Точки контроля за сборкой веретена деления

Обновлено: 14.05.2024

В современном мире вспомогательные репродуктивные технологии все больше и больше применяются для лечения такой патологии, как бесплодие. Для получения качественных эмбрионов в первую очередь необходимы весьма высокие характеристики половых клеток, которые будут использованы для их формирования. Микроскопические характеристики яйцеклетки оцениваются эмбриологами с применением обычной микроскопии. Оценивается размер клетки, ее форма, структура цитоплазмы и клеточных элементов, полярное тельце (структура, которая отделяется от яйцеклетки в период созревания).

Что такое веретено деления

В современном мире вспомогательные репродуктивные технологии все больше и больше применяются для лечения такой патологии, как бесплодие.

Для получения качественных эмбрионов в первую очередь необходимы весьма высокие характеристики половых клеток, которые будут использованы для их формирования. Микроскопические характеристики яйцеклетки оцениваются эмбриологами с применением обычной микроскопии. Оценивается размер клетки, ее форма, структура цитоплазмы и клеточных элементов, полярное тельце (структура, которая отделяется от яйцеклетки в период созревания).

Из чего образуется веретено деления

Веретено деления состоит из трех составляющих элементов:

1. микротрубочек,
2. полюса деления,
3. хромосом.

Они образуются в процессе митоза, а именно в профазе первого деления.

Роль веретена деления

Веретено деления клетки выполняет важную функцию — оно способствует равномерному распределению хромосом между клетками в процессе деления. Нарушение процесса формирования веретена деления может приводить к формированию серьезных проблем.

Если распределение происходит неравномерно, тогда возникают дефекты в хромосомном наборе у эмбриона, которые влекут за собой опасные последствия. По стандарту принято считать, что веретено деления локализуется возле такой структуры, как полярное тельце в яйцеклетке, а конкретнее, под ним. Однако, клинически зачастую веретено деления смещается на 40 градусов.

Как оценивают веретено деления эмбриологи

Далеко не каждая клиника имеет возможность оценить веретено деления. В обычный оптический микроскоп невозможно его увидеть. Для этой цели используется такое оборудование, как Poloscope. Суть исследования состоит в следующем: оптическое искажение волн света, которые проходят сквозь ооцит, помещенный в микроскоп, воспринимается компьютером, анализируется и определяет локализацию и нити веретена деления.

Характеристика веретена деления и ооцита:

• Зрелая яйцеклетка. Идентифицируется полноценное веретено деления, и даже иногда хромосомы.
• Яйцеклетка, не закончившая процесс созревания. При изучении на специальном оборудовании видно, что полярное тельце есть, а веретено деления не отделилось. Если изучать такой ооцит обычным микроскопом, то он будет выглядеть, как зрелый.
• Плохо сформированное веретено имеет уменьшенные размеры. Частота оплодотворения такой яйцеклетки значительно ниже.
• Несформированное веретено деления. Такие яйцеклетки практически не оплодотворяются. Если такое и происходит, то из них, как правило, не образуются эмбрионы либо беременность после их переноса не развивается.

Кому показана оценка веретена деления?

• Пациенткам, возраст которых превышает показатель 40 лет.
• Наличие в анамнезе самопроизвольных абортов, замерших беременностей, рождение детей с аномалиями развития.
• Отсутствие оплодотворения яйцеклетки в предыдущих протоколах экстракорпорального оплодотворения.
• Желание пары, которая пришла в репродуктивную клинику для проведения протокола ЭКО, при наличии финансовой возможности.

Важность качества веретена деления

• При проведении процедуры ИКСИ, цель которой состоит во введении сперматозоида при помощи тонкой иглы в яйцеклетку, происходит прокол ооцита. При проведении этой манипуляции может повредиться именно веретено деления, это чревато нарушением расхождения хромосом. Визуализация же этой структуры позволяет избежать его травматического поражения.
• При визуализации веретена деления врачи-эмбриологи имеют возможность точно оценить время созревания ооцита, так как этот момент не всегда совпадает с инъекцией определенной дозы триггерного вещества - ХГЧ.
• Если наблюдаются нормальные характеристики веретена деления, то эффективность оплодотворения составляет около 90%, выход эмбрионов - 70-75%. Если данная структура имеет аномальные характеристики, то эффективность оплодотворения составляет около 70%, а выход эмбрионов - 30%.

