Ang mga gene nga nag-apil sa Cell Cycle hinungdanon alang sa husto nga paglihok ug paglambo sa mga organismo. Kining komplikadong proseso nag-regulate sa pagdoble sa DNA, cell division, ug ang saktong pag-apod-apod sa mga chromosome sa mga anak nga selula. Pinaagi sa estrikto nga mga mekanismo sa pagkontrol, ang mga gene nalangkit sa Cell Cycle Gipaneguro nila ang genomic nga integridad ug tukma nga pagsanay sa mga selula Niini nga artikulo, atong susihon ang hinungdanon nga mga gene niining hinungdanon nga yugto sa kinabuhi sa cellular, ingon man ang sukaranan nga papel niini sa kahimsog ug sa pagpugong sa mga sakit nga may kalabotan sa pagbag-o sa mga selula. Siklo sa Cell.
Pasiuna sa cell cycle
Ang siklo sa selula mao ang proseso diin ang usa ka selula nagbahin ug nagmugna og duha ka managsama nga anak nga mga selula. Kini usa ka hinungdanon nga panghitabo sa pag-uswag ug pagtubo sa mga multicellular nga organismo, ingon man sa pag-ilis sa nadaot o patay nga mga selyula. Kini nga proseso gihimo sa daghang mga yawe nga yugto nga nagsiguro sa husto nga pagdoble ug paglainlain sa genetic nga materyal.
El cellular nga siklo Kini naglangkob sa tulo ka nag-unang hugna: interface, mitosis y cytokinesis. Atol sa interphase, ang cell naghimo sa kadaghanan sa mga gimbuhaton niini ug nangandam alang sa dibisyon. Gibahin kini sa tulo ka yugto: ang G1 nga hugna, ang S nga hugna ug ang G2 nga hugna. Atol sa yugto sa G1, ang selula motubo ug mohimo sa normal nga metabolikong kalihokan. Sa S nga bahin, ang pagdoble sa DNA mahitabo, samtang sa G2 nga bahin, ang selula nangandam alang sa kataposang pagbahin.
Ang mitosis usa ka kritikal nga yugto sa siklo sa selula diin ang genetic nga materyal gibahin ug parehas nga giapod-apod sa mga selyula sa anak nga babaye. Gibahin kini sa daghang mga hugna: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase ug telofase. Atol sa prophase, ang mga chromosome mo-condense ug ang microtubules sa mitotic spindle naporma. Sa prometaphase, ang mga microtubule motapot sa mga chromosome ug moguyod kanila ngadto sa paglinya sa equatorial plate atol sa metaphase. Ang mga chromosome unya magbulag ug mobalhin padulong sa atbang nga mga poste sa selula sa panahon sa anaphase. Sa katapusan, sa telophase, duha ka anak nga babaye nga nuclei ang naporma ug ang mga chromosome nag-decondense.
Mga mekanismo sa pagkontrol sa siklo sa selula
Ang cell cycle maoy usa ka komplikado ug kaayo nga regulated nga proseso nga nagsiguro sa hustong pagdoble sa genetic material ug tukma nga cell division .
Usa sa mga nag-unang mekanismo sa pagkontrol mao ang nadaot nga DNA checkpoint. Kini nga mekanismo nagtumong sa pag-ila ug pagtul-id sa bisan unsang kadaot sa DNA sa dili pa kini mouswag sa sunod nga lakang. sa siklo sa selula. Kung makit-an ang nadaot nga DNA, ang mga signal sa alarma gi-aktibo nga nagpahunong sa pag-uswag sa siklo sa cell ug gitugotan nga ayohon ang kadaot sa dili pa magpadayon. Kini nga panalipod hinungdanon aron mapugngan ang pagdaghan sa mga selula nga adunay genetic mutation ug labi ka hinungdanon sa pagpugong sa pag-uswag sa mga sakit sama sa kanser.
Laing mekanismo sa pagkontrol mao ang DNA replication checkpoint. Niini nga punto, gipamatud-an nga ang DNA gikopya sa husto sa wala pa ang cell pag-uswag sa yugto sa cell division. Kung makit-an ang mga sayup sa pagkopya sa DNA, ang pag-uswag sa siklo sa selula gipahunong aron tugutan ang pag-ayo sa mga sayup o pagtangtang sa mga depekto nga mga selula. Gisiguro niini ang kalig-on sa genetiko ug gipugngan ang pagkaylap sa mga mutasyon sa mga selula sa anak nga babaye.
