- •Исследование клеточного цикла у людей, подвергшихся низкоинтенсивному хроническому радиационному воздействию
- •2012 Г. Содержание
- •Введение
- •1. Клеточный цикл
- •1.1. Стадии клеточного цикла
- •1.2. Фазы митоза
- •1.3. Методы изучения регуляции клеточного цикла
- •2. Регуляция клеточного цикла
- •2.1. Циклины и циклинзависимые киназы
- •2.2. Ингибиторы клеточного цикла
- •2.3. Контроль клетки за прохождением клеточного цикла
- •2.3.1. Объекты контроля и сверочные точки
- •2.3.2. Механизм остановки цикла
- •2.4. Датчики атм и атr
- •2.5. Чекпойнт-киназы Chk1 и Chk2
- •2.6. Белок Ki-67
- •3. Нарушения регуляции клеточного цикла и канцерогенез
- •4. Клеточный цикл и ионизирующее излучение
- •5. Проведение методики оценки задержки клеточного цикла лимфоцитов периферической крови методом проточной цитометрии
- •5.1. Выделение лимфоцитов периферической крови человека на градиенте фиколл-урографин
- •5.2. Культивирование лимфоцитов периферической крови человека
- •5.3. Анализ пролиферативной активности лимфоцитов с использованием набора Кi-67
- •5.4. Анализ проб на проточном цитометре
- •Заключение
- •Список использованной литературы
2.3.2. Механизм остановки цикла
В большинстве случаев остается пока неизвестным, какие конкретно структуры являются сенсором или детектором нарушений хромосомной структуры. Но в отношении двухцепочечных разрывов ДНК некоторая определенность есть. Считают, что их узнает специальная ДНК протеинкиназа.
Само исправление таких разрывов осуществляется, вероятно, путем гомологичной рекомбинации поврежденной хромосомы (или хроматиды) с интактной. Между этими хромосомами происходит обмен таким фрагментом одной из цепей ДНК, в котором и заключен разрыв. В результате обмена в каждой хромосоме оказывается молекула ДНК с одноцепочечным разрывом. А такие разрывы устраняются ДНК-лигазой. Но все это требует времени. Для чего и происходит остановка клеточного цикла.
В большинстве, если не во всех, случаях хромосомных повреждений центральную роль в остановке цикла играет белок р53. Он синтезируется в клетке постоянно, но в обычных условиях очень быстро разрушается, так что его концентрация в клетке оказывается весьма низкой.
При наличии же в клетке хромосомных повреждений «включение» белка р53 происходит следующими способами:
- путем уменьшения скорости его распада
- путем повышения активности его молекул
На активность р53 влияет, в частности, его специфический ингибитор — белок Mdm2. В то же время связывание этого ингибитора зависит от того, фосфорилирован ли соответствующий локус белка р53.
Так, если речь идет о двухцепочечных разрывах ДНК, то обнаруживающая их ДНК протеинкиназа фосфорилирует р53 и тем самым освобождает его от ингибирующего влияния белка Mdm2.
При других повреждениях ДНК могут работать иные механизмы. Например, после УФ-облучения в действие вступает казеинкиназа II: она тоже способна фосфорилировать и тем самым активировать белок р53. Способов регуляции активности этого белка очень много.
Белок р53 - это транскрипционный фактор. И одно из первых его действий в таком качестве - активация гена белка р21. Белок р21 - ингибитор всех комплексов циклин-Cdk. По этой причине и наступает остановка клеточного цикла, в каком бы его периоде не находилась клетка.
Если повреждения хромосом достаточно велики и их исправление затягивается, то длительно сохраняющий высокую активность белок р53 начинает стимулировать (как транскрипционный фактор) серию других генов (ВАХ, KILLER/DR5. и др.) запускающих апоптоз. Одновременно ингибируются антиапоптозные гены (BCL2, RELA). В итоге в такой клетке начинает выполняться сложная программа самоуничтожения.
2.4. Датчики атм и атr
Центральное положение в системе контроля повреждений ДНК занимают две киназы: ATM и ATR. Эти белки, схожие между собой по структуре и функции, относятся к классу PI3K-белков. ATM (Ataxia-Telangiectasia Mutated) и его гомолог ATR (ATM and Rad3 Related) активируются после связывания с разорванными концами ДНК и/или модифицированными белками хроматина, а также с белком BRCA1. При этом ATM активируется преимущественно в ответ на возникновение двунитевых разрывов ДНК, тогда как другие нарушения структуры ДНК (сшивки оснований, вызванные УФ-облучением; повреждения, индуцируемые алкилирующими соединениями и др.) активируют и привлекают в комплекс белок ATR.
Индивидуумы, имеющие мутации в двух аллелях гена ATM, страдают тяжелым заболеванием атаксией-телеангиоэктазией. Это заболевание характеризуется нейродегенеративными процессами, иммунодефицитом и предрасположенностью к злокачественным новообразованиям.