Идентификация и оценка веретена деления позволяет снизить до минимума вероятность его повреждения при проведении программы ИКСИ и ИМСИ. Это дает возможность увеличить количество качественных ооцитов, а также повысить качество самих эмбрионов. Ведь от качества последних зависит вероятность успешной имплантации эмбрионов после переноса их в полость матки. Также информация, полученная после оценки веретена деления, позволяет дать ответ о причинах неудач в протоколах экстракорпорального оплодотворения в анамнезе.

Наш центр предлагает вам уникальную возможность по оценке веретена деления для увеличения шансов на успех в протоколе экстракорпорального оплодотворения.

Биология и медицина

В клеточном цикле постулировано существование так называемых "сверочных точек" (checkpoints), прохождение которых возможно лишь в случае нормального завершения предыдущих этапов и отсутствия поломок (рис 11-4). Выделяют по меньшей мере четыре такие точки: в точка в G1 , точка в S , точка в G2 и " точку проверки сборки веретена деления " в митозе [ Sherr, ea 1996 , Murray, ea 1995 , Elledge, ea 1996 , Murakami, ea 1997 ].

Предполагается, что механизм регуляции клеточного роста, включающий специфическую точку рестрикции R, мог возникнуть потому, что клеткам, которым из-за условий существования или взаимодействия с другими клетками необходимо перестать делиться, нужны безопасные точка для остановки (R). Про клетки, остановленные в этом покоящемся состоянии, говорят, что они вступили в фазу G0 клеточного цикла.

Обычно выделяют два критических перехода между фазами- G1/S и G2/M ( Hartwell L., 1995 , Lewin B., 1990 ), но позже были обнаружены и другие точки.

Клеточный цикл контролируется путем взаимодействия трех типов
белков: циклинзависимые киназы (Cdk), циклины
- белки, взаимодействующие с Cdk c образованием комплексов
и ингибиторы комплексов Cdk-циклин.

Циклинзависимые киназы (Cdk) - ферменты фосфорилирующие другие
белки, изменяют их функцию. Клеточный цикл контролируется изменением
активности Cdk, которая регулируется периодическим образованием
и распадом их регуляторных субъединиц - циклинов. Смена синтезов
и разрушений различных циклинов обеспечивает переходы и протекания
различных фаз клеточного цикла. При этом концентрация Cdk
постоянна в течении всего клеточного цикла. В разные фазы
клеточного цикла образуются разные циклины, которые связываясь
с Cdk образуют различные Cdk-циклиновые комплексы. Эти комплексы
регулируют разные фазы клеточного цикла и поэтому называются
G₁-, G₁/S- , S- и М-Cdk (рис.1).

рис.1 Концентрации различных комплексов Cdk-циклин
в клеточном цикле.

Контрольные точки клеточного цикла

1. Точка выхода из G₁-фазы, называемая
Старт - у млекопитающих и точкой рестрикции
у дрожжей. После перехода через точку рестрикции R в конце
G₁ наступление S становится необратимым, т.е. запускаются
процессы ведущие к следующему делению клетки.
2.
Точка S - проверка точности репликации.
3.
Точка G₂/M-перехода - проверка завершения репликации.

4. Переход от метафазы к анафазе митоза.

Контроль различных этапов клеточного
цикла

ARC подавляет S- и M-циклины и не подавляет G₁/S-циклины.

В G₁-фазе работают различные ингибиторы Cdk.

Внутренние и внешнии сигналы приводят к образованию G₁/S-
и S-циклинов и активации G₁/S-Cdks.

Активность G1/S-Cdk увеличивается потому что G1/S циклины
не атакуются APC и потому что G₁

Cdk ингибиторы так же не действуют на G₁/S-Cdks
(у мух и дрожжей) или удаляются от G₁/S-Cdks другими
механизмами (у млекопитающих).

S-Cdk инактивирует ингибиторы Cdk и подавляет ARC, которые
в G₁-фазе подавляли S-Cdk. S-Cdk фосфорилируют
различные белки, что ведет к началу дупликации ДНК и S-фазы.
После начала S-фазы S/G₁-Cdk обеспечивают собственную
инактивацию.

