1 Клеточный цикл и белки, участвующие в его регуляции
2 Сверочные точки клеточного цикла
3 Контроль клеточного цикла и транскрипционная регуляция
Список использованных источников
1 Клеточный цикл и белки, участвующие в его регуляцииЛюбой радиобиологический эффект начинается с ионизации молекулы облучаемого вещества. Правда, часть передающейся квантом/частицей энергии идет на возбуждение электрона, но биологических последствий это не имеет. Так как ионизирующее излучение (ИИ) относится к самой коротковолновой части электромагнитного спектра, оно не имеет преград в своей проникающей способности [1].
В результате облучения, повреждающего абсолютно все внутриклеточные структуры, в клетке можно зарегистрировать множество самых разнообразных реакций – задержку деления, угнетение синтеза ДНК, повреждение мембран и другие. Степень выраженности этих реакций зависит от того, на какой стадии жизненного цикла клетки произведено облучение
Синтез ДНК в клетке происходит в интерфазе, занимая в ней определенный промежуток времени. Это позволило разделить интерфазу на три периода – периода синтеза ДНК (S-период), предсинтетический и постсинтетический (G1 и G2 соответственно). Митоз – четвертый период обозначается буквой М. Продолжительность жизни клеточного цикла – время между двумя последовательными делениями клетки – состоит из отдельных стадий, длительность которых в разных тканях варьирует по величине, располагаясь следующим образом: М
В активно обновляющихся тканях (костный мозг, кожа, эпителий ворсинок кишечника), а также в опухолях, продолжительность всего цикла составляет от 10 до 48 часов. Наиболее продолжительные периоды G1 и S, а самый короткий митоз 30 – 60 мин. В малообновляющихся тканях большинство клеток находится в G1 периоде, длительность которого измеряется неделями, месяцами и даже годами (клетки ЦНС), что обусловило выделение еще одной стадии – G0. Клетки, находящиеся в этой стадии, принято считать вне цикла или покоящимися. Такие клетки составляют резерв популяции в случае гибели части клеточного пула [2].
Возвращаясь к лучевым реакциям клетки нужно отметить, что многие из них легко переносятся клеткой, так как являются следствием повреждения какой-либо части множественных структур, утрата которой быстро восстанавливается или просто остается незамеченной. Такие клеточные реакции называются физиологическими или кумулятивными эффектами облучения. К ним относятся различные нарушения обмена веществ или окислительного фосфорилирования, слипания хромосом и др. [3]
Как правило, подобные реакции проявляются в ближайшие сроки после облучения и со временем проходят.
[...]
2 Сверочные точки клеточного циклаВ течение цикла клетка претерпевает несколько дискретных переходов, которые в норме осуществляются за счет регуляторных механизмов в строгом порядке и в точное время. Переход клетки из одной стадии в другую не может произойти, если не завершились все процессы, присущие предыдущей стадии цикла. Для этого существуют механизмы положительного и обратного контроля, причем последние играют роль преобладающих. Они образуют регуляторные цепи, выполняющие функцию надзорного (контрольного) механизма, отслеживающего завершение явлений критического цикла и позволяющего клетке совершать последующие переходы.
Существует два типа таких схем регулирования – внутренние и внешние.
В каждой клетке действуют внутренние механизмы, поддерживающие последовательность событий.
Внешние механизмы индуцируются и проявляются только при наличии какого-либо дефекта, который необходимо устранить.
Оба механизма могут использовать одни и те же компоненты, обеспечивающие блокировку клеточного цикла. Таким образом, точками проверки цикла являются регуляторные пути, которые контролируют порядок и время перехода клеток из одной фазы в другую и обеспечивают выполнение с высокой точностью таких критических явлений, как репликация ДНК и дивергенция хромосом. Они реагируют на повреждение, останавливая клеточный цикл, чтобы дать время для восстановления и индукции генов, которые ускоряют восстановление. Утрата точек верификации приводит к снижению репродуктивной податливости у одноклеточных, а у многоклеточных – к нестабильности генома, неконтролируемой пролиферации и является частью процесса трансформации нормальных клеток в раковые [5].
В ходе цикла клетка осуществляет самоконтроль собственного состояния. Для этого в цикле существует несколько контрольных точек:
- контрольная точка G1-периода. Остановка цикла осуществляется в случае обнаружения двухцепочечных разрывов в ДНК, неправильной сегрегации хромосом или разрушения системы микротрубочек;
- контрольная точка S-периода. Остановка цикла осуществляется в случае недостатка нуклеотидов в клетке;
- контрольная точка G2-периода. Остановка цикла в случае незавершенности репликации каких-либо участков хромосом либо крупных повреждений ДНК, оставшихся с прошлого периода;
- контрольная точка метафазы митоза. Остановка цикла осуществляется в случае неправильной сборки веретена деления.
[...]
3 Контроль клеточного цикла и транскрипционная регуляция Контроль клеточного цикла также зависит от транскрипционной регуляции
В эмбриональном клеточном цикле зародыша лягушки, как обсуждалось ранее, транскрипции генов не происходит. Контроль клеточного цикла зависит исключительно от посттранскрипционных механизмов, т.е. регуляции Cdk и убиквитин-лигаз и их белков-мишеней. Однако в более сложных клеточных циклах большинства типов клеток транскрипционный контроль создает дополнительный уровень регуляции. Изменения транскрипции генов циклинов, например, способствуют контролю уровня циклинов в большинстве клеток.
[...]
1. Актуальная радиобиология: курс лекций / Л.А. Ильин [и др.]. – М.: Издательский дом МЭИ, 2015. – 240 с.
2. Бадрутдинов О.Р., Тюменев Р.С. Радиационная экология: Конспект лекций/ Бадрутдинов О.Р., Тюменев Р.С. Казанский (Приволжский) федеральный университет. – Казань, 2014. – 112 с.
3. Давыдов М. Г., Бураева Е. А., Зорина Л.В., МалышевскийВ. С., СтасовВ.В. Радиоэкология: учебник для вузов / М. Г. Давыдов [и др.]. – Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 635 с.
4. Молекулярная и клеточная радиационная биология / А.Н. Батян [и др.]. – Мн.: Вышэйшая школа, 2021. - 238 с.
5. Молекулярная биология клетки: в 3-х томах. Т. II / Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис [и др.]. – М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2013. – 966 с.
6. Курс обзорных лекций по специальности «Медицинская экология» / А. Н. Батян [и др.]. – Минск: ИВЦ Минфина, 2017. – 110 с.
