Глава 6. Регуляция клеточного деления. Циклины и циклин-зависимые киназы

Основное свойство высших эукариот - определенное время жизни организма. Это

свойство поддерживается в индивидуальных соматических клетках, чей рост, деление и

гибель точно регулируемый процесс. Сбой регуляции приводит к неконтролируемому

клеточному росту - раку.

Одним из ключевых событий в жизни соматической клетки является ее деление на две

дочерних - митоз. Период между двумя делениями называется интерфазой. Интерфаза и митоз

представляют собой хорошо организованную последовательность событий, известную как

клеточный цикл. Разграничением между клеточными циклами являются стадии митоза. Важным

свойством клеточного цикла является его сложная регуляция.

6.1. Периоды клеточного цикла

Клеточный цикл разделяется на четыре периода:

* G1 фаза (от "gap 1", то есть интервал 1) - период высокой метаболической

активности и роста клетки между митозом и репликацией ДНК.

* S фаза (от "synthesis") - период синтеза (репликации ДНК). Количество ядерной

ДНК увеличивается в два раза от 2n до 4n.

* G2 фаза ("gap 2") - период подготовки к митозу. Продолжается клеточный рост и

синтез необходимых белков

* M фаза (от "mitosis") - деление клетки на две дочерние с уменьшением в них

количества ДНК от 4n до 2n. Митоз - сложный процесс, в ходе которого происходит

конденсация хроматина с образованием узнаваемых хромосом, перемещение

центриолей в противоположные части клетки, реорганизация и реконструкция

микротрубочек в веретено деления, разрыв ядерной оболочки, вызванный

деполимеризацией поддерживающих ее структуру белков - ламинов (профаза),

прикрепления микротрубочек к кинетохорам хромосом(прометафаза), выстраивание

хромосом по клеточному экватору (метафаза), расхождение сестринских хроматид к

противоположным полюсам клетки(анафаза), реорганизация ядерных оболочек и

непосредственное деление цитоплазмы (телофаза) и клетки (цитокинез).

Типичные быстро делящиеся клетки человека (клетки костного мозга, слизистой

оболочки кишечника, волосяных фолликул и др.) проходят клеточный цикл за 24 часа.

Быстро делятся клетки эмбриона - сразу после оплодотворения яйцеклетки. Они проходят

клеточный цикл за 30 мин, однако при этом не происходит клеточный рост, то есть зигота

делится на большое количество маленьких клеток. Некоторые клетки взрослого организма

либо прекращают делиться вообще (например, нервные клетки), либо делятся случайно, для

замены погибших или поврежденных в результате ранения клеток при получении сигнала

извне (например, фибробласты кожи). Такие клетки вышли из фазы G1 в фазу покоя G0,

оставаясь при этом метаболически активными. Клеточный цикл других клеток может

остановиться и в G2 фазе. В диплоидном мире эти клетки в дальнейшем обычно остаются

тетраплоидными, как это бывает, например, на некоторых стадиях эмбриогенеза насекомых.

В гаплоидном мире остановка клеточного цикла в G2 фазе происходит всегда, так как это

позволяет предохранять ДНК от повреждений из-за наличия в клетке двух ее копий, вместо

одной копии в G1 фазе.