В конце S-фазы, в G₂-фазе начинают накапливаться
М-Cdk, приводящая к вступлению клетки в митоз. М-Cdk активирует
ARC-комплекс, управляющий метафазно-анафазным переходом. Основная
функция ARC-комплекса состоит в разрушении когезинов, приводящее
к началу расхождения хромосом

Циклин зависимые киназы Cdk1-5 в клетках млекопитающих

Cdks активируется при связывании с циклинами (так же как фосфориляция
и дефосфориляция киназ). Cdks-фосфорилируют белки участвующие
в кл цикле

M-phase Cdk (M-Cdk) запускают каскад белковых фосфориляций,
запускающих М-фазу к.ц. (конденсация хромосом, разрушение
ядра, перестройка АГ иЭР, потеря адгезии с большинством других
клеток и внеклеточному матриксу, реорганизация цитоскелета)

anaphase-promoting complex (APC) регулятор митоза - инициация
разделения и расхождения хромосом и инактивация М-Cdk в конце
митоза

При выходе из G₀ под действием факторов роста начинает
синтезироваться Cdk2-циклинD: распознает в-ва, регулирующие
ферменты синтеза белков, необходимых для репликации ДНК. В
это же время выявляются Cdk4-циклинD, и Cdk5циклинD

циклин-cdks
запускает М-стадию кц, деградация циклина снижает активность
cdks

Cdk2-циклинE появляется в G₁ и достигает max
на границе G₁-S, после чего его концентрация
резко снижается

Cdk2-циклинА появляется в промежутке G₁-S и присутствует
в высокой концентрации на протяжении S

Сdk2-циклинB в конце G₂ до М - резко разрушается

в каждой стадии синтезируются свои циклины M-циклины запускают
события митоза, G₁/S-циклины - связывают цзк
в конце G₁ подготавливает кл к S-фазе, S-циклины
- связывают цзк, запуская репликацию, G₁-циклины
обеспечивают прохождение через точку рестрикции.

Регуляция репликации

Перед началом репликации Sc ORC-комплекс (origin recognition
complex) садится на ori - точку начала репликации. Cdc6 представлен
во всем клеточном цикле, но его концентрация возрастает вначале
G1, где он связывается c ОRC комплексом, к которому затем
присоединяются Mcm белки с образованием pre-replicative complex
(pre-RC). После сборки pre-RC клетка готова к репликации.

Для инициации репликации S-Cdk соединяется с протеинкиназой
(?), которая фосфорилирует pre-RC. При этом Cdc6 диссоциирует
от ОRC после начала репликации и фосфорилируется, после чего
убиквитинируется SCF и деградирует. Изменения в pre-RC препятствуют
повторному запуску репликации. S-Cdk так же фосфорилирует
некоторые Mcm белковые комплексы, что запускает их экспорт
из ядра. Последующая дефосфориляция белков вновь запустит
процесс образования pre-RC.

Регуляция митоза

В эмбриональных клетках синтез М-циклина постоянен во всем
клеточном цикле и накопление его происходит из-за уменьшения
деградации. У большинства клеток М-циклин синтезируется во
время G2 и М-фаз. Накопление циклина ведет к накоплению M-Cdk.
Cdk ингибируется, фосфорилируясь протеинкиназой Wee1. Активация
Cdc25 в поздней G2 дефосфорилирует M-Cdk, так же происходит
репрессия Wee1. Две протеинкиназы фосфорилируют Cdc25 - Polo
kinase и M-Cdk. M-Cdk так же фосфорилирует и ингибирует Wee1.
Способность M-Cdk активировать свой собственный активатор
(Cdc25) и ингибировать свой собственный ингибитор (Wee1) предполагает,
что активация M-Cdk в митозе резко усиливается при наличии
такой позитивной обратной связи. Малое количество активированных
Cdc25 активируют M-Cdk, которые активирует еще больше Cdc25
и супрессируют Wee1. Это приводит к большей дефосфориляции
M-Cdk и активации и тд. Такой механизм обеспечивает полную
активацию всех M-Cdk

Фосфорилирование ламинов M-Cdk приводит к их деградации. М-Cdk
фосфорилирует несколько субъединиц конденсинов, запуская конденсацию
хромосом.

M-Cdk фосфорилирует различные белки, запуская реорганизацию
микротрубочек и другие события ведущие к организации веретена
деления.

Циклин-зависимые
киназы

G1/S, S, возможно М

В животных клетках имеются, по крайней мере, 7 различных
Cdk. Cdk1,2,4,6 напрямую участвуют в регуляции клеточного
цикла, тогда как остальные фосфорилируют другие Cdk и называются
Cdk-активирующие киназы (CAK).

Cdk7,8,9 являются регуляторами РНК полимеразы II. Cdk5 участвует
в дифференцировке нервных клеток.

У дрожжей Sc и Sp все события клеточного цикла контролируются
одной Cdk1. У многоклеточных организмов события контролируются
Cdk1 и Cdk2. Также у высших эукариот имеются Cdk4 и Cdk6
которые регулируют клеточный цикл в ответ на внеклеточные
сигналы.

