"Den generelle p53 ble opprinnelig oppdaget i 1979 av Arnold Levine ved Princeton University (nå medlem av HHMI's Scientific Review Board i genetikk), David Lane ved University of Dundee, Skottland (nå en HHMI International Research Scholar), og William av Gamle the Memorial Sloan-Kettering Cancer Center i New York City. for en periode på ti år ble p53 antatt å være en onkogenet, siden den generelle at forskerne arbeidet med tilfeldigvis en mutant. Men i 1989, Bert Vogel Stein, Ray White (som da var en HHMI etterforsker ved University of Utah), og deres kolleger viste at p53 er faktisk en svulst SUPPRESSOR, og at det er endret på Flertallet av tykktarmskreft. Siden da har mutert former av p53 dukket opp i så mange tumor og vekket så mye interesse at Science hyllet p53 protein som "Molecule of the Year" i 1993. "
fra Howard Hughes Medical Institute (1996 HHMI)
Grunnen til at jeg skriver dette innlegget (eller denne serien) ligger i en fascinasjon jeg har som er at når alt er sagt og gjort, vi er sammensatt av celler, som alle er mer eller mindre identiske, og de er alle fra den samme celle, men likevel uttrykte svært forskjellige - og kompleksiteten i mobilnettet samspillet som foregår, og mekanismer av intra-og ekstracellulære prosesser. Jeg ønsker derfor å samle inn betydelige kunnskaper på dette området.
Derfor har jeg valgt å forklare Mitotisk celledeling. Nedenfor utarbeide jeg hvordan en celle syklus regulert og kontroll protein p53s rolle i en celle syklus. Det vil føre meg inn kontrolproteinets rolle i utviklingen av kreft, og da vil jeg avslutte med å vurdere utviklingen av nye behandlinger for p53 og den rollen de spiller og skal spille senere.
Jeg vil også starte med takk til professor Matthias Stein Dobbeltrom fra medisinsk bioteknologi senter ved Syddansk Universitet i Odense, siden jeg har vært i kontakt med ham, og han har besvart noen spørsmål. Han er rektor etterforsker og arbeid, blant annet også ved Universitetet i Göttingen. Denne kontakten følte jeg trengte så mange bøker, artikler og publikasjoner jeg har funnet allerede noen år gammel, og derfor ikke helt oppdatert i forhold til nyere forskning. Spørsmålene var i hovedsak rettet mot fremtidige muligheter for kreftterapi med p53.
"I det siste tiåret har forskerne avdekket så mange ledetråder hvordan kreft begynner to og ved slutning, hvordan den kan stoppes, at, for første gang, synes en forståelse av hvordan å kontrollere denne fryktede sykdommen ikke bare mulig, men nesten innen rekkevidde.
Mange av de nye sporene er kommet fra forskning på et emne som pleide å bli vurdert ganske uforståelige: cellen syklus, sekvensen av biokjemiske hendelser der en celle vokser og deler seg i to datter celler. Hvordan celler deler har fascinert biologer siden begynnelsen av århundret, men først nylig har forskere fathomed kompleksiteten av prosessen. Som et resultat har det blitt klart at mekanismene som kontrollerer celle syklus spille sentrale roller i både utvikling og forebygging av kreft. "
av W. Maxwell Cowan, M.D., Ph.D. Vice President og Chief Scientific Officer
"DNA-skader, skyldes miljøfaktorer og normale metabolske prosesser inne i cellene, skjer med en hastighet på 1.000 to 1.000.000 molekylære forandringer per celle per dag. En spesiell enzym, DNA ligase (vist her i farger) omkranser The Double Helix å reparere a broken strand DNA. DNA ligase er ansvarlig for å reparere de millioner av DNA pauser generert under normale løpet av en celle liv. Uten molekyler som kan reparere slike pauser, kan cellene funksjonsfeil, dø eller bli kreft. DNA ligase katalyserer den avgjørende trinn for å bli brudd i duplex DNA under DNA-reparasjon, replikering og rekombinasjon, og krever verken adenosin trifosfat (ATP) eller nikotinamid adeninnukleotid (NAD +) som en cofactor. "
Fra: Biomedisinsk Beat National Institute of General Medical Science (NIGMS) Cool Bildegalleri av Tom Ellenberg, Washington University School of Medicine i St. Louis.
