تبلیغات
اولین پایگاه تخصصی ژنتیک در ایران - چرخه سلولی و رابطه آن با سرطان
 
اولین پایگاه تخصصی ژنتیک در ایران
دوشنبه 17 بهمن 1390 :: نویسنده : محمدرضا غفاری

چرخه سلولی (Cell Cycle):

سلولهای موجودات پیشرفته (Eukaryotes) در فاصله بین دوتقسیم متوالی، مراحل پیوسته ای را كه به  طور عمده S, G1  و G1 نامیده می شوند طی می كنند كه اینترفاز (میان چهر) نامیده می شود. مجموعه اینترفاز كه در خلال آن سلول رشد می كند و تقسیم سلولی (میتوز) كه در آن هسته و سپس بقیه سلول تقسیم می گردد، چرخه سلولی (Cell Cycle) خوانده می شود.

پیرامون چگونگی تنظیم رخدادهای پیوسته ای كه در خلال مراحل چرخه سلولی رخ می دهد در چندین دهه گذشته ، مطالعات بسیار گسترده ای صورت گرفته است كه با رشدی فزاینده ادامه دارد. و البته ، درمسیر درك آن ، سرنخ های بسیار مهم به دست آمده است .

به دلایل فراوان ،این پژوهشها از جمله برای فهم عمیق و مولكولی چگونگی فرایند رشد و تكثیر سلول -طبیعی و غیر طبیعی- ، ایمنی سلول و ترمیم بافتی، در محورهای پایه ای و كاربردی از اهمیت اساسی برخوردار است. این پژوهشها، همچنین در پزشكی مولكولی كاربردهای پرشماری دارد كه طراحی روشهای كارآمد. جهت پیشگیری از تكثیر بی رویه سلولهای سرطانی - كه در آنها نقش كنترلی تنظیم كننده های چرخه سلولی و رشد ، به نحوی زایل شده است- و احتمال ابداع شیوه های نو برای القاء تكثیر سلولهای مورد نیاز در تجدید اعضای بافتهای آسیب دیده - احتمالا“ مشتمل بر نورونهای بالغ كه تقسیم نمی گردند- از آن جمله است.

چرخة سلولی، مهمترین موجودیت برای بقا ء سلول است . عوامل و پروتئین های فراوان درنقش های مثبت یامنفی در نقاط و گلوگاههای متعدد، این چرخه را به طور دقیق و هماهنگ ، تنظیم و كنترل می كنند. درواقع،درسلولها، ژنهای متنوعی حضور دارند كه پروتئین های لازم برای كنترل چرخة سلول را رمزدهی می كنند.

با آنكه چرخة سلولی در ایستگاههای متعددی كنترل و بازرسی می شود ،این تنظیم به ویژه در دونقطه باشدت و مراقبت خارق العاده ای صورت می گیرد. سلول، در نقطه نخست، پیرامون همانندسازی DNA ی خود، و درنقطه دیگر ،برای شروع تقسیم میتوز، تصمیم گیری می كند. این مراحل در قلمرو عبور از 1G به S  و از G1  به M اسـت.

مراحل گذار، با كنترل ژنتیكی سلول ، به عنوان نقاط بازرسی به طور هماهنگ وارد عمل می شوند و موجبات بقاء سلول به حالت طبیعی را فراهم می آورند. به عنوان نمونه ، دراین نقاط به منظور بقاء سلول ، آسیب احتمالی وارده به DNA در حداكثر توان  ، تشخیص داده شده و راهكارهای لازم برای رفع آن - ،  یعنی مرمت آسیب - تدارك دیده می شود. شایان تاكید است كه در سلولهای توموری ، نقاط كنترل چرخه سلولی ، چندان شناسایی نگردیده است .

مطالعات گسترده نشانگر رابطه ای دقیق و پیچیده بین“ ساعت چرخه سلولی“  (The Cell Cycle Clock) و سرطان است . چنانكه پیشتر تاكید شد ، اكثر - و احتمالا“ عموم - سرطان های انسانی رشدی بی رویه دارند . این رشد غیر عادی هم به دلیل آشفتگی و انحراف در مسیرهای علامت رسانی در سلولها و هم به دلیل برهم خوردن نظم ساعت چرخه سلولی است . ساعت مورد اشاره - مشتمل بر اجتماعی از پروتئین های برهم كنش كننده در هسته - ، به عنوان مدیریت تصمیم گیر سلول وظائف حیاتی خود ، و از جمله تصمیم گیری برای عبور سلول از چرخه سلولی ، را انجام می دهد. بدیهی است هرگونه اختلال در عملكرد طبیعی دقیق و پیچیده آن ، می تواند در مسیر پیدایش سرطان نقش كلیدی ایفا كند.

