Wat is Cyclines en cycline-afhankelijke kinasen? — Biologie

Definitie 10.1 Universitaire biologie — jaar 3 · Hoofdstuk 10 — Sturing van de celcyclus en geprogrammeerde celdood

De celcyclus — G1, S (replicatie), G2, M (mitose) — wordt aangedreven door een familie eiwitkinasen, de cycline-afhankelijke kinasen (CDK’s), waarvan de katalytische subeenheden de hele cyclus aanwezig zijn maar alleen werkzaam wanneer zij aan een cycline zijn gebonden, een regulerende subeenheid waarvan de concentratie in een vaste volgorde stijgt en daalt: cycline D met Cdk4/6 in G1 als antwoord op groeifactoren, cycline E met Cdk2 bij de overgang G1/S, cycline A met Cdk2 door S heen, cycline B met Cdk1 bij de intrede in de mitose. Elk cycline-CDK-paar fosforyleert de eiwitten van zijn fase — replicatie-oorsprongen, lamines, condensines, de enzymen die de spoelfiguur bouwen — en elk wordt uitgezet door de vernietiging van zijn cycline: ubiquitineligasen (SCF in G1/S, het anafase-bevorderende complex, APC/C, in de mitose) merken de cyclines voor het proteasoom. De werking van Cdk1 wordt verder geregeld door een remmende fosforylering die het kinase Wee1 aanbrengt en het fosfatase Cdc25 verwijdert, en door kleine remmereiwitten (p21, p27, p16) die de complexen binden. De cyclus is zo een geordende reeks kinasegolven, waarbij elke golf eindigt in de afbraak van wat haar voortbracht.

De cyclus als een reeks golven van cycline en CDK, elk beëindigd door de vernietiging van haar cycline, met de drie controlepunten (rode balken) waarbij de cel zich afvraagt of zij verder gaat.

Links: het faseplat van de oscillator. De S-vormige curve is de snelle evenwichtstoestand van Cdk1 bij elk cyclineniveau; de rode lus is de cyclus — trage ophoping langs de lage tak, een sprong bij C_2, snelle afbraak langs de hoge tak, een sprong terug bij C_1. Rechts: het bijbehorende tijdsverloop, een zaagtand van cycline en een blokgolf van kinase. — Links: het faseplat van de oscillator. De S-vormige curve is de snelle evenwichtstoestand van Cdk1 bij elk cyclineniveau; de rode lus is de cyclus — trage ophoping langs de lage tak, een sprong bij $C_{2}$ , snelle afbraak langs de hoge tak, een sprong terug bij $C_{1}$ . Rechts: het bijbehorende tijdsverloop, een zaagtand van cycline en een blokgolf van kinase.

Voorbeelden

Voorbeeld 10.3 (Waarom het kikkerei een klok is)

Een bevrucht kikkerei deelt zich twaalf keer in zes uur zonder groei, zonder transcriptie en zonder controlepunten, met tussenpozen van $30\,\mathrm{min}$ : het is de oscillator van de stelling die kaal draait, en een extract van zijn cytoplasma in een reageerbuis blijft doorlopen, met stijgend en dalend cycline, zonder dat er iets te delen valt. Een niet-afbreekbaar cycline B toevoegen zet het extract vast in de mitose, omdat $C$ nooit onder $C_{1}$ kan zakken; de cyclinesynthese blokkeren zet het vast in de interfase. In een somatische cel is dezelfde motor verpakt in de besturing van de volgende paragraaf, die haar bij de drempels tegenhoudt tot aan de voorwaarden is voldaan, zodat de periode een dag wordt in plaats van een half uur en onbeperkt lang kan zijn.

Lees in het hoofdstuk →