Hücre döngüsünün kontrolü

Hücre döngüsü, atasal bir hücrenin ikiye bölünmesiyle başlar. Bölünme sonucunda oluşan yavru hücrelerin bölünmesine kadar sürer. Bu süre her hücre için farklıdır.

Hücre döngüsünde, mitotik faz ile interfaz birbirini izler. Mitotik fazdan nükleus bölünmesi (mitoz) ve sitoplazma bölünmesi (sitokinez) gözlenir.

Hücre döngüsünün büyük bir kısmı interfaz (bölünmeye hazırlık) evresidir. İnterfaz, G1, S ve G2 fazları olarak ayrıldığında daha iyi anlaşılacaktır. G1 fazda, organel sayısı, protein ve enerji üretimiyle hücre büyür S fazında, DNA replikasyonla iki katına çıkarılırken G2 fazında büyüme devam eder. (Not: Hayvan hücrelerinde S evresinde ayrıca sentriol eşlenmesi görülür)

Mitotik evrenin mitozuna (çekirdek bölünmesi) tekrar dönecek olursak, hücre boyutuna göre çok uzun olan DNA iplikleri, özel proteinlerle bir araya gelerek "kromatin" (DNA-protein kompleksi) şeklinde organize olur. Bu kromatinler, kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluşturur. Eşlenmiş bir kromozomdan iki tane eş kromatit olup,bu kromatidler sentromer bölgelerinden birbirine tutunurlar. Sentromer bölgesinde ayrıca iğ ipliklerinin tutunacakları "kinetekor" proteinler vardır. İğ iplikleri buralara bağlanarak kromatidlerin farklı kutuplara geçmesi sağlanır.

Hayvan ve bitki sitokinezi bilindiği gibi birbirinden farklıdır. Hayvan hücrelerinde sitokinez, hücre yüzeyinde metafaz plağı üzerinde derin olmayan oluk oluşumu ile başlar. Aktin ve miyozin mikroflamantleriyle bu oluk derinleştirilerek, iki hücre oluşumu ile sonuçlanır. Bitki hücrelerinde ise, golgi organelinde oluşturulan hücre duvarı materyallerini taşıyan veziküller, hücre ortasından kenarlara doğru birikerek, plazma zarına doğru bir hücre plağı oluşturur.

Yetişkin bir insandaki sinir ve kas hücreleri hiç bölünmezler. Deri epitel hücreleri ile kemik iliği hücreleri devamlı bölünürken büyümesini tamamlamış karaciğer hücreleri bölüme için uyarı almadıkça bölünmezler. Hücrelerdeki bu döngüsel farklılıklar, moleküler düzeydeki düzenlemelerin sonucudur.

Hücre döngüsünün kontrolü, hücre içinden ya da dışından alınan sinyallere göre "Dur" ya da "Devam et" mesajlarının oluşturulduğu G1, G2 ve M kontrol noktalarınca ayarlanır.

Siklinler ve siklin bağımlı kinazlar, hücre döngüsünde görev alan moleküllerdir. İnaktif haldeki protein kinaz'a siklin bağlandığında aktifleşen siklin bağımlı kinaz (MPF kompleksi) kendinden sonraki proteinleri fosforile ederek, (ve diğer kinazları fosforilasyon yapmamaları için uyararak) mitozu başlatır. Örneğin: Çekirdek zarının iç laminasındaki proteinlerin fosforile edilmesi, zarın parçalanmasına neden olur. İnterfaz boyunca artan siklin miktarı, mitotik evrede aniden düşer. MPF kompleksi kısaca "Devam et" mesajıdır. Aktif siklin bağımlı kinaz (MPF) yapısındaki siklini ayırdığında inaktif hale döner ve yeni bir siklin bağlanıncaya kadar bu şekilde kalır.

Kinetekorlardan (hücre içi) gelen mesajlar, anafazdaki kardeş kromatidlerin ayrılmasını geciktirerek önlemler almayı gerektirebilir. Çünkü iğ ipliklerinin kinetekorlara uygun şekilde tutunması, eksik ya da fazla kromozomlu yavru hücrelerin oluşmasına neden olur. Anafazı hızlandıran kompleks (APC) kinetekorlardan gelen sinyallerle inaktif hale getirilir. Uygun tutunma sağlandıktan sonra aktifleşen APC anafazı ilerletir.

Büyüme faktörleri (hücre dışı), bir hücrenin diğer hücreleri bölünmeye teşvik eden proteinlerdir. Örneğin: Kandaki plateletlerin oluşturduğu büyüme faktörleri, bir bağ doku hücresi olan fibroblastların bölünmesine katkı sağlar. Fibroblastlar, gelen sinyali trozin kinaz reseptörleriyle alarak ve bir sinyal aktarım yoluyla, bölünmeyi sağlayan (bir ya da birden fazla) aktarım yoluna iletir.

Büyüme faktörleri "yoğunluğa bağlı inhibisyonun" anlaşılmasında önemlidir. Kültür ortamında belli bir yoğunluğa ulaşan hücreler, büyüme faktörlerinin miktarına bağlı olarak bölünmeyi durdurur. Ayrıca plazma zarındaki proteinler ve bunlarla bağlantılı hücre iskelet proteinleriyle hücreler,bulunduğu yüzeye tutunma ihtiyacı hissederler. Kanser hücrelerinde ise ne yoğunluğa bağlı inhibisyon ve ne de tutunma durumları söz konusudur.

Sonuç olarak hücre içindeki denetim mekanizmaları G1, G2, ve M kontrol noktalarının tesciliyle hücre döngüsünün kontrolü sağlanmış olur.


Gelecek yayınlarımızda görüşmek üzere! Esen kalın.