Cellcykeln och kontrollsystem

Replikationen (se Replikation) dubblerar DNA:t, mitos (Kromosomer och mitos) delar cellen och mutationer (Genmutationer och Kromosommutationer) kan förändra arvet . Cellcykeln kopplar ihop dessa processer och säkerställer att cellen bara delar sig när DNA:t är helt, korrekt kopierat och miljön är gynnsam.

Cellcykelns huvudfaser

Fas	Huvuduppgift
G1	Cellens tillväxt, kontroll av miljö och resurser
S	DNA-replikation
G2	Förberedelse för mitos, kvalitetskontroll av DNA
M	Mitos + cytokines, själva celldelningen

Utöver dessa faser tas ibland G0 upp, vilket innebär att cellen har lämnat cellcykeln och enbart utför sina vanliga uppgifter. Det gäller framförallt celler som har en väldigt långsamm celldelning, som exempelvis nervceller.

En illustration över cellcykeln. Notera skillnaden i längd mellan I (interfas) och M (mitos/meios).

Checkpoints – cellens kvalitetskontroll

Tre större kontrollstationer (checkpoints) avgör om cellen får gå vidare:

Viktiga checkpoints

• G1/S: Har cellen tillräckliga resurser? Är DNA:t oskadat?
• G2/M: Är replikationen färdig och korrekt? Finns DNA-skador som måste lagas innan mitos?
• Metafas (spindelkontroll): Sitter alla kromosomer fast i den mitotiska spolen så att systerkromatiderna separeras jämnt?

Misslyckas cellen med ett test pausar processen. Antingen repareras skadan, cellen går in i vilofasen G0, eller så triggas apoptos (programmerad celldöd).

G0

Notera att G0 alltså har fler syften än att bara “pausa” celldelning - det är en viktig del av cellcykeln för att reparera skador!

Cykliner och CDK – reglering av cellcykeln

Cellcykelns tempo styrs av cykliner (reglerande proteiner) och CDK (cyklin-beroende kinaser).

Cyklin är proteiner som aktiverar de olika faserna i cellcykeln, CDK har i sin tur rollen att aktivera cykliner.

På det sättet agerar de en dubbelkontroll av cellcykeln. När ett cyclin binder till rätt CDK aktiveras kinaset och fosforylerar målproteiner som driver cellen vidare.

Exempel

• Cyclin D/CDK4 aktiverar G1 → S.
• Cyclin B/CDK1 driver övergången G2 → M.
• Nedbrytning av cycliner stoppar fortsatt delning.

Förtydling

Cykliner styr på det sättet om en cell får gå vidare i cellcykeln eller inte.

För att få “godkänt” för nästa fas måste cyklin och CDK samarbeta för att cellen ska gå vidare. Upptäcks ett fel kommer cyklinet och CDK inte aktiveras och cellcykeln stoppas!

I fördjupningen kan du läsa mer om Nobelpriset i Medicin från 2001. Då belönades just upptäckten av cykliner och CDK, och deras påverkan på cellcykeln.

Koppling till mutationer och sjukdom

• Replikationsfel i S-fasen hanteras direkt av checkpoints och reparationssystem.
• Genmutationer som påverkar cycliner, CDK eller checkpoint-proteiner kan göra att cellen delar sig okontrollerat.
• Kromosommutationer (ex. felkopplade spindelfibrer) fångas upp i metafas-checkpointen, men om kontrollen misslyckas kan dotterceller få fel kromosomantal.
• Cancer (se nästa avsnitt) uppstår ofta när flera av dessa skyddssystem är satta ur spel.

Fördjupning

Fördjupning

Cellcykeln är ett intressant forskningsområde som kopplar till både ärftliga sjukdomar och cancer.

2001 fick Leland H. Hartwell, R. Timothy (Tim) Hunt och Paul M. Nurse Nobelpriset för sina upptäcker om cyklin och CDK, och deras koppling till “kontrollen av cellcykeln.

Utöver det har givetvis Amoeba Sisters gjort en video om cellcykeln (och cancer).

Sammanfattning

• Cellcykeln binder ihop replikation, celldelning och mutationskontroll.
• Checkpoints i G1, G2 och metafas hindrar cellen från att gå vidare vid skador eller ofullständig replikation.
• Cycliner och CDK fungerar som molekylära klockor som startar och stoppar varje fas..
• Störningar i något av dessa steg kan leda till mutationer som går i arv till dotterceller, och på sikt cancer.