Language
Country/Area
No result found
От дрожжей до млекопитающих: волшебный процесс активации генов во время S-фазы!
Управление клеточным циклом имеет решающее значение во всех аспектах жизни, особенно в S-фазе (фазе синтеза), где репликация ДНК играет центральную роль в непрерывном воспроизводстве организмов. Когда клетки переходят из фазы G1 в фазу S, этот процесс должен быть как точным, так и быстрым, поскольку для успешного деления клеток необходима точная репликация генов. Механизм контроля за вхождением клеток в S-фазу существует не только у дрожжей, но и подтвержден в клетках млекопитающих, что углубило наше понимание биологии клетки.
«S-фаза — критический узел в клеточном цикле, когда клетки должны быть полностью готовы к достижению точной репликации генов».
Регулятивный механизм
Наступление S-фазы контролируется точкой рестрикции G1, которая определяет, вступит ли клетка в последующий клеточный цикл. При подходящей клеточной среде сигналы роста клеток способствуют накоплению циклина Cln3, заставляя его образовывать комплекс с киназой CDK2, зависящей от клеточного цикла. Этот комплекс может ингибировать транскрипционный репрессор Whi5, тем самым способствуя экспрессии генов S-фазы.
Процесс репликации ДНК«Этот процесс создает положительную обратную связь, которая в конечном итоге усиливает приверженность клетки экспрессии генов S-фазы».
Во время S-фазы пререпликационный комплекс клетки (пре-РК) превращается в активную репликативную вилку, инициируя репликацию ДНК. Этот процесс зависит от активности киназы нескольких CDK S-фазы, таких как Cdc7, и клетки должны инициировать этот процесс точно и упорядоченно. В ходе этого процесса контролируется активация множества точек начала повтора, что позволяет репликации ДНК гибко регулировать свою скорость в ответ на изменения окружающей среды.
Синтез гистонов
Чтобы обеспечить плавную упаковку вновь синтезированной ДНК в нуклеосомы, основные (невариантные) гистоны синтезируются синхронно во время S-фазы. На раннем этапе комплекс циклин E-Cdk2 фосфорилирует NPAT, что стимулирует транскрипцию генов гистонов, тем самым ускоряя координацию продукции гистонов и синтеза ДНК.
«Во время фазы S накопление SLBP и действие NPAT значительно повышают эффективность продукции гистонов».
Репликация нуклеосом
В процессе репликации ДНК образуются новые нуклеосомы. Исследование показало, что этот процесс не полностью опирается на полуконсервативную модель, а скорее протекает консервативным образом. Эта дупликация нуклеосом обеспечивает правильное распределение старых и новых гистонов в новообразованных клетках.
Реконструкция доменов хроматина
После деления клетки дочерние хромосомы сталкиваются с проблемой восстановления функциональных доменов хроматина. Наследование старых гистонов достаточно для обеспечения точной реконструкции крупномасштабных доменов хроматина. Однако для небольших генов унаследованных гистонов может быть недостаточно для точной передачи модификаций. В настоящее время введение вторичных вариантов гистонов стало новым направлением в изучении структуры хроматина. Контрольная точка повреждения ДНК
Во время S-фазы клетки постоянно проверяют целостность своего генома. После обнаружения повреждения ДНК клетки инициируют несколько ключевых путей контрольных точек S-фазы, которые предотвращают дальнейшее продвижение клетки по циклу. Эти контрольные точки не только обнаруживают двухцепочечные разрывы, но и координируют реакции на разных стадиях клеточного цикла, обеспечивая стабильность генома.
«Эти механизмы контрольных точек являются важным средством защиты клеток, гарантируя, что клетки не будут делиться при повреждении ДНК».
Благодаря постоянному прогрессу биологических научных исследований наше понимание клеточного цикла будет продолжать углубляться. От активации генов у дрожжей до механизма репликации клеток млекопитающих — эта серия процессов демонстрирует тайны жизни, которые действуют в природе с точностью и координацией. За этими сложными правилами мы не можем не задаться вопросом: если эти процессы ненормальны, какое влияние они окажут на весь организм?