Cdk фосфорилируют сотни различных белков по сериновым (S)
или треониновым (T) аминокислотным остаткам. Cdk узнает
мотиф другого белка по которому необходимо фосфорилировать:
[S/T*]PX[K/R], где S/T*- место фосфорилирования, X - любая
аминокислота, K/R-основные аминокислоты лизин (K) или аргинин
(R).

В отсутствии циклина активный центр Cdk заблокирован.

Cdk состоит из нескольких доменов: Т-петля (инактивирующая
петля) - закрывает активный центр в отсутствии циклина.
L12 helix, PSTAIRE helix.

Циклины

Вид	G1	G1/S	S	M
S.cerevisiae	Cln3

Циклины - цитоплазматические белки. Разрушение циклинов
происходит в протеосомах (см. обзор Протеасомы). Циклин
B - белок киназный домен, регуляторная субъединица. Начинает
синтезироваться в G1, достигает max в S и ранней профазе
и быстро разрушается в начале анафазы М. Когда концентрация
регуляторной субъединицы возрастает - активируется киназный
домен. Фосфорилирование специфических белков приводит к
компактизации х-м, разрушению ядерной об-ки и сборке веретена.

Циклин фосфорилирует сериновые и треониновые остатки ламинов
вызывая их деполимеризацию, фосфорилирует гистон H1, участвует
в фосфорилировании блокирующим везикулярный транспорт -
разрушение ЭПР и АГ, фосфорилирует участок легкой цепи миозина,
ингибируя АТФ-азную активность и связывание с F-актином
- блокировка цитокинеза в раннем митозе. После разрушения
циклина белки дефосфорилируются.

Циклины - активаторы Cdk. Циклины, так же как и Cdk вовлечены
в различные, помимо контроля клеточного цикла, процессы.
Циклины разделяются на 4 класса в зависимости от времени
действия в клеточном цикле: G1/S, S, M и G1 циклины.

G1/S циклины (Cln1 и Cln2 у S. cerevisiae, циклин E у позвоночных)
достигает максимальной концентрации в поздней G1-фазе и
падает в S-фазе.

G1/S cyclin-Cdk комплекс запускает начало репликации ДНК
выключая различные системы подавляющие S-phase Cdk в G1-фазе

G1/S циклины также инициируют дупликацию центросом у позвоночных,
образование веретенного тела у дрожжей. Падение уровня G1/S
сопровождается увеличением концентрации S циклинов (Clb5,
Clb6 у Sc и циклин A у позвоночных), который образует S
циклин-Cdk комплекс который напрямую стимулирует ДНК репликацию.
Уровень S циклина остается высоким в течении всей S, G2-фаз
и начала митоза, где помогает началу митозу в некоторых
клетках.

М-циклины (Clb1,2,3 и 4 у Sc, циклин B у позвоночных) появляется
последним. Его концентрация увеличивается, когда клетка
переходит к митозу и достигает максимума в метафазе. М-циклин-Cdk-комплекс
включает сборку веретена деления и выравнивание сестринских
хроматид. Его разрушение в анафазе приводит к выходу из
митоза и цитокиезу.

G1 циклины (Cln3 у Sc и циклин D у позвоночных) помогает
координировать клеточный рост с входом в новый клеточный
цикл. Они необычны, так как их концентрация не меняется
от фазы клеточного цикла, а меняется в ответ на внешние
регуляторные сигналы роста.

APC комплекс (Anaphase-Promoting Complex)

Убиквитин лигаза митоза - APC состоит из 12 субъединиц и регулирует
различные процессы митоза, такие как разделение сестринских
хроматид (запускает разрушение когезинов), переход к анафазе,
анафазное расхождение хромосом, выход из митоза, разрешение
S-фазы. ARC разрушает митотический циклин B.

Имеются различные белки регулирующие активность ARC комплекса,
такие как Mps1, Bub1, Bub3, BubR1, Mad1 и Mad2. Они ингибируют
ARC комплекс, что ведет к остановке клеточного цикла в метафазе
митоза.

РАЗРАБОТКА КВАНТОВАННОГО ТЕКСТА И ЗАДАНИЙ В ТЕСТОВОЙ ФОРМЕ ПО ТЕМЕ «МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ» Нуртаева К.С.,Куандыков Е.У.,Альмухамбетова С.К.

Целью данной работы является создание современного педагогического содержания (контента) по одной из сложнейшей теме молекулярной биологии для студентов медицинского вуза, используя учебно-методическую технологию квантования учебных текстов и создания заданий в тестовой форме.