Mitose
Celledeling er en veldig eksistensiell betydning for en privatperson å overleve. Et menneske består av ca 100 billion celler og det er en god grunn. En celle overflate må være store i forhold til celle volum, som transport av næringsstoffer i en celle ved diffusjon. Diffusion har et begrenset omfang og næringsstoffer for å komme inn i cellen interiøret til cellen skal fungere. (Bremer, 1997)
Celledeling skjer på flere årsaker: De er utformet for å sikre vekst (celle masse økning), vedlikehold og forplantning. En organisme kan bestå av mange celler til næringsstoffer kan nå over hele kroppen. En organisme må opprettholdes når cellene er lett skadet eller slitt, derfor er en konstant omsetning av celler skje, som illustrert i mange eksempler: For eksempel røde blodcellene lever bare i ca. 100 dager er det et konstant behov for dannelsen av nye røde blodlegemer i den røde beinmargen inneholder magen saltsyre og lav pH slit mye i slimhinnene, dermed erstatte skadede celler med nye celler dannet i det ytre laget av celler i slimhinnene har immunsystemet alltid et behov for å ha dannet nye celler, makrofager og lymfocytter, de ulike kampene all invasiv mikroorganismer, og at kroppen må være i stand til å forsvare seg mot fremmede organismer må stadig danner nye celler. Det samme gjelder uspesifikke og passivt forsvar, hud og slimhinner erstattes kontinuerlig. Og disse er bare noen av mange eksempler man kan trekke fram. Cell erstatning har en avgjørende betydning for at mennesket kan eksistere. (Bremer 1997 og Jensen 1999-2000)
Et menneske består av celler som ikke deler det, de som deler seg når det er behov for det og ikke deler den. Nervecellene antas ikke å dele, er imidlertid mistanke om at nerveceller i hjernen kan deretter foreta individuelle celle divisjoner, men det gjenstår å bli demonstrert. Leverceller dele normalt, men når det er behov for det, men de deler den. Cellene er stadig gjennomgår celledeling er stamceller i benmargen og ulike lag av celler i epitel. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Figur 1 Diagram av normal celle syklus. Cell cycle har to hovedfaser: interphase (G1, S og G2) og mitose (M). En normal celledeling produkter hos mennesker 24 timer (med unntak, men her er det G1 som varierer), og de ulike boksene representerer tidslengden relativt forhold. R kalles en kontrollpost. Kilde: Egen illustrasjon, den HHMI, W. Maxwell Cowan 1995
En celle syklus er vanligvis om en dag og består av to faser: den ene fasen er inter-fase, som beskrives som den perioden når cellen ikke dele (G1, S og G2). Den andre fasen av mitose (M), hvor cellen skiller. Se figur 1. Mor celle er på vei til de to datteren cellene hvor man vanligvis differensiere og slå i G0 fasen, som vil bli beskrevet senere. Den andre datteren cellen vil ha nøyaktig samme egenskaper som forelder cellen. En stilk cellen kan dele seg mange ganger og beholde sin posisjon og egenskaper, f.eks. at en stilk cellen i den røde beinmargen vil alltid ha kapasitet til å danne røde blodlegemer. Umiddelbart ville tro at stamceller vil kunne dele uendelig mange ganger, men det er ikke tilfelle. Deli liker å gjøre at DNA fungerer ikke korrekt, og det vil bli en reduksjon på telomerregionen som det er fravær av enzymet telomeraseA. Dette betyr at lengden på telomerregionen er avgjørende for celle livet. Telomerernes lengde er forskjellig fra celle til celle, og for ulike organismer. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Nå undersøker hvert trinn i Mitotisk divisjon:
Inter-fase
Denne fasen er delt inn i tre fasene G1, S og G2 fase. Disse fasene til sammen utgjør den største delen av en celle syklus tid (se figur 1). G1 fase, vekstfase, hvor ulike komponentene er syntetisert i cytoplasma. Det er også i denne fasen at cellene ikke kan dele flere er i den såkalte fase bare G0 fasen. Det er blant annet nerveceller. Dette gjelder også celler som deler bare når det er nødvendig (for eksempel leverceller).
