Come viene controllato il ciclo cellulare in celle normali

Nelle cellule normali, il controllo degli eventi del ciclo cellulare avviene principalmente in due modi: i checkpoint del ciclo cellulare e i regolatori del ciclo cellulare. Punti di controllo del ciclo cellulare sono gli stadi del ciclo cellulare eucariotico che esaminano sia gli stimoli interni che quelli esterni per determinare la progressione del ciclo cellulare allo stadio successivo. Regolatori del ciclo cellulare consentire il verificarsi del ciclo cellulare in modo sequenziale. 

Il ciclo cellulare è la serie di eventi che si verificano durante il ciclo di vita di una cellula. I tre eventi sequenziali del ciclo cellulare sono interfase, fase mitotica e citochinesi. Durante l'interfase, gli organelli, le proteine ​​e altre molecole necessarie per la replicazione del DNA raddoppiano nelle loro quantità. Durante la fase mitotica, si verifica la divisione del nucleo. Durante la citochinesi, la divisione del citoplasma che circonda i due nuclei figlia causa la formazione di due cellule figlie. Tutti gli eventi del ciclo cellulare devono essere strettamente controllati al fine di garantire una corretta divisione cellulare. Pertanto, una cella deve passare attraverso diversi cicli di checkpoint per passare alla fase successiva. Questi checkpoint sono descritti in questo articolo.

Aree chiave coperte

1. Cos'è il ciclo cellulare
     - Definizione, fasi, funzione
2. Come viene controllato il ciclo cellulare in celle normali
    - Controllo del ciclo cellulare attraverso i checkpoint

Termini chiave: ciclo cellulare, punti di controllo, ciclina, citochinesi, interfase, fase mitotica

Cos'è il ciclo cellulare

Il ciclo cellulare è la serie di eventi che avvengono all'interno della cellula, portando alla divisione della cellula in due cellule figlie identiche. Le tre fasi del ciclo cellulare sono interfase, fase mitotica e citochinesi. Generalmente, la mitosi è il tipo di divisione cellulare che si verifica durante il ciclo cellulare. La mitosi risulta in due cellule figlie identiche alla cellula madre. Le cellule della figlia consistono della stessa quantità di materiale genetico, organelli e altre molecole in quella della cellula madre. Le fasi del ciclo cellulare sono mostrate in Figura 1.

Figura 1: Ciclo cellulare

Interphase

La prima fase del ciclo cellulare è l'interfase. La cellula si prepara per la prossima divisione nucleare durante l'interfase. Le tre fasi dell'interfase sono G₁ fase, fase S e G₂ fase. sol₀ fase è la fase di riposo della cellula, esistente prima dell'ingresso nel ciclo cellulare. Una cella nel G₀ fase entra nel G₁ fase.

1. sol₁ fase - Durante G₁ fase, la sintesi proteica avviene nella cellula.
2. Fase S - Durante la fase S si verificano la replicazione del DNA e la sintesi delle proteine ​​istoniche.
3. sol₂ fase - Durante G₂fase, gli organelli si dividono.

Fase mitotica (M)

La seconda fase del ciclo cellulare è la fase mitotica in cui avviene la divisione del nucleo. Le quattro fasi della fase mitotica sono profase, metafase, anafase e telofase.

1. Prophase - Durante la profase, i cromatidi sono condensati in cromosomi e sono allineati nella piastra equatoriale. La formazione dell'apparato mandrino è iniziata alla profase e i microtubuli sono attaccati al centromero.
2. Metafase - I microtubuli attaccati al centromero vengono contratti per allineare i cromosomi omologhi sull'equatore delle cellule.
3. Anafase - L'ulteriore contrazione dei microtubuli porta alla separazione dei cromosomi omologhi l'uno dall'altro.
4. Telofase - Durante la telofase, i singoli cromosomi si spostano nei poli opposti della cellula. Nuove membrane nucleari si formano attorno ai due nuclei della figlia.

citochinesi

La terza o ultima fase del ciclo cellulare è la citochinesi. Durante la citochinesi, il citoplasma e gli organelli sono divisi in due in modo approssimativamente uguale.