Текст научной статьи

В модернизации учебно-методической работы кафедры молекулярной биологии и генетики КазНМУ имени С.Д. Асфендиярова широко применяются новые образовательные технологии. На практических занятиях, наряду с проблемно - ориентированным и командно-ориентированным обучающими методами, используется квантование учебных текстов с заданиями в тестовой формой [1,75]. Профессорско-преподавательский состав кафедры прошли обучение на курсах проф., д.п.н. В.С.Аванесова по квантованию учебного текста и составлению заданий в тестовой форме. Нами составлены учебные тексты и тесты для контроля их усвоения студентами по многим сложным темам молекулярной биологии и генетики. Предлагаем вашему вниманию одну из этих работ на тему: «Митотический цикл и его регуляция» Митотический цикл - это жизненный цикл клетки с момента образования до ее собственного деления с образованием двух дочерних клеток. Периоды митотического цикла • Собственно деление клетки (митоз М) • Пресинтетический период G1 (от англ. gap - интервал) • Синтетический период S • Премитотический период G2 Характеристика периодов В пресинтетическом (постмитотический) G1 периоде формируется ядрышка, активно синтезируется РНК и белки, масса клетки увеличивается, удваиваются органоиды. Обьем генетического материала в этом периоде 2п2с. В синтетическом S периоде синтезируются ДНК (репликация) и гистоновые белки, в результате чего обьем генетического материала составляет 2п4с. В премитотический (постсинтетический) G2 период образуются белки, необходимые для формирования нитей веретена деления, происходит накопление АТФ. Обьем генетического материала остается тот же, 2п4с. В митозе клетка делится. Он состоит из четырех последовательных фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы []. Профаза. Хромосомы спирализуются и становятся видимыми в световой микроскоп. Ядрышко и ядерная мембрана разрушаются. Центриоли расходятся к полюсам клетки, и формируются нити веретена деления. Метафаза. Хроматиды хромосом отталкиваются в теломерных участках, они остаются связанными в области центромер и выстраиваются в экваторе клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом. Образуется метафазная пластинка, хромосомы удерживаются натяжением микротрубочек, отходящих от них к противоположным полюсам веретена деления. Анафаза. Центромеры разъединяются, и каждая сестринская хроматида становится самостоятельной хромосомой. Они перемещаются к соответствующим полюсам клетки со скоростью около 1 мкм/мин. В конце анафазы на полюсах клетки собираются два равноценных полных набора хромосом. Телофаза. Формируется ядерная оболочка вокруг каждого набора хромосом. Конденсированный хроматин деспирализуется. Вновь появляются ядрышки. Веретено деления разрушается. Деление клетки заканчивается цитокинезом (делением цитоплазмы) и появлением двух дочерних клеток, идентичных материнской клетке. Значение митоза Он обеспечивает поддержание постоянства генетического материала в ряду поколений клеток и лежит в основе их пролиферации (размножения), обеспечивающих процессы роста и развития организмов. Митоз поддерживает регенерацию (восстановление) органов и тканей, после их повреждения. Задания в тестовой форме по теме « Митотический цикл» 1. МИТОТИЧЕСКИМ ЦИКЛОМ НАЗЫВАЕТСЯ ЖИЗНЬ КЛЕТКИ С МОМЕНТА ЕЕ ОБРАЗОВАНИЯ ДО 1) смерти 2) деления 3) раздвоения 4) разветвления 5) оплодотворения 2. ПЕРИОДЫ МИТОТИЧЕСКОГО ЦИКЛА 1) митоз,M 2) интеркинез,I 3) синтетический,S 4) посмитотический,G1 5) премитотический,G2 3. МИТОЗ - ДЕЛЕНИЕ 1) соматических клеток 2) генеративных клеток 3) неполноценное 4) полноценное 5) непрямое 6) прямое 4. В ПОСМИТОТИЧЕСКОМ,G1, ПЕРИОДЕ НАБЛЮДАЕТСЯ 1) синтез РНК и белков 2) удвоение органоидов 3) формирование ядрышка 4) синтез гистоновых белков 5) восстановление массы клетки 6) образование ядерной оболочки 7) формирование веретена деления 5. В СИНТЕТИЧЕСКОМ ПЕРИОДЕ ПРОИСХОДИТ 1) синтез ДНК 2) удвоение органоидов 3) формирование ядрышка 4) синтез гистоновых белков 5) восстановление массы клетки 6) образование ядерной оболочки 7) формирование веретена деления 8) восстановление ядерной оболочки 9) каждая хромосома содержит две молекулы ДНК Регуляция митотического цикла Регуляция митотического цикла - это совокупность внутриклеточных и внеклеточных процессов, обеспечивающих последовательность периодов цикла, нормальное их течение и равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками. Факторы регуляции митотического цикла Они делятся на внутри- и внеклеточные. К внутриклеточным факторам относятся холоферментные комплексы, состоящие из активаторной части - циклина (С) и каталитической части - циклин зависимых киназ (Сdk), обеспечивающие переход клетки из одного периода митотического цикла в последующие периоды, которые заканчиваются образованием двух дочерних клеток с одинаковым (диплиодным - 2n) набором хромосом. Функции холоферментных комплексов Комплексы циклинов D1-D3 с cdk4 или cdk6 (в зависимости от типа клеток) отвечают за начальные этапы фазы G1; Комплекс циклин E-cdk2 обеспечивает переход из G1 в S-фазу; Циклин A - cdk2 контролирует репликацию ДНК; Циклин B - cdk1 отвечает за переход из G2 в митоз. Внеклеточные факторы роста К внеклеточным веществам, т.е. факторам роста относятся белковые молекулы, стимулирующие вступление клеток в митотический цикл, регулирующие деление и выживание клеток. Факторы роста PDGF (тромбоцитарный фактор роста) стимулирует деление клеток соединительной ткани; EGF (эпидермальный фактор роста) стимулирует деление эпидермальных и многих других клеток; FGF (фактор роста фибробластов) вызывает деление клеток многих типов, включая фибробласты и эндотелиальные клетки. Механизмы, обеспечивающие слаженное взаимодействие вне - и внутриклеточных факторов в митотическом цикле клетки. Основную функцию в инициации пролиферации выполняет плазматическая мембрана клетки. На ее поверхности имеются рецепторы, воспринимающие внеклеточные сигналы от факторов роста и в клетке запускается процесс подготовки к делению и само деление (митоз) [2, 236, 254-256;5,116-128]. Задания в тестовой форме по теме « Регуляция митотического цикла» 1. ФАКТОРЫ РЕГУЛЯЦИИ МИТОТИЧЕСКОГО ЦИКЛА 1) циклин A - cdk2 2) циклин B - cdk1 3) циклин О - cdk1 4) фактор роста нейронов 5) комплекс циклин E-cdk2 6) комплекс циклин С-cdk2 7) фактор роста эритроцитов 8) фактор роста фибробластов 9) холоферментные комплексы 10) эпидермальный фактор роста 11) комплексы циклинов D1-D3 с cdk4 или cdk6 2. МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ РЕГУЛИРУЮТ 1) липиды 2) МРF и APC 3) факторы роста 4) факторы некроза 5) каспазный каскад 6) холоферментные комплексы 7) трансформирующий фактор роста 8) фактор, поддерживающий анафазу 9) циклины и циклин зависимые киназы 3. ФУНКЦИИ ХОЛОФЕРМЕНТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЦИКЛИН 1) С - cdk1 отвечает за переход из G2 в митоз 2) B - cdk1 отвечает за переход из G2 в митоз 3) A - cdk2 контролирует начальные этапы G1 4) E-cdk2 обеспечивает переход из G1 в S-фазу 5) D-cdk4 -cdk6 отвечают за переход из G1 в S-фазу 6) D-cdk4 -cdk6 отвечают за начальные этапы фазы G1; 7) A - cdk2 переход в S-фазу контролирует репликацию ДНК; 4. В ПЕРИОДЕ АКТИВЕН ХОЛОФЕРМЕНТНЫЙ КОМПЛЕКС ЦИКЛИН 1) С - cdk1 2) B - cdk1 3) A - cdk2 4) .E - cdk2 5) A - cdk6 6) D - cdk4 -cdk6 7) С - cdk4 -cdk6 5. ЗНАЧЕНИЕ НАРУШЕНИЙ В РЕГУЛЯЦИИ МИТОТИЧЕСКОГО ЦИКЛА 1) предотвращает размножение клеток 2) приводит к безудержной пролиферации 3) происходит активация факторов транскрипции 4) приводит к неопластической трансформации клеток 4) стимулирует экспрессию генов пролиферативного ответа 5) предотвращает экспрессию генов пролиферативного ответа Система контроля митотического цикла Системой контроля митотического цикла служат «сверочные точки» (checkpoints), которые предотвращают размножение клеток с повреждениями генетического материала и веретена деления. При обнаружении повреждений цикл останавливается в «сверочной точке» до восстановления нормы (репарации). Выделяют несколько таких точек: в G1, S, G2 и M «точка проверки сборки веретена деления в митозе». Функции сверочных точек Сверочная точка в G1 (R1). Остановка в G1 наблюдается после ДНК-повреждающих воздействий, нерасхождении хромосом в предыдущем делении, разрушении микротрубочек и др. Остановка может быть необратимой (например, при g-облучении) или обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего (например, при восстановлении нормального количества нуклеотидов или реставрации системы микротрубочек). Сверочная точка в G2 (R2). Выявляются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек, либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. Кроме того, детектируется полнота репликации ДНК, и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз. Сверочная точка сборки веретена деления в М. При неправильном распределении хромосом, клетка задерживаются в метафазе до тех пор, пока все кинетохоры (центромеры) не будут прикреплены к микротрубочкам. Значение контрольных точек Остановка митотического цикла в любой точке контроля, до исправления ошибки. Если изменения необратимые (например, при g-облучении), то клетка погибает путем апоптоза (запрограммированной гибели) или бластотрансформируется обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего (например, при восстановлении нормального количества нуклеотидов или реставрации системы микротрубочек). Система контроля митотического цикла и её значение В митотическом цикла имеются «сверочные точки» (checkpoints), которые контролируют правильность завершения предыдущих этапов и отсутствие нарушений. Выделяют точки: в G1, G2 и М, которые определяют правильность сборки веретена деления в митозе. Сверочная точка в G1 (R1). Остановка в G1 наблюдается после ДНК-повреждающих воздействий: нерасхождения хромосом в предыдущем делении, разрушение микротрубочек и др. В сверочной точке G2 (R2) выявляются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек, либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла (определяется полнота репликации ДНК). Сверочная точка сборки веретена деления - М определяет правильность распределения хромосом. При неправильной сборке веретена деления, клетка задерживается в метафазе до тех пор, пока все кинетохоры (центромеры) не будут прикреплены к микротрубочкам [4, 439-441;5,129-131]. Наличие системы контроля предотвращает размножение клеток, в которых уже произошли или могут произойти нарушения структуры или числа хромосом. Значение регуляции клеточного цикла Нарушение регуляции приводит к неопластической (опухолевой) трансформации клеток. Для понимания механизмов этого процесса важным событием оказалось открытие онкогенов, протоонкогенов и опухолевых супрессоров. Онкогены - это клеточные или вирусные гены, экспрессия которых может привести к развитию новообразования. Обнаружено около ста онкогенов (клеточных и вирусных) и около двадцати опухолевых супрессоров. Опухолевые супрессоры - это клеточные гены, инактивация которых резко увеличивает вероятность возникновения новообразований. Протоонкогены - это нормальные клеточные гены, усиление или модификация функции которых превращает их в онкогены. Большинство известных протоонкогенов и опухолевых супрессоров являются компонентами нескольких сигнальных путей, контролирующих клеточный цикл, апоптоз, целостность генома, дифференцировку клеток. Изучение процессов, протекающих в ходе митотического цикла, а также их регуляции позволит решить одну из наиболее актуальных проблем современной медицины - выявление причин и способов лечения опухолевых заболеваний человека. Задания в тестовой форме по теме « Сверочные точки контроля митотического цикла» 1. СВЕРОЧНЫЕ ТОЧКИ КОНТРОЛЯ МИТОТИЧЕСКОГО ЦИКЛА НАХОДЯТСЯ В 1) G1 2) G0 3) G2 4) S 5) M 6) I 7) D 2. ФУНКЦИЯ СВЕРОЧНОЙ ТОЧКИ В G1 1) определение нерасхождения хромосом 2) контроль правильности репликации ДНК 3) установление наличия геномных мутаций 4) контроль правильности формирования веретена деления 5) установление диплоидности набора хромосом дочерних клеток 6)определение правильности распределения хромосом в дочерние клетки 3. ОШИБКИ, УСТАНОВЛЕННЫЕ В ТОЧКАХ КОНТРОЛЯ, ИСПРАВЛЯЮТСЯ В ПРОЦЕССЕ 1) некроза 2) апоптоза 3) репарации 4) репликации 5) регенерации 6) редупликации 4. В СВЕРОЧНОМ ПУНКТЕ G1 ПРОИСХОДИТ КОНТРОЛЬ 1) накопления АТФ 2) разделения центромер 3) сборки веретена деления 4) формирования ядерной оболочки 5) повреждения генетического материала 6) правильности и полноты репликации ДНК 7) правильности распределения хромосом между дочерними клетками 5. В СВЕРОЧНОМ ПУНКТЕ G2 ПРОИСХОДИТ КОНТРОЛЬ 1) накопления АТФ 2) разделения центромер 3) сборки веретена деления 4) формирования ядерной оболочки 5) повреждения генетического материала 6) правильности и полноты репликации ДНК 7) правильности распределения хромосом между дочерними клетками

