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Zellzyklus und Apoptose
Der Lebenszyklus einer Zelle beginnt mit der
vorangegangenen Mitose, der Zellteilung, und
endet mit einer erneuten Mitose oder in einem programmierten Zelltod, der Apoptose. Die Zeit dazwischen wird in verschiedene
Phasen eingeteilt und als Zellzyklus bezeichnet (s. Abb. 23, S. 25).
S-Phase
G1-Phase
G0-Phase
Zellzyklus
G2-Phase
Mitose
Abb. 23: Zellzyklus
medi-learn.de/7-bc4-23
Mit der G1-Phase beginnt eine Zelle, nach der
Mitose zu wachsen und ihre Zellbestandteile
zu synthetisieren. Eine meist vollständig differenzierte Zelle kann in eine G0-Phase eintreten. In dieser Phase pausiert sie und kann sich
für lange Zeit aus dem aktiven Zellzyklus heraushalten.
Unter dem Einfluss verschiedener Wachstumsfaktoren tritt eine Zelle in die S-Phase ein, synthetisiert verstärkt Histone und repliziert ihre
DNA vor einer geplanten Zellteilung ( s. 1.6, S.
28). In der recht kurzen G2-Phase kontrolliert
eine Zelle, ob die Verdopplung der Erbinformation korrekt abgeschlossen ist.
Nach einer erfolgreichen Kontrolle tritt die Zelle anschließend in die Mitose ein und teilt sich.
Sollten jedoch Reparaturvorgänge zu lang dauern oder zu viele Fehler aufgetreten sein, wird
ein programmierter Zelltod, die Apoptose, eingeleitet (s. S. 26).
www.medi-learn.de
Zellzyklus und Apoptose
Die Übergänge von einer Zellzyklusphase zur
nächsten sind einer strengen und komplexen
Regulation unterworfen. Daran beteiligt sind
– Wachstumsfaktoren,
– Kinasen, die bestimmte Proteine phosphorylieren (Cyclin-abhängige Kinasen = CDK,
cyclin dependend kinases),
– Cycline, die als Proteine die Aktivität der Kinasen kontrollieren,
– das Retinoblastom-Protein (pRB), das als
zentrales Tumor-Suppressor-Protein des
Zellzyklus den Transkriptionsfaktor E2F
hemmt und
– die Proteine p16, p21 und p27, die Cycline
hemmen und so spezielle Rollen in den einzelnen Zellzyklusphasen übernehmen.
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Als zentrales Protein des Zellzyklus verdient
das Retinoblastom-Protein pRB deine besondere Aufmerksamkeit: Es ist ein Tumor-Suppressor-Protein des Zellkerns, das den Übergang von der G1-Phase zur S-Phase reguliert.
Dephosphoryliertes und damit aktiviertes
pRB bindet und inaktiviert in ruhenden Zellen den Transkriptionsfaktor E2F. Auf die Zelle einwirkende Wachstumsfaktoren aktivieren
bestimmte Cyclin-abhängige Kinasen (CDK2/
Cyclin E), die schrittweise das pRB phosphorylieren und damit inaktivieren. Inaktiviertes
phosphoryliertes pRB setzt den gebundenen
Transkriptionsfaktor E2F frei. Dieser kann jetzt
die S-Phase-Gene aktivieren und so den Übergang in die S-Phase des Zellzyklus einleiten (s.
Abb. 24, S. 26). Während des Übergangs von
der M- zur G1-Phase wird pRB zunehmend dephosphoryliert und kann in dieser Form wieder den E2F binden und damit inaktivieren.
Übrigens …
Das Retinoblastom-Protein pRB war
das erste Tumorsuppressor-Protein,
das entdeckt wurde. Man fand es in einem bösartigen Tumor der Netzhaut
des Auges: einem Retinoblastom. Voraussetzung für dessen Entstehung
sind Mutationen in beiden Allelen des
Retinoblastom-Gens.
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