I S-fasen er en dobling / replikering av DNA. Selv om DNA-syntese er syntesen av Yonder ner også. Histoplasma er syntetisert på gratis ribosomes i cytoplasma, og deretter migrerer inn i kjernen og interconnect med nyreplikerede DNA. I denne fasen er det fortsatt en syntese av RNA og cytoplasmabestanddele sted. Når DNA-syntese er fullført vil det være i G2-fasen. Det er en relativt kort fase hvor syntesen av kroppen eller i cytoplasma og RNA fortsetter. Deretter gjør cellen klar for den fysiske divisjonen, mitose. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Mitose
Mitose inkluderer 5 faser. Om 5 etappene går kjernefysiske divisjon og avslutt med cytokinesen i cytoplasma og organellerne delt i to datter celler. I begynnelsen av mitose kromosomene er duplisert og hvert kromosom består av to uniform Chromatid. Sluttresultatet er to datter celler hver med sitt eget sett med kromosomer. (Bremer 1997)
1: Profasen
Her er kondensert til kromosomene tykke strukturer, noe som gjør strukturen tåler en stor hemsko når kromosomene trekkes mot polene. Microtubules er depolymerisert. Microtubules er rørformet cytoskeletelementer, med en diameter på ca. 25 nm. De er bygget av protein dimers, som kan polymerisert til microtubules. A-tubulin dimer består av to nesten identiske proteiner kalt α-tubulin og β-tubulin. En slik proteinrør består av 13 rader av tubulin. Golgiapparatet og endoplasmatisk retikulum brutt ned og delt inn i små blemmer. Dette vil oppfylle at organellerne vil fordele seg jevnt utover cytoplasma. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Så cellen opphører all kontakt med andre nærliggende celler. Det er flere kontakter og forekommer i de fleste celler, gapet knutepunkt. Her er kanalene mellom nærliggende celler, slik at en passasje av lav molekylvekt stoffer fra en celle til en annen. Videre er det også desmosomer og stramt veikryss, som vanligvis vises i epitelceller hvor det er større behov for signalering gjennom nabolandet cellene, der det er mulig at en celle kan komme i kontakt med middels filamenter i cytoskelettet i en nærliggende celle. Cellen er nå stengt for signaler fra utsiden.
De to centriolepar separert og migrere mot sitt eget pol. Mot polene dannet en aster består av microtubules som udspundet fra de to centriolepar. Dette vil føre til spindelen, som er et tenformet system. Å konkludere oppløst nukleolus og kernehylstret og de to Chromatid ett kromosompar koblet i cent Roman regioner. Av cents Roman regioner sett kinetochoret. Det er en fasthæftningssted på kromosomer microtubules. Dette fjerner hele Mitotisk apparatet dannet. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
2: Meta-fase
Meta-fasen kan deles inn i to faser; prometafasen og meta fase. I prometafasen slettet det spindelmikrotubuli fra centrosom som en organisatorisk senter for cellen Cytoskeleton. Den inneholder en centriolepar. De to tønneformede Centriole består av 9 trippel korte microtubules i en sirkel og de står vinkelrett på hverandre. Spindelmikrotubuli syltetøy på kinetochoret, som ligger i hver chromatid cent syndromer. Kromosomene blir så akkumuleres i cellen ekvator og den går inn i meta-fasen. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Kromosomene er samlet i ekvator midt mellom de to polene. Dette kan forklares med microtubules er polarisert. Derfor, den rørformet cytoskeletelement en positiv ende og en negativ ende. De to kinetochorer på kromosomene er bundet til hver sin mikrotubulus positive enden og negative enden mikrotubulus knyttet til Centriole i hver pol. Herved kromosomene migrere mot et bestemt polet. De to centrosomer spindelen strekkes mellom to poler. Hvert kromosom består av to Chromatid er tacked videre til 30-40 microtubules som er stiftet på begge centrosomer. Så hver chromatid av et kromosom vender motsatt pol. De to polene kan nå dra chromatid. For å oppnå en lik fordeling, så trakk en chromatid til en påle og den andre chromatid til den andre polen. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
3: Anafasen
I denne fasen, løsne de to Chromatid av hvert kromosom fra hverandre og transportert til den motsatte pol ved spindelfibrene. Opprinnelige chromatid er fortsatt holdes tett sammen. Dette kan forklares av enzymet topoisomerase II er ikke ferdig ennå. Det er et enzym som kan bryte tilnærmingene av en DNA Double Helix og kompensere supercoil. Supercoil er et fenomen der DNA Double Helix får flere prestasjoner og å si. At det er vanskeligere å åpne The Double Helix. Mange kaster seg supercoils DNA Double Helix sammen, og det opptar mindre ære. Det kan også sitter fremdeles DNA-bindende proteiner til kromosomer. Det kan være spredt eller nonhistoner sjoner. Det er proteiner som kan holde strukturen sammen til kromosomer. Økt aktivitet av topoisomerase II kløyver kromosomene fra hverandre og chromatid flytter til det motsatte pol. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