Точки контроля за сборкой веретена деления

Вступление

По мере того, как клетки движутся по клеточному циклу, перескакивают ли они бесконтрольно с одной фазы в другую? Если это раковые клетки, ответ может быть да. Нормальные клетки, однако, проходят клеточный цикл регулируемым образом, используя информацию о своем внутреннем состоянии и сигналы из окружающей среды, они решают, следует ли продолжать деление. Это гарантирует, что клетки не станут делиться в неблагоприятных условиях (например, когда их ДНК повреждена или в ткани или органе нет места для большего количества клеток).

Контрольные точки клеточного цикла

Контрольная точка — это стадия в эукариотическом клеточном цикле, на которой клетка анализирует внутренние и внешние сигналы и «решает», стоит ли продвигаться дальше в процессе деления.

Существует несколько контрольных точек, но мы рассмотрим три наиболее важных из них:

· G1 контрольная точка, которую клетка проходит перед переходом из фазы G1 в фазу S.
· G2 контрольная точка,которую клетка проходит перед переходом из фазы G2 в фазу M.
· Контрольная точка шпинделя, при переходе из метафазы в анафазу.

Схема клеточного цикла с отмеченными контрольными точками.
Контрольная точка G1 находится в конце фазы G1 (близко к переходу G1 / S).
Контрольная точка G2 находится в конце фазы G2 (близко к переходу G2 / M).
Контрольная точка шпинделя находится на середине фазы M, а точнее, на переходе от метафазы к анафазе.

Контрольная точка G1

Контрольная точка G1 является основной точкой, в которой клетка должна сделать выбор, делиться ей или нет. Как только клетка проходит G1-контрольную точку и вступает в S -фазу, процесс деления запускается и может прерваться только в случае непредвиденных проблем, таких как повреждение ДНК или ошибки репликации. В остальных случаях клетка, которая прошла через контрольную точку G1, продолжит движение по клеточному циклу и в результате образует две дочерние клетки.

На контрольной точке G1 клетки решают, следует ли продолжить деление, основываясь на таких факторах, как:

· Размер клетки
· Питательные вещества
· Факторы роста
· Повреждение ДНК

В контрольной точке G1 клетка проверяет, являются ли внутренние и внешние условия подходящими для деления. Вот некоторые из факторов, которые может оценить клетка:

· Размер. Достаточно ли велика клетка для деления?
· Питательные вещества. Достаточно ли у клетки запасов энергии или доступных питательных веществ для деления?
· Молекулярные сигналы. Получает ли клетка положительные сигналы (например, факторы роста) от соседей?
· Целостность ДНК. Повреждена ли ДНК?

Это не единственные факторы, которые могут повлиять на прохождение через контрольную точку G1, и то, какие факторы являются наиболее важными, зависит от типа клетки. Например, некоторые клетки также нуждаются в механических сигналах (таких как соединение с поддерживающей сетью — внеклеточным матриксом), чтобы начать деление.

Если клетка не получает сигналов, нужных для прохождения контрольной точки G1, она может выйти из клеточного цикла и войти в состояние покоя под названием фаза G0. После чего в некоторых случаях клетки могут либо постоянно оставаться в фазе G0, либо возобновить деление, если условия поменяются на благоприятные.

Контрольная точка G1 находится в конце фазы G1, до перехода в S-фазу.

Если клетка не проходит контрольную точку G1, она может «выйти из клеточного цикла» и перейти в состояние покоя, называемое G0, из которого она может впоследствии повторно войти в G1 при соответствующих условиях.

Читайте также:

  
• Техника амбулаторных операций на глотке, гортани. Аденотомия, тонзиллотомия
  
• Водородный ион. Роль водородного иона в поддержании гомеостаза
  
• Кожный рог как причина рака века. Злокачественность
  
• Обонятельная система плода. Формирование обонятельной системы эмбриона
  
• Семейная гиперхолестеринемия: причины, диагностика, лечение