Mga hugna sa siklo sa selula: interphase ug mitosis
Ang siklo sa selula mao ang proseso diin ang usa ka selula nabahin aron makamugna og duha ka anak nga mga selula. Kini nga proseso naglangkob sa daghang mga yugto, nga ang "interphase" ug "mitosis" mao ang nag-unang mga hugna sa siklo sa selula.
Ang interface Kini ang period diin ang selula dili aktibo nga nagbahin, apan nagpahigayon sa lainlaing mga kalihokan nga hinungdanon alang sa pagtubo ug pagpadayon niini. Atol sa interface, tulo ka subphases mahimong mailhan:
- G1 nga hugna: Ang selula nagdugang sa gidak-on niini ug nangandam alang sa pagkopya sa DNA.
- S Phase: Mahitabo ang synthesis sa DNA, nga moresulta sa eksakto nga pagdoble sa genetic nga materyal.
- Yugto G2: Niini nga yugto, ang selula giandam alang sa pagsulod sa yugto sa mitosis ug ang integridad sa gidoble nga DNA mapamatud-an.
Human makompleto ang interphase, ang cell mosulod sa mitosis. Atol sa mitosis, ang nucleus sa selula nabahin ngadto sa duha ka anak nga nuclei, ang matag usa adunay managsama nga kopya sa genetic nga materyal. Ang mitosis gibahin sa daghang mga subphase: prophase, metaphase, anaphase ug telophase. Kini nga mga subphases gihulagway pinaagi sa mga pagbag-o sa organisasyon sa mga chromosome ug sa paghan-ay sa mga microtubule sa mitotic spindle, nga sa katapusan gitugotan ang husto nga pag-apod-apod sa mga chromosome sa mga selyula sa anak nga babaye.
Ang importansya sa mga gene sa cell cycle
Sa talagsaon nga kalibutan sa cell biology, ang cell cycle usa ka sukaranan nga proseso alang sa pagtubo ug pagpadaghan sa buhi nga mga organismo. Ang mga gene adunay hinungdanon nga papel sa kini nga siklo, tungod kay sila ang responsable sa pagkontrol ug pag-regulate sa lainlaing mga yugto nga mahitabo sa mga selula. Sunod, atong susihon ang .
1. Regulasyon sa cell division: Ang mga gene maoy responsable sa pag-orkestra sa cell division sa tukma ug balanse nga paagi. Pinaagi sa komplikado nga mga interaksyon sa molekula, ang mga gene nagsiguro nga ang mga selyula mabahin sa husto, paglikay sa mga sayup nga mahimong hinungdan sa pagporma sa mga tumor o genetic malformations. Sa piho, ang mga gene nagkontrol sa lakang sa siklo sa selula nga nailhan nga S phase, diin ang DNA gisundog, aron maseguro ang integridad ug pagkamatinud-anon sa genetic nga impormasyon.
2. Pag-ayo sa DNA: Sa ang siklo sa selula, ang mga gene nagdula usab ug hinungdanong papel sa pag-ayo sa kadaot sa DNA. Kung ang mga sayup o kadaot mahitabo sa genetic nga materyal sa panahon sa pagkopya, ang mga gene nagpalihok sa mga agianan sa pag-ayo nga responsable sa pagtul-id niini nga mga kadaot ug pagpadayon sa integridad sa genome. Kung wala ang pagpangilabot sa mga gene, ang mga selyula mahimong magtigum og mga mutation ug makapalambo sa mga hereditary o nakuha nga genetic nga mga sakit.
3. Pagkontrol sa pagtubo ug kamatayon sa selula: Ang laing importante nga aspeto sa siklo sa selula mao ang pagkontrolar sa gikusgon sa pagtubo ug pagkamatay sa mga selula. Ang mga gene nagmintinar sa balanse tali sa pagdaghan sa selula ug the kamatayon sa selula giprograma, nailhan nga apoptosis. Niining paagiha, giseguro sa mga gene nga ang tisyu mabag-o sa hustong paagi ug nga walay dili makontrol nga pagtubo sa mga selula nga mahimong mosangpot sa mga sakit sama sa kanser. Dugang pa, ang mga gene nag-regulate usab sa pagkatigulang ug pagkatigulang sa cellular, nga nagpugong sa dili mamaayo nga kadaot sa organismo.