4: Telofasen
De fakta som gjelder under den internasjonale arena er re-laget. Den beskyttende GTP-tubulin i den positive enden av mikrotubulus fjernet, og dermed svekke mikrotubulus svært raskt. Således er det ingen hemsko i kromosomene mer og den normale strukturen av cellen blir gjenopprettet. Enzymet topoisomerase II blir aktive igjen. Det despiraliserer kromosomer som beskrevet i (2.2.3). Deretter dannet en kjerne kappe rundt hver av kromosomer og nukleolus restaurert. Dette fjerner cellen klar til å deles ved hjelp av actin-og myosinfilamenter. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
5: Cytokinesen
Dette vil sørge for at organellerne delt likt mellom to datter celler før innsnevring oppstår. Det er vanligvis mange mitokondrier, lysosomes eller andre organ, eller så det er ikke noe problem å distribuere dem. Problemet ligger i golgiapparatet og ved endoplasmatiske retikulum (ER). Vi vet ikke hvordan det er jevnt fordelt, men vi vet at det foregår. Forskning er fremdeles i området. Nå cellen er klar til å dele cytoplasma av to celler. Allerede telofasen ble dannet en ring som består av minisarcomerer med aktinfilamenter, myosin II og α-aksje systemet. Denne ringen sitter rundt cellen og en sammentrekning av actin og myosin dannet en innsnevring. Disse omstendighetene har generert to datter celler med tilsvarende funksjoner som forelder cellen, men ikke med samme størrelse. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Regulering av celle syklus
Når cellen forbereder en divisjon, er vanligvis to faktorer som spiller en rolle. Det er den intracellulære genetiske programmet og ekstracellulære signaler. Det gjelder bare cellene som er i stand til å dele. Dette betyr at bestemte mest striated muskelceller og nerveceller ikke har dette programmet, og derfor ikke har evnen til å dele, siden det ikke er slike stamceller.
Det er mange ulike ekstracellulære signaler, og generelt er det hemmende og styrke faktorer. De finnes vanligvis som hydrofile og lipofile molekyler. Blant lipofile molekyler, kan steroidhormoner nevnes. Siden de er lipofile, krysser de lipidholdige cellemembranen og påvirke intracellulær reseptor proteiner i kjernen eller cytoplasma, og dermed starte transkripsjon av visse gener. De hydrofile molekyler kan ikke krysse cellemembranen og derfor binder seg til reseptorer i / på cellemembranen. Det kan stimulere adenulatcyklase som er et enzym som er bundet til cellemembranen. Det vil danne syklisk AMP fra ATP, kan aktivere flere ulike kinaser, som er enzymer som fungerer ved phosphorylate andre proteiner i cytoplasma. Det kan påvirke et gen og bli en del av starten på en celle syklus. (Campbell et al 1999)
Ca2 + spiller en avgjørende rolle, siden det intracellulært bidrar til å regulere en celle syklus. I slutten av G1 fasen endret permeabilitet for Ca2 + og fører til en økning i konsentrasjonen av intracellulær Ca2 +. Dette fører til G1 fasen slutter og S-fasen begynner.
Som nevnt før, er det også hemmende signaler. Negativ vekst faktor kan være interferoner. De motvirke veksten av virusinfiserte celler. Dessuten vokser normalt cellekulturer eller ubundet. De kan kontaktinhibition merke tetthet av celler i et vev kupeen. Det er mange celler, er knutepunkter i cellene påvirker intracellulær signalering og dermed hemme celle syklus. Det er bare det at kreftceller kan forebygge og dermed deler seg ukontrollert. Det finnes også andre ioner som har en innvirkning på regulering. Under en celle syklus endret permeabilitet for Na +, K + og H + i cellemembranen. Det virker som spiller en rolle i aktivering av interne genetiske programmer. (Campbell et al 1999)
Når en celle deler seg, er det flere faktorer som må være oppfylt. I Mitotisk divisjonen er det endelige produktet to datter celler. De har ikke samme volum som den overordnede cellen og er derfor forpliktet til å oppnå samme volum skal få mulighet til å dele. Denne massen kalles kritisk masse og må selvsagt være oppfylt før en deling kan skje. Før mitose begynner replikering av DNA må fullføres uten feil. Den Mitotisk apparater skal være konstruert mens kernemembranen brytes. Det er bare noen av tingene som må være oppfylt og administreres samlet av to forskjellige intracellulære systemer. Ett system består av sykliske variasjoner, og den andre er i form av kontrollpunkter, som bekrefter at hver fase er avsluttet før den nye fasen begynner. De to systemene er koblet sammen og er bare ett ledd i kjeden ikke er oppfylt, stoppet en celle syklus. (Campbell et al 1999)
Overgangen fra én fase til en annen fase er regulert av ulike mobilnettet proteiner. Det er cyclins og cdk'er. Cyclins er en familie av forskjellige proteiner, og de fungerer med cyclinafhængige kinaser (CDK). De kan danne komplekser og aktiveres ved å overføre phosphatgrupper den cyclinafhægige kinase. Se Figur 2.
