Редактирование: Клеточный цикл

== Клеточный цикл ==
Рис. 57.1. Клеточный цикл (источник: Pritchard D.J, Korf B.R. Medical Genetics at a Glance, 2nd edn. — Blackwell Publishing: Oxford. — 2008)
=== Функция клетки и клеточное разнообразие ===

В любой момент времени большинство клеток организма проявляют функцию данной ткани или органа, компонентом которых они являются. К примеру, они могут быть вовлечены в какой-либо метаболический процесс или выработку гормонов и ферментов для пищеварительной системы. Тем не менее, получая сигнал от фактора роста, они начинают делиться. Поврежденные посредством какой-либо травмы клетки могут быть заменены группой здоровых. Клетки человеческого организма могут делиться со скоростью несколько миллионов в секунду! На протяжении этого процесса ДНК материнской клетки должна быть реплицирована в дочернюю клетку. Более того, должен быть сбалансирован уровень молодых и умирающих клеток. При недостаточном количестве здоровых клеток происходит атрофия тканей. В то же время, если клетки начинают неконтролируемо вырабатываться с высокой скоростью, то возникают условия для роста опухоли. В эукариотических клетках процесс клеточного деления регулируется при участии регуляторных белков в системе контроля клеточного цикла.

=== Система регуляции клеточного цикла ===

Клеточные биологи полагают, что клеточный цикл можно разделить на пять фаз: G1, S, G2, М и GO. При условии обнаружения дефектов клеточный цикл приостанавливается на следующих контрольных точках: контрольная точка G1, контрольная точка G2 и контрольная точка сборки веретена деления в фазе митоза. Супрессоры опухоли белок р53 (белок «ангел-хранитель», или «страж генома») и белок Rb регулируют цикл, начиная с фазы G1 и до фазы S. При мутации р53 или Rb, в результате которой нарушена функция подавления, возникает неконтролируемый рост и деление клеток и, как следствие этого процесса, развитие опухоли.

# Фаза роста G1 (от англ, growth). Это начальная фаза роста, в течение которой клетка проявляет свои метаболические функции и подготавливает нуклеотиды для дальнейшего синтеза ДНК.
На контрольной точке G1 детектируются повреждения ДНК, вызванные химическими веществами или ионизирующим излучением. При обнаружении повреждения ДНК «страж генома» белок р53 приостанавливает клеточный цикл, позволяя устранить повреждение у ДНК до вступления в фазу S-цикла. Белок р53 конститутивно экспрессируется в здоровых клетках. Опухолевый супрессор белок Rb также конститутивно вырабатывается в клетке и ингибирует развитие клеточного цикла. Для вступления цикла в фазу S необходимо нахождение белка Rb в гиперфосфорилированном состоянии, что обусловливает последующее развитие цикла. Дальнейшее протекание процесса определяется эпидермальным фактором роста и активацией циклинзависимой киназы (cdk) cdk/циклинового комплекса. Как и следует из названия, cdk активна при условии наличия связи с цикли-ном. В течение фазы S циклин Е связывается с cdk2, образуя активный сdk2/циклин Е комплекс, который сигнализирует о старте фазы S, вызывая начало репликации ДНК. До начала вступления цикла в фазу G2 геном должен быть полностью реплицирован.
# Фаза синтеза (фаза S). В течение фазы S осуществляется синтез ДНК и происходит репликация всех хромосом в геноме.
# Фаза G2. Клетка увеличивается в размере, митохондрии реплицируются, хромосомы конденсируются, белки (микротубулярные белки), необходимые на стадии митоза, синтезируются в этой фазе. В точке контроля G2 подтверждаются целостность структуры ДНК и объем клетки. Если проверка удовлетворительна, то наступает стадия митоза, начало которой определяется наличием активного cdk/циклин В комплекса.
# Фаза митоза (фаза М). В точке проверки веретена деления реализуются гарантии того, что все хромосомы правильно укомплектованы на фибрах веретена деления до начала клеточного деления.
# Фаза цитокинеза (фаза С). Фаза цитокинеза наступает, когда цитоплазма разделяется перегородкой, образуя две дочерние клетки.
# Фаза G0. Некоторые типы клеток идут в обход основного клеточного пути, переходят в стадию G0: в частности, постоянными клетками фазы G0 являются красные кровяные тельца, нейроны, клетки сердечной и костной мышцы. Клетки, долговременно находящиеся в фазе G0, могут быть регенерированы из стволовых клеток. Другие клетки, такие как клетки печени или лимфоциты, стабильны и входят в фазу G0, пребывая в состоянии покоя до тех пор, пока они не будут стимулированы внешним фактором для дальнейшего вступления в фазу G1. Некоторые клетки, такие как волосяные фолликулы, клетки кишечника, эпителиальные клетки, клетки кожи и костного мозга, являются неустойчивыми клетками и очень быстро делятся. Они вступают в фазу G1, минуя фазу G0. Фазы G1, S и G2 известны как интерфаза. Интерфаза обычно длится около 23 ч, но может быть короче в клетках кишечника и клетках, пораженных раком. Она гораздо длиннее фазы митоза, которая обычно занимает около 1 ч.