Kogu rakutsüklit kontrollib kontrollsüsteem. Ühel Rakutsükli kontrollpunkt rakutsükli jooksul toimuvad kriitilised protsessid ja faasiüleminekud on reguleeritud.
Mis on rakutsükli kontrollpunkt?
Füsioloogiliste sündmuste jada rakkudes, millel on tuum, nimetatakse rakutsükliks. See toimub tsüklina, mis algab pärast ühe raku jagunemist ja käivitab järgmise. See koosneb interfaasist ja mitoosist. Emarakk jaguneb kaheks tütarrakuks, millest algab vahefaas. Sealne geenitegevus reguleerib kasvava raku metabolismi, samal ajal kui raku tuumas areneb nukleool.
Interfaas on neist kahest pikem ja lülitub seejärel mitoosi. See on omakorda jagatud erinevateks faasideks. Need on G1 faas, milles rakk kasvab ja valmistatakse ette kromosoomide dubleerimine, S faas, milles kromosoomid kahekordistuvad, ja G2 faas, milles rakk kasvab edasi ning valmistatakse ette järgmine mitoos.
Kogu seda tsüklit kontrollib molekulaarne juhtimissüsteem. See on koht, kus rakusündmused käivitatakse ja juhitakse, mis edastavad stopp-ja edasisi signaale kontrollpunktide kujul. Rakutsükli jooksul toimuvaid kriitilisi protsesse ja faasisiireid analüüsitakse kontrollpunktis. Need kaitsevad geneetilise materjali terviklikkust ja tagavad, et rakk ei degenereeru.
Kriitiline protsess võib nt. B. olla siis, kui metafaasis toimub kromosoomide eraldamine. Metafaas tähistab rakkude jagunemise teist faasi, mida nimetatakse mitoosiks ja meioosiks. Metafaasis taanduvad nukleool ja tuumaümbris. Moodustatakse tüüpiline struktuur, nn klooster. Selles faasis erinevad kromosoomid üksteisest märkimisväärselt.
Funktsioon ja ülesanne
Rakutsükli kontrollpunktid seatakse kahte faasi. Need on interfaas kontrollpunktidega G1 ja G2 ning mitoosi faas. Esimese ajal on suurenenud põhitegevus, mida seostatakse vähi patogeenide põhjustatud DNA kahjustuste suurenenud riskiga, näiteks UV-valguse poolt põhjustatud. See võib omakorda põhjustada pahaloomulisi kasvajaid.
Siin võivad haigusi põhjustada ka mitmesugused toksiinid, ravimid, keskkonnamürgid ja toksiinid. Interfaasis moodustatakse spetsialiseerunud valgud, mis neutraliseerivad selliseid defekte, tuvastavad need ja kontrollpunktis takistavad raku üleminekut teisele faasile. Seejärel põhjustab rakusurma apoptoos. Piltlikult võib rääkida raku kontrollitud enesetapust, mida võrreldakse raku surmaga z-ga. B. mehaanilised vigastused käivitavad põletikulise reaktsiooni ja tsütoplasma ei vabane.
Selles kontrollpunktis otsustatakse, kas lahter tuleb jagada või mitte. Enamik inimkeha rakkudest on seisundis, mida rakk enam ei jaota. Kui selles kontrollpunktis enam signaali pole, on lahter tsüklist lahkunud ega jagu enam. Seejärel muutub see G0 faasiks.
Rakutsükli kontrollimisel toimuvad molekulaarsed juhtimismehhanismid. Interfaasis on need valkude 53 ja 21 ning BAX moodustumine. Valk 53 on määrav DNA terviklikkuse kontrollimiseks. Teda tuntakse ka genoomi “valvurina”. Bioloogilises protsessis, milles DNA ahela geneetiline teave kantakse RNA-sse, toimib valk transkriptsioonifaktorina, mis reguleerib kahjustatud DNA ülesreguleerimisel ja põhjustab tuumori supressorgeenide ekspressiooni.
Valk 21 on oluline ka selgroogsete rakutsükli jaoks, nn CDK inhibiitor, mis blokeerib raku faasisiiretel, nii et DNA parandamiseks mõeldud ensüümidel on piisavalt aega näiteks vähirakkude kasvu pärssimiseks või mitmesuguste geneetiliste defektide tekitamiseks abinõu. BAX on omakorda valk, mis toimib valgu 53 kofaktorina. See jälgib raku apoptoosi.
Rakutsükli teises kontrollpunktis, mitootilises faasis, eraldatakse kromosoomid metafaasis. See on alati kriitiline hetk, nt B. mittetäielik eraldamine põhjustab somaatilisi numbrilisi kromosoomaberratsioone.
On teada, et inimese keharakul on 46 kromosoomi. Seda seisundit nimetatakse euploidsuseks. Ebanormaalsuse tekkimisel võivad kromosoomid paljuneda. Siis räägime polüploidsusest. Inimese elu pole sellistes tingimustes võimalik. Kui kromosoomide arv ei vasta haploidkomplektile (n = 23), toimub kromosoomide või õdekromatiidide vigane eraldamine. Üks haigus, mis sellega kaasneb, on trisoomia 21.
Mitoosi faasis on tagatud kromosoomide õige jaotus ema- ja tütarrakkude vahel. Seega on mitootiline faas spindli juhtimispunkt. See eeldab spindli juhtimismehhanismi, mis põhineb asjaolul, et kromosoome ei eraldata enne, kui mikrotuubulid on kinetokooride külge õigesti kinnitatud. Täpset protsessi mitoosi faasis ei ole veel täpselt uuritud. Arstid eeldavad, et valgud interakteeruvad spindliaparaadi kinetokoore ja kleepuvate mikrotuubulitega.
Haigused ja tervisehäired
Kui rakutsükli kontrollpunktid on häiritud, z. B. moodustavad vähirakud. Vähirakk luuakse, muundades normaalse raku ebanormaalseks. Tervislikus immuunsussüsteemis rakk tuntakse ära ja hävitatakse. Kui seda ei juhtu, moodustub kasvaja.
Kui rakk jääb algsesse kohta, nimetatakse seda healoomuliseks kasvajaks. Seda saab kõrvaldada. Pahaloomulise kasvaja rakud seevastu on võimelised kahjustama teisi organeid ja rakke, võivad häirida ainevahetust ja moodustada metastaase. Vastupidiselt normaalsetele rakkudele võivad vähirakud lõputult sageli jaguneda ja seetõttu on neid raske ravida.