برنامه های ساعت چرخه سلولی در واقع ردیفی از مراحل و رخدادهای به هم پیوسته را با واسطه انواع متنوعی از مولكولها انجام می دهد. در واقع در روند چرخه فرآورده های پروتئینی مربوط به ژنهای خاصی در تنظیم دقیق چرخه سلولی نقش های تقویت كنندگی یا مهار كنندگی را برعهده دارند. از میان این مولكولها، دو ملكول پلی پپتیدی به نامهای سیكلین ها (Cyclins) و پروتئین كینازهای وابسته به سیكلین یا به اختصار Cycline Dependent Protein Kinases) CDKs) و در ارتباط با یكدیگر ، در  فرآیند آغاز سازی و ورود به مراحل متنوع چرخه سلولی - و به عنوان آغازگر های اصلی برای عبور ازیك مرحله به مرحله دیگر چرخه - ، از اهمیت اسامی برخوردار هستند.

 به طور نمونه ، در مرحله  G1 سیكلین های نوع  Dبه پروتئین كنیازهای وابسته به سیكلین های نوع 4و 6  متصل شده و در نتیجه آن ، این مجموعه برروی مولكول قدرتمند بازدارنده رشد - به نام پروتئین PRB - عمل می كند. این عمل ، موجبات رهاسازی اثر ترمز كنندگی این پروتئین را فراهم می آوردودر نتیجه آن ، سلول قادر می شودتا وارد مراحل نهایی G1 گشته وازآنجاواردمرحله S گردد.

برای درك بهتر مطلب ، چنانچه چرخه سلولی را به عنوان یك خودرو فرض كنیم ، سیكلین ها به مثابه جاپایی یا پدال گاز خودرو است كه موتور (CDK) را به كار می اندازد. دراین خودرو ، طبیعتا“ ، ترمز نیز

وجود دارد تا درشرایط نامناسب (وضروری)، چرخه سلولی را از فعالیت بازدارد. پروتئین های اتصالی درواقع نقش این ترمز را دارند و قادر هستند از فعالیت پروتئین كینازی مجموعه یا “ ناجور دوپار“ سیكلین جلوگیری كنند. پروتئین های اتصالی كه به نام بازدارنده های پروتئین كینازهای وابسته به سیكلین (Cycline Dependent Protein Kinase inhibitors) خوانده می شوند، چرخة سلولی را در نقطه بازرسی متوقف می كنند. اگرچه ، به مجرد دریافت چراغ سبز از مكانیسم های كنترل كننده ، كه مفهوم آن آمادگی كامل سلول برای ورود به مرحله بعدی چرخه است، این مانع برداشته می شود.

 

پژوهشگران پروتئین های بازدارنده متنوعی را شناسائی كرده و عملكرد آنها را در خلال چرخه ســلولی به طور وسیعی مطالعه و مورد شناسائی قرار داده اند به طور مثال P15  و P16 كه هر دو فعالیت CDK شریك سیكلین D را سد می كنند و در نتیجه مانع ورود سلول از مرحله G1 به مرحله S می شوند.

P57,P53,P27 ,P21 ,P18  نمونه های دیگری از این پروتئین های بازدارنده هستند كه به ویژه P53 با عملكردهای متنوع در جلوگیری از پیدایش سرطان اهمیت به سزایی دارد، زیرا دست كم در نصف تمام تومورهای انسانی ، فقدان پروتئین طبیعی P53 ، بارها گزارش گردیده است .

فرآیند كنترل منفی یا بازدارندگی فعالیت CDK كه در نقاط بازرسی سلول در مراحل G1 و G2 صورت گیرد ، به عنوان اهرم ترمز عمل می كند. به طور مثال در زمانی كه ملكول DNA در خلال مرحله G1  توسط عاملی مانند پرتوایكس آسیب می بیند ، شرایطی فراهم می آید كه طی آن درستی همانند سازی DNA و دیگر فرآیندهای اصلی سلول تضمین گردد. برروی هم ، بیان و میانكش سه نوع مولكول: سیكلین ها ، CDKs و بازدارنده های آنها در گستره وسیعی،و در ماموریت های مهمی مانند زمانبندی رخدادهای چرخه سلولی و تصمیم گیری سلول برای فرآیند همانند سازی وتقسیم نقش اساسی دارند. پروتئین های بازدارنده اشاره شده در بالا و مانند آنها ، در شرایط طبیعی، سلامت همانند سازی DNA و درستی چرخة سلولی را تضمین می كنند ، طبیعتا“ جهش در ژنهای مسبب آنها یا در ژنهائی كه بیان یا فعالیت آنها را تنظیم می كنند، در پیدایش سرطان نقش محوری دارد.

مــــنبع : برگرفته از مقاله دکتــر محمدرضا نوری دلوئی





نوع مطلب : ژنتیک، تقسیمات سلولی، 
برچسب ها :