Come viene controllato il ciclo cellulare in celle normali

Gli eventi del ciclo cellulare devono essere controllati al fine di garantire la corretta divisione della cellula madre, producendo due cellule figlie identiche. Il controllo degli eventi del ciclo cellulare avviene principalmente in due modi: i checkpoint del ciclo cellulare e i regolatori del ciclo cellulare.

Punti di controllo del ciclo cellulare

I checkpoint del ciclo cellulare sono gli stadi del ciclo cellulare eucariotico che esaminano sia gli stimoli interni che quelli esterni per determinare la progressione del ciclo cellulare allo stadio successivo. I segnali interni possono essere molecole segnale e segnali esterni possono essere segnali di danni al DNA. sol₁ punto di controllo, il G₂ checkpoint e checkpoint dell'assemblaggio del mandrino sono i tre punti di controllo del ciclo cellulare più importanti.

1. sol₁ checkpoint - G₁ il punto di controllo si verifica alla transizione di G₁/S. La presenza di materie prime sufficienti per la replicazione del DNA è verificata al G₁ È il passo limitante della velocità del ciclo cellulare noto come punto di restrizione. Pertanto, il G₁ punto di controllo funge da principale punto di decisione della progressione del ciclo cellulare.
2. sol₂ checkpoint - G₂ il punto di controllo si verifica alla transizione di G₂/ M. In G₂ checkpoint, viene verificata l'integrità del DNA e la replicazione del DNA.
3. Punto di controllo dell'assemblaggio del mandrino - Il punto di controllo dell'assemblaggio del fuso è anche noto come punto di controllo mitotico; qui viene verificato il corretto attaccamento dei microtubuli del mandrino ai cromosomi. Il punto di controllo dell'assemblaggio del mandrino si verifica in fase mitotica.

La regolazione del ciclo cellulare con punti di controllo e cicline è mostrata in figura 2.

Figura 2: punti di controllo e cicloni

Regolatori del ciclo cellulare

Le cicline e le chinasi dipendenti dalla ciclina (CDK) sono i due tipi di molecole regolatrici che consentono il verificarsi del ciclo cellulare in modo sequenziale. Sia cyclins che CDK funzionano in modo interattivo. Le cicline sono proteine ​​che producono subunità regolatorie mentre i CDK sono gli enzimi che producono subunità catalitiche. La G₁ il complesso ciclina-CDK prepara il G₁ cella di fase per la fase S, promuovendo l'espressione dei fattori di trascrizione che promuovono le cicline S. sol₁ il complesso cyclin-CDK degrada anche gli inibitori di fase S. Ciclini espressi durante ogni fase del ciclo cellulare è mostrato in figura 3.

Figura 3: Ciclo di espressione di Cyclins

La cyclin D-CDK4 / 6 regola i tempi del G₁ fase. È attivato da G₁ complesso cyclin-CDK. Il complesso cyclin E-CDK2 spinge la cella da G₁ alla fase S (G₁/ Transizione S). Cyclin A-CDK2 inibisce la replicazione del DNA della fase S smontando il complesso di replicazione. Un grande pool di cyclin A-CDK2 attiva il G₂ fase. Cyclin B-CDK2 spinge G₂ fase alla fase M (G₂/ M transizione). 

Conclusione

Il ciclo cellulare è una serie di eventi che si verificano durante il ciclo di vita di una cellula. Le tre fasi del ciclo cellulare sono interfase, fase mitotica e citochinesi. Ogni fase del ciclo cellulare deve essere controllata al fine di garantire la corretta divisione della cellula. Pertanto, ogni stadio è controllato attraverso tre punti di controllo e vari complessi cyclin-CDK.

Riferimento:

1. "Punti di controllo del ciclo cellulare". Khan Academy, disponibile qui.
2. "Regolatori del ciclo cellulare". Khan Academy, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Animal cell cycle-it" di Kelvinsong - Opera privata (CC0) tramite Commons Wikimedia
2. "0332 Ciclo cellulare con cicloni e punti di controllo" di OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
3. "Figura 10 03 02" di CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia