If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Hujayra sikli regulyatorlari

Hujayra siklining yadro boshqarish sistemasi. Siklinlar, siklin bogʻlangan kinazalar (Cdkd) va APC/C.

Kirish

Hujayra sikli tekshiruv nuqtalari haqidagi maqolamizda biz hujayraning oʻtish davrlari toʻgʻrisida, yaʼni hujayraning sikl boʻylab harakatlanishi yoki harakatlanmasligini belgilovchi faktorlar haqida maʼlumotga ega boʻlgan edik. Bu tashqi (molekulyar signal) va ichki (DNK shikastlanishi) taʼsirlarni oʻz ichiga oladi.
Bu kabi omillar hujayra ichidagi hujayra sikli regulyatorlarini boshqarish orqali taʼsir qiladi. Regulyatorlar asosiy jarayonlar: DNK replikatsiyasi yoki xromosoma separatsiyasi kabilarga turtki boʻladi. Bundan tashqari, ular hujayra siklining bosqichlari (G1 kabi) toʻgʻri tartibda borishi va keyingi bosqichga (S faza kabi) oʻtishini ham taʼminlaydi.
Bu maqolada biz ana shunday asosiy hujayra sikli regulyatorlarini koʻrib chiqamiz: siklin oqsillar, Cdk fermentlari va APC/C ferment komplekslari.

Siklinlar

Siklinlar eng muhim hujayra regulyatorlaridan biri hisoblanadi. Ular oʻzaro bogʻlangan oqsillar guruhidan iborat boʻlib, odamda va koʻpchilik eukariotlarda ularning quyidagi toʻrtta turi topilgan: G1 siklin, G1/S siklin, S siklin va M siklin turlari.
Koʻrinib turibdiki, har bitta siklinning nomi u taʼsir qiladigan hujayra siklidagi faza yoki fazalardagi jarayonlar bilan bogʻliq. Misol uchun, M siklin M fazadagi jarayonlarni boshqaradi: yadro qobigʻining parchalanishi va xromosomalar kondensatsiyasi1,2.
Rasm: siklinlarning ekspressiyasi sikli. Bu rasmda hujayra sikli fazalari va siklinlarning miqdori oʻzgarishi oʻrtasidagi bogʻliqlik tasvirlangan.
G1 siklin: G1 siklda miqdori kam va sekinlik bilan koʻpayib, S faza oʻrtasida choʻqqiga yetadi, keyinchalik M faza oxiriga yetib, asta-sekin nolga tushadi.
G1/S siklin: boshqa fazalarda juda kam miqdorda boʻlgan holda, G1 dan S fazaga oʻtish chegarasida miqdori keskin va simmetrik koʻrinishda oshadi.
S siklin: G1 ning erta bosqichida past, kech G1 va S fazalarida sekinlik bilan oshadi, erta G2 da choʻqqiga chiqib, erta M fazada keskin nolga tushib ketadi.
M siklin: butun G1 fazasida juda past, sekinlik bilan oshib, G2/M chegarasida choʻqqiga yetadi va M faza oʻrtasida keskin tarzda nolga tushadi.
Rasm manbasi: ”Hujayra sikli boshqaruvi: 2-rasm”, OpenStax College, Biology (CC BY 3.0). Asosiy manbaga oʻzgartirish WikiMaMa tomonidan kiritildi.
Rasmda tasvirlanganidek, siklinlarning miqdori hujayra sikli davomida sezilarli darajada oʻzgarib turadi. Ularning miqdori siklning aksariyat qismida kam boʻlib, kerakli bosqichda keskin ortadi. Masalan, M siklin G2 dan M fazaga oʻtish bosqichida keskin koʻtariladi. G1 siklin esa noodatiy, chunki deyarli barcha fazada unga ehtiyoj mavjud.

Siklinga bogʻliq kinazalar

Hujayra siklini oldinga yurgizish uchun siklinlar hujayra ichidagi nishon oqsillar aktivligini oʻzgartirib turadi. Ular hujayra ichidagi jarayonlarni siklinga bogʻliq kinazalar (Cdk) deb nomlangan fermentlar guruhi bilan hamkorlikda yurgizadi. Cdk mustaqil holatda aktiv emas. Siklinlar bilan bogʻlanganda funksional fermentga aylanib, nishon oqsillarning tuzilishini oʻzgartira oladi.
Bu jarayon qanday boʻladi? Cdk maxsus nishon oqsillarni fosforillovchi (fosfat guruhi biriktiruvchi) fermentlar, yaʼni kinazalar hisoblanadi. Fosfat guruhini biriktirish yordamida nishon oqsillarning aktivligini oʻzgartiradi. Siklinlar Cdk ga birikkanda ikkita asosiy taʼsir kelib chiqadi: Cdk ni kinaza sifatida aktivlaydi va uni hujayra siklining oʻsha siklin boshqaradigan bosqichiga tegishli oqsil tomon yoʻnaltiradi. Masalan, G1/S siklin Cdk ni S fazaning nishon (masalan, DNK replikatsiyasini boshqaruvchi) oqsillariga yuboradi. M siklin esa M faza nishon (yadro qobigʻini parchalovchi) oqsiliga yuboradi.
Cdk aktivligining siklinlar tomonidan boshqarilishini tushuntiruvchi rasm.
Chap tomon (siklin yoʻq): siklin mavjud boʻlmasa, Cdk aktiv boʻlmaydi va G1/S faza uchun maxsus nishon oqsil fosforillanmaydi. S faza omillari “oʻchirilganicha” qoladi va hech narsa sodir boʻlmaydi.
Oʻng tomon (+G1/S siklin): siklin Cdk ga bogʻlanadi. U aktivlashadi va maxsus nishon oqsillarni fosforillaydi. Bu oqsillar DNK replikatsiyasi fermentlarini aktivlaydi va S faza boshlanadi.
Umuman olganda, Cdk miqdori hujayra sikli davomida nisbatan oʻzgarishsiz qoladi, lekin siklinlar miqdori oʻzgarishi bilan ularning aktivligi ham koʻtarilib yoki pasayib turadi. Siklinlarga ehtiyojidan tashqari, Cdk aktivlanishi uchun maxsus nuqtada fosforillanishi kerak, agar boshqa nuqtalar fosforillanadigan boʻlsa, aktivlik pasayadi3,4.
Siklinlar va Cdk evolyutsiya davomida saqlanib qolgan, yaʼni ular turli xil organizmlarda, yaʼni achitqi hujayrasidan tortib to odam organizmigacha mavjud. Tizimning tuzilishi esa biroz farq qiladi: masalan, achitqida bitta Cdk mavjud, odamlarda va boshqa sutemizuvchilarda hujayra siklining turli bosqichlarida ishlatiladigan bir nechta Cdk turlari mavjud. Lekin asosiy ishlash prinsipi oʻzgarmaydi, Cdk va turli siklinlar har bir turda boʻlishi mumkin5.

Yetilishni boshqaruvchi omil (MPF)

Hujayra sikli almashinuvining siklinlar va Cdk tomonidan boshqarilishiga misol qilib yetilishni boshqaruvchi faktor (MPF)ni keltirishimiz mumkin. Bu nom 1970-yillarga borib taqaladi. Oʻshanda tadqiqotchilar baqa tuxum hujayrasida uni G2 fazasidan M fazaga kirishga majbur qilgan nomaʼlum faktorni aniqlashdi. Bu molekula MPF deb nomlandi. 1980-yillarda bu omil Cdk va M siklin bogʻlanishi natijasida kelib chiqishi maʼlum boʻldi6.
MPF hujayra sikli fazalari almashinuvida siklinlar va Cdk lar birga ishlashiga yorqin misol boʻla oladi. Tipik siklinlar singari M siklin ham siklning aksariyat qismida kam miqdorda boʻladi, ammo G2 dan M fazaga oʻtish chegarasida ortadi. M siklin yigʻilishi natijasida hujayradagi mavjud Cdk bilan bogʻlanadi va M fazaga taʼsir koʻrsatuvchi kompleks hosil qiladi. Maʼlum vaqtdan soʻng bu kompleks qoʻshimcha signal oladi (ayniqsa, hujayra DNKsi butunligi haqida), aktivlanadi va M fazadagi jarayonlarni tezlashtiradi7.
MPF kompleks yadro qobigʻidagi turli oqsillarga fosfat guruhini biriktiradi va bu qobiqning parchalanishiga (bu M fazaning asosiy jarayoni), DNKning kondensatsiyalanishiga va M fazaning boshqa jarayonlari sodir boʻlishiga taʼsir etadi. MPFning yadro qobigʻi parchalanishidagi roli quyidagi rasmda aks etgan.
Cdk va M siklinning MPF hosil qilish uchun birikishi tasvirlangan rasm.
Chap tomon: MPF kompleks M faza uchun maxsus boʻlgan oqsillarni fosforillaydi, bu oqsillar oʻz navbatida mitotik urchuq shakllanishi, yadro qobigʻi parchalanishi, xromosomalar kondensatsiyalanishi va M fazaning boshqa jarayonlariga sabab boʻladi.
Oʻng tomon: MPFning yadro qobigʻi parchalanishiga taʼsiri. MPF yadro qobigʻidagi oqsillarni fosforillaydi va qobiqning mayda pufakchalarga parchalanib ketishiga olib keladi (bundan tashqari, qobiqdan maʼlum bir oqsillar ajraladi).

Anafazani boshqaruvchi kompleks/siklosoma (APC/C)

M fazadagi jarayonlarni boshqarishdan tashqari, MPF anafazani boshqaruvchi kompleks/siklosoma (APC/C)ni aktivlash yordamida oʻz-oʻzini yoʻq qiladi. Bu kompleks anafaza boshida M siklinlarni parchalaydi. M siklinlarning parchalanishi hujayrada mitozga turtki beradi. Yangi qiz hujayralar esa G1 fazaga kiradi. APC/C qiz xromatidalarni biriktirib turuvchi oqsillarni parchalab, qiz xromatidalarga hujayraning qarama-qarshi qutbiga harakatlanish imkonini beradi.
APC/C bu ishni qanday bajaradi? APC/C ham Cdk singari ferment hisoblanadi. Lekin uning vazifasi boshqa. Nishon hujayraga fosfat guruhi biriktirish oʻrniga, ubikvitin (Ub) kichik oqsil molekulasini biriktiradi. Nishonga birikkach bu birikma proteasomaga, yaʼni hujayraning qayta ishlash qismiga yuboriladi va u yerda parchalanadi. Masalan, APC/C M siklinga ubikvitinni biriktiradi, bu uning proteasoma tomonidan parchalanishiga va yangi qiz hujayralar G1 fazaga kirishiga zamin yaratadi8.
APC/C ubikvitindan mitoz davomida qiz xromatidalarni ajratishda ham foydalanadi. Agar APC/C metafazada tegishli signal qabul qilib olsa, qiz xromatidalarni biriktirib turgan kogezin yelim oqsillarni parchalash jarayonini kuchaytiradi8,9.
  • APC/C oldiniga sekurin oqsiliga ubikvitinni biriktiradi, uni parchalanishga joʻnatadi. Sekurin odatda separaza oqsiliga birikib uni faol boʻlmagan holatda saqlab turadi.
  • Sekurin parchalanishga yuborilgach separaza aktivlashadi va oʻz ishini bajaradi. Separaza xromatidalarni birga ushlab turuvchi kogezinlarni parchalaydi va ularni ajratadi.

Nazorat nuqtalari va regulyatorlar

Cdk, siklinlar va APC/C hujayra siklining bevosita regulyatorlari hisoblanadi, lekin har doim ham tartib bilan ishlamaydi. Ular hujayraga berilgan ichki va tashqi taʼsirlarga ham javob qaytaradi. Bu taʼsirlar hujayra regulyatorlari aktivligiga taʼsir qiladi va hujayra siklining tezligini belgilaydi. Oʻsish faktori kabi musbat faktorlar Cdk va siklinlar aktivligini oshiradi. DNK shikasti kabi manfiy taʼsirlar esa aktivlikni kamaytiradi yoki umuman bloklaydi.
Misol sifatida DNK shikasti hujayra siklini G1 fazada qanday toʻxtatishini koʻrib chiqamiz. Odam hayoti davomida tana hujayralarining katta qismida DNK shikastlanishlari (masalan, quyosh ultrabinafsha nurlari taʼsirida) roʻy berib turadi. Hujayralar bu kabi shikastlarni tuzatishga, agar buning iloji boʻlmasa, boʻlinishning oldini olishga qodir boʻlishi kerak. DNK shikastlanishiga mashhur oʻsma supressori boʻlgan p53 oqsili javobgar. U koʻpincha “genom qoʻriqchisi” deb ataladi.10
P53 hujayra shikastlangan genomini boʻlinish orqali keyingi avlodga bermasligi uchun keng doirada faoliyat koʻrsatadi3. Dastlab Cdk ingibitor (CKI)larining ishlab chiqarilishini nazorat qilib, hujayrani G1 fazada toʻxtatadi. CKI oqsillari Cdk-siklin kompleksiga bogʻlanib, ularning aktivligini kamaytiradi (quyidagi rasmda keltirilgan), bu orqali DNKning shikastlangan qismini tuzatishga vaqt beriladi. Agar shikastni tuzatishning iloji boʻlmasa, p53 oʻzining uchinchi va oxirgi ishini bajaradi: shikastlangan DNK keyingi avlodga oʻtib ketmasligi uchun rejalashtirilgan hujayra oʻlimini ishga tushiradi.
P53 ning G1/S bosqichida hujayra siklini toʻxatishi va nazoratga olishi tasvirlangan rasm. DNK shikasti natijasida p53 aktivlanadi va Cdk ingibitor ishlab chiqarilishiga taʼsir qiladi, u esa oʻz navbatida Cdk-G1/S siklin kompleksini inaktivatsiya qiladi. Bu hujayra siklini G1 bosqichda toʻxtatadi va S ga oʻtishining oldini oladi, DNK tuzatilishi uchun yetarli vaqt beriladi.
Shikastlangan DNKga ega boʻlgan hujayralarning boʻlinishini toʻxtatib, p53 yuzaga kelgan mutatsiyalar (DNKdagi oʻzgarishlar)ning qiz hujayralarga irsiylanishining oldini oladi. P53 yaxshi ishlamasa, mutatsiyalar tez toʻplanishi va saraton rivojlanishiga olib kelishi mumkin. Darhaqiqat, insoniyat genomida aynan p53 saraton kasalligi bilan ogʻrigan bemorlarda eng koʻp mutatsiyaga uchraydigan yagona gendir.11 p53 va hujayra sikli regulyatorlari saraton kasalligiga davo topishning asosiy mavzusi hisoblanadi.