2.2. Ингибиторы клеточного цикла

В клеточном цикле имеются две основные стадии (точки перехода, контрольные точки R - restriction points), на которых могут быть реализованы негативные регуляторные воздействия, останавливающие продвижение клеток через клеточный цикл. Одна из этих стадий контролирует переход клетки к синтезу ДНК, а другая - начало митоза. Имеются и другие регулируемые этапы клеточного цикла.

Переход клеток от одной фазы клеточного цикла к другой контролируется на уровне активации CDK их циклинами с участием ингибиторов циклинзависимых киназ CKI . По мере необходимости эти ингибиторы могут активироваться и блокировать взаимодействие CDK со своими циклинами, а следовательно, и клеточный цикл как таковой. После изменения внешних или внутренних условий клетка может продолжить пролиферацию или вступить на путь апоптоза .

Имеется две группы CKI: белки семейств p21 и INK4 (inhibitor of CDK4), члены которых внутри семейств обладают похожими структурными свойствами. Семейство ингибиторов p21 включает в себя три белка: p21 , p27 и p57. Все эти белки обладают широкой специфичностью действия и могут ингибировать различные CDK .

В отличие от них, группа ингибиторов INK4 более специфична. В нее входят четыре белка: p15INK4B , p16INK4A , p18INK4C и p19INK4D. Ингибиторы семейства INK4 функционируют во время фазы G1 клеточного цикла, подавляя активность киназы CDK4 , однако второй белковый продукт гена INK4A - p19ARF, взаимодействует с регуляторным фактором MDM2 белка p53 и инактивирует фактор. Это сопровождается увеличением стабильности белка p53 и остановкой клеточного цикла.

2.3. Контроль клетки за прохождением клеточного цикла

2.3.1. Объекты контроля и сверочные точки

В ходе цикла клетка не просто «бездумно» следует по раз и навсегда заданному маршруту. Нет, одновре­менно происходит и самоконтроль собственного состояния. Этот контроль приурочен к определенным стадиям ци­кла. В клеточном цикле существует несколько «сверочных точек» — по одной на каждый из четырех периодов цикла (G1- , S-, G2-периоды и митоз).

Главное, что подвергается контролю, — это состояние на­следственного материала, хромосом. И, в зависимости от ре­зультатов «проверки», выбирается один из трах вариантов даль­нейшего «поведения»:

а) безостановочный переход к следующей стадии цикла,

б) более или менее длительная задержка на текущей ста­дии — для исправления обнаруженных дефектов, если таковое возможно;

в) запуск механизма апоптоза, если выявленные наруше­ния неисправимы.

Последний вариант выбирается не только тогда, когда хромосомные дефекты просто «несовместимы с жизнью», но и тогда, когда они в принципе не препятствуют прохождению последующих стадий цикла. Так что здесь име­ет место «забота» о том, чтобы в организме не появлялись клетки с «неправильным» геномом, — даже если эти клетки и были бы жизнеспособными.

В таблице указано, что конкретно может быть признано «неудовлетворительным» в каждой из сверочных точек.

Иначе говоря, какие причины могут задержать клетку на данной стадии цикла или даже индуцировать ее «самоубийство», т.е. апоптоз.

	Возможные причины остановки цикла в данной точке
Сверочнаяточка G1-периода	1) Двухцепочечные разрывы в молекулах ДНК (под дей­ствием УФ - и гамма-облучения, алкилирующих агентов и т. д.). 2) Неправильная сегрегация хромосом во время предыду- щего деления (в т.ч. проявляющаяся образованием ми­кроядер). 3) Ризрушение системы микротрубочек.
Сверочнаяточка S-периода	Недостаток нуклеотидов в клетке.
Сверочнаяточка G2-периода	1) Незавершенность репликации каких-либо участков хромосом. 2) Крупные повреждения ДНК (сохранившиеся с предыду­щих периодов или полученные вновь)
Сверочнаяточка метафазы митоза	Неправильная сборка веретена деления. Например, неприкрепление кинетохоры какой-либо хроматиды к микротрубочкам веретена деления. В частности, это может быть следствием неправильного функционирования белков (из семейств BUB или MAD), ассоциированных с кинетохорами

Все эти причины действительно так или иначе связаны с состоянием хромосом. Даже тогда, когда речь идет о микротрубочках и образующемся из них веретене деления. Ведь от функционирования этого веретена непосредственно зависит сегрегация хромосом (расхождение их к разным полюсам анафазной клетки).

Непра­вильная сегрегация хромосом может привести не только к ано­малиям их числа, но и к образованию стабильных микроядер. Это наблюдается тогда, когда у каких-либо хромосом нарушает­ся связь с диплосомой. Такие хромосомы в анафазе перемеща­ются (если перемещаются вообще) к одному из полюсов с види­мым отставанием. В телофазе же они, как обычно, служат цен­трами формирования микроядер. Но из-за отсутствия связи с единым центром эти микроядра так и не сливаются с «основ­ным» ядром. Видимо, образование единой ядерной ламины (за­ставляющее микроядра объединяться друг с другом) происхо­дит при формообразующем участии микротрубочек клеточного центра.

В процессе репликации ДНК могут происходить те или иные ошибки (например, включение «неправильного» нуклео­тида). Такие ошибки детектируются и исправляются специальной системой репарации; поэтому они, как правило, не приводят к остановке цикла и тем более к апоптозу.

Кроме того, в ДНК на всех стадиях цикла могут по­являться и другие «точечные» повреждения. Они тоже — предмет «заботы» соответствующих систем репарации ДНК, но не тех систем, которые отвечают за про­хождение цикла. Если, конечно, эти повреждения не настолько множественные, что серьезно нарушают структуру хромосом.

Таким образом, контроль за состоянием хромосом касается лишь достаточно крупных нарушений их структуры — начиная с двухцепочечных разрывов и кончая изменением числа хромосом (в результа­те ошибок сегрегации).

Как и в случае систем ре­парации ДНК, эффективность контроля и элиминации (в т. ч. и путем апоптоза) крупных хромосомных нарушений — все же не стопроцентна. Эти нарушения могут «переходить» из одного периода цикла в другой. И о том же говорит сам факт существования таких из­вестных хромосомных аномалий, как синдромы Дауна, Шерешевского-Тернера и другие.