Sa katingbanan, ang mga gene adunay hinungdanon nga papel sa siklo sa selula pinaagi sa pagpugong sa pagbahin sa selula, pag-ayo, ug pagkamatay. Kini nga mga gimbuhaton hinungdanon aron masiguro ang kahimsog ug husto nga paglihok sa buhi nga mga organismo. Pinaagi sa ilang komplikado nga mga interaksyon sa molekula, ang mga gene nagsiguro nga ang mga selyula magpadayon sa ilang genetic integridad ug malikayan ang dili makontrol nga pagdaghan nga mahimong mosangpot sa genetic nga mga sakit ug kanser. Sa laktod nga pagkasulti, ang mga gene mao ang masters sa cell cycle ug ang ilang importansya sa kalibutan sa cell biology dili maduhaduhaan.
Pangunang mga gene nga nalangkit sa regulasyon sa siklo sa selula
Sila mao ang sukaranan sa paggarantiya sa husto nga pagtubo ug paglambo sa mga organismo kini nga mga gene nagkontrol sa lain-laing mga proseso nga mahitabo sa panahon sa cell cycle, pagsiguro sa ilang husto nga pagkasunodsunod ug pagpugong sa pagdaghan sa abnormal nga mga selula. Sa ubos mao ang pipila sa labing inila nga mga gene nga nalambigit niini nga regulasyon:
p53 gene: Kini nga gene adunay hinungdanon nga papel sa pagsumpo sa tumor ug pagpugong sa kanser. Naglihok kini ingon usa ka suppressor sa tumor, nga nagpahunong sa pagdaghan sa nadaot o nabag-o nga mga selula. Kung mamatikdan ang kadaot sa DNA, ang p53 nga gene mag-aghat sa pag-ayo o giprograma nga pagkamatay sa selyula, nga mapugngan ang pagkaylap sa abnormal nga mga selula.
CDK (Cyclin-dependent kinase) nga gene: Kini nga mga gene nag-encode sa mga enzyme sa protina nga nag-regulate sa pag-uswag sa siklo sa selula nga naglihok pinaagi sa pagbugkos sa mga piho nga mga cyclin sa lainlaing mga hugna sa siklo, sa ingon nagpalihok sa ilang kaugalingon nga function ug gitugotan ang pagbalhin sa sunod nga hugna. Ang tukma nga regulasyon niini nga enzymes kinahanglanon aron mapugngan dili makontrol nga pagdaghan sa cell.
Mga gene sa pamilya sa Rb: Ang mga gene sa pamilya nga Rb (Retinoblastoma) adunay hinungdanon nga papel sa negatibo nga regulasyon sa pagbahin sa selula. Ang mga protina sa Rb nagbugkos sa mga hinungdan sa transkripsyon, sa ingon nag-regulate sa pagpahayag sa mga gene nga responsable sa pagsulod sa mga hugna sa S ug G2.
Mga function sa tumor suppressor genes
Ang mga gene nga suppressor sa tumor, nailhan usab nga antioncogenes, adunay hinungdanon nga papel sa pag-regulate sa pagtubo sa cell ug pagpugong sa pag-uswag sa mga malignant nga mga tumor. Kini nga mga gene naglihok isip mga cellular gatekeeper, nagkontrol sa dili makontrol nga pagdaghan sa mga selula ug nagpasiugda sa ilang giprograma nga kamatayon kung gikinahanglan. Sa ubos mao ang pipila sa mga nag-unang gimbuhaton sa mga gene nga suppressor sa tumor:
- Pagpugong sa cell division: Ang mga tumor suppressor genes naghimo og mga protina nga nagpahinay sa siklo sa selula ug nagpugong sa sobra nga pagsanay sa selula. Kini nga nga mga protina nagsunod sa mga enzyme nga nagpasiugda sa pagbahin sa selula, nag-regulate sa ilang kalihokan ug sa ingon nagpugong sa dili makontrol nga pagtubo sa mga selula sa kanser.
- Pagtuki ug pag-ayo sa kadaot sa DNA: Kini nga mga gene nalangkit usab sa pagmonitor ug pagmentinar sa integridad sa genetic nga materyal sa mga selula. Kung mahitabo ang kadaot sa DNA, ang mga gene sa tumor suppressor mag-aktibo sa mga mekanismo sa pag-ayo o mag-aghat sa programmed cell death aron mapugngan ang pagdaghan sa nadaot nga mga selula nga mahimong mga tumor.
- Pagkontrol sa angiogenesis: Ang mga gene nga suppressor sa tumor naglimite usab sa pagporma sa bag-ong mga ugat sa dugo sa mga tumor, usa ka proseso nga nailhan nga angiogenesis. Kini nga mga protina nagpugong sa pagtubo sa mga ugat sa dugo nga nagpakaon sa tumor, naghikaw niini sa oksiheno ug hinungdanon nga mga sustansya, nga nagpamenos sa katakus niini sa pagpalapad ug pagkaylap.
