Ρυθμιστικές πρωτεΐνες που χρησιμεύουν για να εμποδίσουν ένα κύτταρο να εισέλθει στη φάση S;

Υπάρχουν αρκετές ρυθμιστικές πρωτεΐνες που διαδραματίζουν κρίσιμους ρόλους στην πρόληψη ενός κυττάρου να εισέλθει στη φάση S του κυτταρικού κύκλου. Αυτές οι πρωτεΐνες δρουν ως σημεία ελέγχου, εξασφαλίζοντας ότι το κύτταρο είναι έτοιμο να αναπαράγει το DNA του πριν προχωρήσει στη φάση S. Ακολουθούν μερικά βασικά παραδείγματα:

1. Πρωτεΐνη ρετινοβλαστώματος (RB):

* Λειτουργία: Το RB είναι μια πρωτεΐνη καταστολής όγκων που δρα ως "φρένο" στην εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου. Συνδέεται με παράγοντες μεταγραφής όπως το E2F, εμποδίζοντας τους να ενεργοποιήσουν τα γονίδια που είναι απαραίτητα για την είσοδο φάσης S.

* Μηχανισμός: Κατά τη διάρκεια της φάσης G1, η RB βρίσκεται στην ενεργό, υποφωσφορυλιωμένη κατάσταση, εμποδίζοντας τη δραστηριότητα E2F.

* Κανονισμός: Οι αυξητικοί παράγοντες και άλλα σήματα μπορούν να ενεργοποιήσουν τις εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες (CDKs) που φωσφορυλιώνουν RB, οδηγώντας στην απενεργοποίηση και απελευθέρωση του E2F. Αυτό επιτρέπει στο κελί να εισέλθει στη φάση S.

2. p53:

* Λειτουργία: Η ρ53 είναι μια πρωτεΐνη καταστολής όγκων που δρα ως "κηδεμόνας του γονιδιώματος". Ανιχνεύει τη βλάβη του DNA και μπορεί να συλλάβει τον κυτταρικό κύκλο στο G1, εμποδίζοντας το κύτταρο να εισέλθει στη φάση S με κατεστραμμένο DNA.

* Μηχανισμός: Η ρ53 ενεργοποιεί την έκφραση του ρ21, ενός αναστολέα CDK. Το P21 αποκλείει τη δραστικότητα των CDK που είναι απαραίτητη για τη φωσφορυλίωση του RB, διατηρώντας την RB ενεργή και την πρόληψη της εισόδου φάσης S.

* Κανονισμός: Η βλάβη του DNA, το στρες και άλλα κυτταρικά σήματα μπορούν να ενεργοποιήσουν την ρ53.

3. P21:

* Λειτουργία: Το P21 είναι ένας εξαρτώμενος από την κυκλίνη αναστολέα κινάσης (CKI) που δεσμεύει και αναστέλλει τη δραστικότητα των συμπλοκών κυκλίνης-CDK.

* Μηχανισμός: Το P21 αποτρέπει τη φωσφορυλίωση του RB, εξασφαλίζοντας ότι το RB παραμένει ενεργό και αποτρέπει την είσοδο φάσης S.

* Κανονισμός: Το P21 ενεργοποιείται από την ρ53 και άλλες οδούς σε απόκριση του στρες και της βλάβης του DNA.

4. Άλλοι αναστολείς CDK (CKIS):

* Λειτουργία: Εκτός από το P21, άλλα CKIs, όπως τα P16, P15 και P18, συμβάλλουν επίσης στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου. Μπορούν να δεσμεύουν και να αναστέλλουν διάφορα σύμπλοκα κυκλίνης-CDK, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εμπλέκονται στη μετάβαση G1/S.

* Μηχανισμός: Τα CKIs βοηθούν στην πρόληψη της πρόωρης εισόδου στη φάση S αναστέλλοντας τη φωσφορυλίωση του RB και άλλων βασικών πρωτεϊνών.

* Κανονισμός: Η έκφραση και η δραστικότητα των CKIs ρυθμίζονται από διάφορες οδούς σηματοδότησης και αυξητικούς παράγοντες.

5. ATM και ATR:

* Λειτουργία: Το ATM και το ATR είναι πρωτεϊνικές κινάσες που ανταποκρίνονται σε βλάβη του DNA.

* Μηχανισμός: Ενεργοποιούν το σημείο ελέγχου βλάβης του DNA, οδηγώντας στη φωσφορυλίωση πρωτεϊνών όπως το CHK1 και το CHK2. Αυτές οι κινάσες στη συνέχεια φωσφορυλιώνουν και ενεργοποιούν την ρ53, ενεργοποιώντας τη διακοπή του κυτταρικού κύκλου στο G1.

* Κανονισμός: Το ATM και το ATR ενεργοποιούνται με διαλείμματα διπλής έλικας DNA και σταματάει τα πιρούνια αντιγραφής, αντίστοιχα.

Αυτές οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες συνεργάζονται για να εξασφαλίσουν ότι τα κύτταρα εισέρχονται μόνο στη φάση S όταν είναι έτοιμοι να αναπαράγουν το DNA τους. Η δραστηριότητά τους ελέγχεται αυστηρά από ένα σύνθετο δίκτυο σημάτων και οδών και τα ελαττώματα σε αυτές τις πρωτεΐνες μπορούν να οδηγήσουν σε ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη και καρκίνο.