מחסום מחזור תאים: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

כל מחזור התאים נשלט על ידי מערכת מחסום. מחסום מחזור תאים מווסת תהליכים קריטיים ומעברי פאזה המתרחשים בתוך מחזור תא.

מהו מחסום מחזור התא?

כל מחזור התא נשלט על ידי מערכת בקרה. מחסום מחזור תאים מווסת תהליכים קריטיים ומעברי פאזה המתרחשים בתוך מחזור תא. רצף האירועים הפיזיולוגיים בתאים שיש להם גרעין נקרא מחזור התא. זה קורה כמחזור שמתחיל לאחר חלוקת תאים אחת ויוזם את הבא. זה מורכב interphase ו mitosis. בתהליך זה, תא אם מתחלק לשני תאי בת, בהם שוב מתחיל אינטראפאזה. ה גֵן הפעילות הקיימת שם מווסתת את חילוף החומרים של התא הצומח, ואילו גרעין מתפתח בגרעין התא. Interphase הוא הארוך מבין השניים ואז משתנה למיטוזה. הוא מחולק שוב לשלבים שונים. מדובר בשלב G1, בו התא גדל ומכינים הכפלה של כרומוזום, שלב S, בו הכרומוזומים שלב כפול ו- G2, שבו התא ממשיך לגדול ואת המיטוזה הבאה מכינים. כל המחזור הזה נשלט על ידי מערכת בקרה מולקולרית. כאן מופעלים ונשלטים אירועי תאים, המתווכים על עצירות וממשיכים באותות בצורה של מחסומים. נקודת ביקורת מנתחת אם כן תהליכים קריטיים ומעברי פאזה המתרחשים בתוך מחזור התא. אלה משמשים להגנה על שלמות החומר הגנטי ולהבטיח שהתא לא יתנוון. לדוגמא, תהליך קריטי עשוי להיות כאשר הפרדת כרומוזומים מתרחשת במטאפאזה. Metaphase מייצג את השלב השני של חלוקת התאים, המכונה מיטוזה ו- מיוזה. במטאפאזה, הגרעין והמעטפה הגרעינית נסוגים. במהלך תהליך זה נוצר מבנה אופייני, הנקרא מנזר. כרומוזומים נבדלים זה מזה באופן משמעותי במהלך שלב זה.

פונקציה ומשימה

מחסומי מחזור תאים נקבעים בשני שלבים. אלה הם שלב הביניים עם מחסומי G1 ו- G2, והשלב המיטוטי. במהלך הפעילות הגרעינית הראשונה, מוגברת ומתרחש בכך קיים סיכון מוגבר לפגיעה ב- DNA על ידי חומרים מסרטנים, כמו אלה הנגרמים על ידי אור UV. זה בתורו יכול עוֹפֶרֶת לגידולים ממאירים. רעלים שונים, תרופות, רעלים סביבתיים ורעלים יכולים גם לגרום למחלות כאן. בקטע של שלב, מתמחה חלבונים בנויים בכדי לנטרל פגמים כאלה, לזהות אותם ולמנוע את מעבר התא לתא אחר במחסום. מוות של תאים נגרם אז על ידי אפופטוזיס. באופן ציורי, אנו יכולים לדבר על התאבדות מבוקרת של התא, אשר בניגוד למות התא באמצעות פגיעה מכנית למשל, מפעילה תגובה דלקתית ואינה משחררת ציטופלזמה. ההחלטה מתקבלת במחסום זה האם התא יתפצל או לא. רוב התאים בגוף האדם נמצאים במצב שהתא כבר לא מתחלק. אם אין איתות נוסף במחסום זה, התא עזב את המחזור ואינו מתחלק יותר. לאחר מכן הוא עובר לשלב G0. מנגנוני בקרה מולקולריים מתרחשים במהלך בקרת מחזור התא. בשלב זה, אלה היווצרות של חלבונים 53 ו- 21 ו- BAX. חלבון 53 מסייע בבקרה על שלמות ה- DNA. זה מכונה גם "האפוטרופוס" של הגנום. בתהליך ביולוגי בו מועבר מידע גנטי מחוט דנ"א לרנ"א, החלבון משמש כגורם שעתוק המווסת את ה- DNA כאשר הוא נפגע וגורם לביטוי של גנים מדכאי גידולים. חיוני גם למחזור תאי החולייתנים הוא חלבון 21, מה שמכונה מעכב CDK, החוסם את התא במעברי פאזה כדי לאפשר אנזימים לתיקון DNA מספיק זמן, למשל, לדיכוי הצמיחה של סרטן תאים או לתקן פגמים גנטיים שונים. BAX, בתורו, הוא חלבון שפועל כגורם משותף של חלבון 53. הוא עוקב אחר אפופטוזיס התא. במחסום מחזור התא השני, בשלב המיטוזיס, הפרדת הכרומוזום מתרחשת במטאפאזה. זה תמיד רגע קריטי מכיוון, למשל, הפרדה לא שלמה מובילה לסטיות כרומוזומליות מספריות. ידוע שבתא הסומטי האנושי יש 46 הכרומוזומים.זה מצב נקרא euploidy. כאשר נוצרת חריגה, הכרומוזומים יכולים להתרבות. ואז אנחנו מדברים על פוליפלואידיות. חיי אדם אינם אפשריים בתנאים אלה. מכיוון שמספר הכרומוזומים שוב אינו תואם את הסט הפלואידי (n = 23), יש הפרדה לקויה בין כרומוזומים או כרומטידות אחות. מחלה הקשורה לכך היא טריזומיה 21. בשלב המיטוזה, הנכון הפצה מובטח של כרומוזומים בין תאי אם לבת. לכן שלב המיטוזה הוא נקודת ביקורת של ציר. זה כרוך במנגנון בקרת צירים המבוסס על העובדה שכרומוזומים אינם מופרדים עד שיש הצמדה נכונה של צינורות מיקרו לקינטוכורים. רצף האירועים המדויק בשלב המיטוטי טרם נחקר במדויק. הרופאים מניחים אינטראקציה בין חלבונים עם הקינטוכור והמיקרו-צינורות המצורפים של מנגנון הציר.

מחלות והפרעות

אם מחסומי תאי המחזור מופרעים, סרטן תאים עשויים להיווצר, למשל. ה סרטן התא נוצר על ידי הפיכת תא רגיל לתא לא תקין. בבריאים המערכת החיסונית, תא מוכר ונהרס. אם זה לא קורה, נוצר גידול. אם התא נשאר במקומו המקורי, הוא נקרא גידול שפיר. ניתן לחסל את זה. תאים של גידול ממאיר, לעומת זאת, מסוגלים לפגוע באיברים ותאים אחרים, עלולים לשבש את חילוף החומרים ולהיווצר גרור. בניגוד לתאים רגילים, תאים סרטניים יכולים להתחלק לאינסוף ולכן הם גם קשים לטיפול.