Back to chapter

10.7:

מוקלות בקרה חיובית

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Positive Regulator Molecules

Languages

Share

מחזור תאים מוסדר באופן חיובי ומקדם את ההתקדמות בשלבים באמצעות האינטראקציה של שני סוגים של חלבונים הנמצאים בציטופלסמה. Cyclin ו cyclin קינאזות תלויות, או CDK. כברירת מחדל, CDKs הם תמיד נוכחים בתא בצורה בלתי פעילה.הם חייבים להיקשר ל-cyclin ספציפי על מנת להיות מופעלים. כאשר צורות אלה מורכבות, הCDK יכול לקבל זרחן חלבון מטרה אשר משנה את תפקידו והתא מתקדם לשלב הבא. ברוב המקרים, כאשר cyclin הוא נמוך, ה-CDK אינו פעיל והוא מסמן את הסוף של שלב מסוים.לדוגמה, במהלך G1, כאשר סוג אחד של cyclin, בשם D, הוא מסונתז ונקשר ל-CDK, מעברים תא לתוך שלב S, כמו עוד cyclin, E, ויוצר מורכבת עם CDK כדי לקדם שכפול דנ”א. ואז E מונמך על ידי אנזימים cytoplasmic ו cyclin ריכוזים בכל שלב S ולהישאר גבוה לתוך ה-G2 בשביל לקדם כניסה לשלב M כאשר המתחם פעיל. אחרי ששלב A מתפרק, ריכוז של cyclin בשיא בשלב M והמורכבים יפעילו את השלבים השונים של המיטוזה.כאשר רמות B יורדות, התא יוצא ממיטוזה ומתחלק. לפיכך, רמות של ארבעה cyclins שונות להשתנות בדפוסים צפויים לשלב עם CDKs עקבי בנקודות ספציפיות להשיג מומנטום קדימה.

10.7:

מוקלות בקרה חיובית

To consistently produce healthy cells, the cell cycle—the process that generates daughter cells—must be precisely regulated.

Internal regulatory checkpoints ensure that a cell’s size, energy reserves, and DNA quality and completeness are sufficient to advance through the cell cycle. At these checkpoints, positive and negative regulators promote or inhibit a cell’s continuation through the cell cycle.

Positive regulators include two protein groups that allow cells to pass through regulatory checkpoints: cyclins and cyclin-dependent kinases (CDKs). These proteins are present in eukaryotes, ranging from yeast to humans.

Cyclins can be categorized as G1, G1/S, S, or M cyclins based on the cell cycle phase or transition they are most involved in. Generally, levels of a given cyclin are low during most of the cell cycle but abruptly increase at the checkpoint they most contribute to (G1 cyclins are an exception, as they are required throughout the cell cycle). The cyclin is then degraded by enzymes in the cytoplasm and its levels decline. Meanwhile, cyclins needed for the next checkpoints accumulate.

To regulate the cell cycle, cyclins must be bound to a Cyclin-dependent kinase (CDK)—a type of enzyme that attaches a phosphate group to modify the activity of a target protein. The CDK is only active when bound to a cyclin. Depending on the cyclin they are bound to, CDKs are directed to different target proteins that are needed to advance to a particular cell cycle stage.

Compared to cyclins, CDKs remain at relatively constant levels throughout the cell cycle. However, their activity and the proteins they target change according to varying levels of cyclins across the cell cycle.

Suggested Reading

Bai, Jingwen, Yaochen Li, and Guojun Zhang. “Cell Cycle Regulation and Anticancer Drug Discovery.” Cancer Biology & Medicine 14, no. 4 (November 2017): 348–62. [Source]

Laphanuwat, Phatthamon, and Siwanon Jirawatnotai. “Immunomodulatory Roles of Cell Cycle Regulators.” Frontiers in Cell and Developmental Biology 7 (2019). [Source]