Sa katingbanan, ang mga tumor suppressor genes adunay hinungdanon nga papel sa pagpugong ug pagpugong sa kanser pinaagi sa hugot nga pag-regulate sa pagtubo sa cell, pag-ayo sa kadaot sa DNA, ug pagpugong sa angiogenesis. Ang pagtuon niini nga mga gene ug ang ilang gimbuhaton naghatag kanato og mas dakong pagsabot sa mga mekanismo nga nagmintinar sa kahimsog sa cellular ug nagtabang kanato sa paghimo og epektibo nga mga estratehiya sa pagtambal aron mabuntog ang kanser.
Epekto sa mutation sa cell cycle genes
Ang mga mutation sa cell cycle genes mahimong adunay dakong epekto sa normal nga regulasyon ug function sa cell cycle. Kini nga mga mutasyon mahimong makausab sa mga agianan sa pagsenyas ug mahinungdanong mga panghitabo nga gikinahanglan alang sa husto nga pagtubo ug pagbahin sa selula.
Ang ubang mga mutasyon mahimong hinungdan sa hyperactivation sa cell cycle regulatory genes, nga moresulta sa dili makontrol nga pagdaghan sa selula ug pag-uswag sa tumor Kini nga mga mutasyon mahimong makaapekto sa mahinungdanong mga gene sama sa p53, nga kasagarang naglihok isip “tumor suppressor” ug mohunong sa pagbahin sa selula sa higayon nga madaot ang DNA.
Sa laing bahin, ang mga mutation sa negatibong cell cycle regulatory genes mahimong moresulta sa pagka-inactivation o pagkunhod sa function. Kini mahimong mosangpot sa usa ka panagtigum sa mga naguba nga mga selula o mga selula nga adunay genetic abnormalities, sa ingon nagdugang sa risgo sa pagpalambo sa mga sakit sama sa kanser. Ang mga pananglitan sa mga gene nga apektado niini nga mutasyon naglakip Mga gene sa CDK, nga kasagarang makapugong sa pag-uswag sa siklo sa selula sa dihang ilang mamatikdan ang kadaot sa DNA.
Mga pamaagi sa pagtuon sa pagpahayag sa mga gene sa cell cycle
Adunay nagkalain-laing . Kini nga mga pamaagi nagtugot kanato sa pagsabot sa lain-laing mga mekanismo sa molekula nga nagkontrolar sa pagpaaktibo ug pagdili sa gene nga ekspresyon sa tibuok cell cycle. Tulo sa labing gigamit nga mga pamaagi sa panukiduki gihulagway sa ubos:
Pagtuki sa DNA microarray:
Ang DNA microarray analysis usa ka teknik nga nagtugot sa pagsukod sa ekspresyon sa liboan ka mga gene sa samang higayon. Naglangkob kini sa hybridization sa cDNA nga gimarkahan nga adunay piho nga mga pagsusi sa usa ka array sa DNA sa usa ka microchip. Ang intensity sa signal nga gipagawas may kalabotan sa kantidad sa messenger RNA (mRNA) nga naa sa sampol. Niining paagiha, posible nga mailhan ang mga gene kansang ekspresyon magkalainlain sa lainlaing mga hugna sa siklo sa selula.
Real-time nga polymerase chain reaction (real-time nga PCR):
Ang real-time nga PCR usa ka teknik nga nagtugot sa pag-ihap sa gidaghanon sa mRNA nga anaa sa usa ka sample sa paglabay sa panahon. Gamit ang fluorescent probes nga nagbugkos sa mga produkto sa PCR, ang kantidad sa mRNA nga namugna sa matag siklo sa pagpadako mahimong matino. Kini nga teknik labi ka mapuslanon alang sa pag-analisar sa ekspresyon sa gene sa tinuod nga panahon, tungod kay kini nagtugot sa pag-detect sa paspas ug tukma nga kausaban sa gene expression.
Pagtuki sa RNA sequencing (RNA-seq):
Ang pag-analisa sa pagsunud sa RNA usa ka pamaagi sa sunod-sunod nga henerasyon nga nagtugot sa pagkuha sa detalyado nga kasayuran bahin sa pagpahayag sa gene sa lebel sa pagkasunod-sunod. Sa ingon, posible nga mailhan ug maihap ang lainlaing mga transkrip nga nahimo sa panahon sa siklo sa cell. Kini nga teknolohiya nagtanyag sa usa ka kompleto nga pagtan-aw sa ekspresyon sa gene ug nagtugot sa pagdiskobre sa bag-ong mga transcript ug isoform.