bào bị tổn thương tăng sinh, một chủ đề lặp đi lặp lại trong sinh học ung thư được Vermeulen và các đồng nghiệp xem xét.

Clinical relevance

Các con đường điểm kiểm soát và apoptosis là nền tảng cho cách mô tả chức năng ức chế khối u và phản ứng điều trị, và sự thất bại của chúng có liên quan đến sự bất ổn định bộ gen và sự tăng sinh không kiểm soát. Mục này là một mô tả tham khảo về các cơ chế kiểm soát này và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Khái niệm điểm kiểm soát được Hartwell và Weinert trình bày vào năm 1989 từ di truyền học nấm men, định hình lại trật tự chu kỳ tế bào như những sự phụ thuộc bắt buộc hơn là thời gian cố định. Song song đó, mô tả về apoptosis của Kerr, Wyllie và Currie năm 1972 đã công nhận một chế độ chết tế bào riêng biệt, được điều hòa như một đối trọng bình thường với sự tăng sinh. Công trình phân tử tiếp theo, được Elledge tổng hợp, đã lập bản đồ các con đường tín hiệu kết nối việc cảm nhận tổn thương với việc ngừng chu kỳ tế bào và, khi cần thiết, với cái chết theo chương trình.

Key figures

• Leland Hartwell
• Stephen Elledge
• John Kerr
• Andrew Wyllie

Seminal works

• hartwell-weinert-1989
• kerr-1972
• elledge-1996

Frequently asked questions

Điểm kiểm soát chu kỳ tế bào là gì?

Điểm kiểm soát là một cơ chế giám sát tạm dừng chu kỳ tế bào cho đến khi một điều kiện quan trọng được đáp ứng — ví dụ như sao chép DNA hoàn chỉnh, sửa chữa tổn thương DNA hoặc gắn kết chính xác tất cả các nhiễm sắc thể vào thoi phân bào — để các sự kiện sau không bắt đầu trước khi các sự kiện trước đó được hoàn thành chính xác.

Apoptosis có liên quan đến chu kỳ tế bào như thế nào?

Apoptosis là một dạng chết tế bào theo chương trình có thể được kích hoạt khi việc ngừng điểm kiểm soát và sửa chữa không giải quyết được tổn thương; thay vì cho phép một tế bào bị lỗi phân chia, con đường này tháo dỡ nó một cách có trật tự, hoạt động như một cơ chế kiểm soát bổ sung về số lượng tế bào và tính toàn vẹn của bộ gen.