Figur 2 Diagram av normal celle syklus, med myndighetenes regulerende proteiner (cyclins og kinaser) som styrer overgangen mellom ulike faser. Les teksten for nærmere forklaring. Kilde: Egen illustrasjon, den HHMI, W. Maxwell Cowan 1995 og Prentø og Vagn Jensen 2000
Når en celle får vekstfaktorer dannet protein cyclins D. Det er et protein som normalt ikke finnes i cellen. Av kontrast, er det alltid en viss mengde cdk'er i cytoplasma. Derfor D cyclins med cdk4 og danner et protein kompleks. Kinase blir aktive og komplekst sett av fosfat grupper til andre proteiner. I dette tilfellet satt fosfat grupper på retinablastom proteiner. Rb proteiner normalt binder seg til E2F transkripsjon faktor E2F og dermed er inaktiv. Men fosforylering av Rb protein kan føre til forandre formen og kan derfor ikke binde seg til E2F-transkripsjon mer. E2F blir aktiv og starte produksjon av proteiner som blir brukt under celledeling. Videre forberede kromosomene for replikering. D cyclins finnes i tre former som er D1, D2 og D3. De er alle vesentlige og binder seg til cdk6 i G1 fasen. (Foghsgaard et al 2001)
I slutten av G1 fasen cyclins er E, som binder seg til cdk2. Cdk2 binder også cyclins A, som øker i konsentrasjon i S-fase. De to komplekser både form det som kalles SPF. SPF er navnet på "start fremme faktor". Dette betyr at cellen går i S fase og initiere replikasjon av DNA og centrosomerne. SPF er en heterodimeric protein og er derfor også av cyclins og kinase som de andre nevnt komplekser. (Prentø og Vagn Jensen, 2000)
Cellen fortsetter deretter inn i G2-fasen og er klar til å engasjere seg i mitose. Under replikering av DNA faller konsentrasjonen av cyclins E og det fører til en økning i konsentrasjonen av cyclins A cyclins A binder seg til cdk1. Cdk1 er også kjent som cdc2 i mindre komplekse eukaryoter. Heretter kalt MPF (kan sammenlignes med SPF). MPF står for "mitose fremme faktor". Se figur 3
Figur 3 Dannelsen av den aktive MPF-komplekset, som består av CDK og cyclins. Kilde: Egen illustrasjon, etter Prentø og Vagn Jensen 2000
Det er dermed en økning på MPF opp til begynnelsen av mitose og celle mitose begynner. MPF øker derfor med cyclins. Det gir de to centriolepar å danne en aster og spindel er gjort. Videre kondenserte kromosomer. Så kommer cellen enn i meta-fasen, når APC / C er aktivert. Det står for "anaphase fremme komplekse. Det vil chromatid å gå på egen stang og finish mitose. Dette komplekset består cyclins B og cdk1. Ved utgangen av mitose fornedre cyclins B som det binder seg til proteinet ubiquitin. Forringet av ubiquitin proteasomer, og dermed forringe cyclins B og også cellen går inn i G1 fasen. Funksjonen til mange av de ulike cyclins er fremdeles ikke fullstendig definert. Derfor er det fortsatt et område der forskningen er svært. (Campbell et al 1999)
Den andre kontrollen bestod av sjekkpunkter. Det er poeng i løpet av en celle syklus hvor skillet blir avbrutt hvis noe er feil kurs. Den søker etter en prosess som er fullført før en ny kan begynne. Hvis det har vært skader på cellen DNA, et kontrollpunkt stanse celledeling og gi tid til cellen kan reparere skadet DNA. Da celledeling kan fortsette. Hvis skaden er å reparere, så det vil føre til apoptose. På denne måten er, celler med skadet DNA ikke lov til å reprodusere.
Den første sjekkpunkt ligger ved overgangen til S fase (se figur 1). It's a G1 sjekkpunkt. Her er kontrollert for konsentrasjonen av cyclins E. Siden cyclins raskt forringet i cytoplasma, betyr det at dette sjekkpunktet er i stand til å undersøke om cellen forekomsten. har nok mat i cellen. Er det nok mat til konsentrasjonen av cyclins E være lavere enn normalt, og så SPF vil ikke bli dannet, og cellen vil ikke få lov til å krysse denne sjekkpunkt. (Cowan 1996)
Ved overgang til mitose er en annen kontrollpost. Det er det G2-sjekkpunktet som sjekker om DNA har blitt kopiert og er klar for mitose. Dette gjøres ved stoffet aphidocolin hemmer replikasens polymeraseaktivitet. Her er en ennå ukjent faktor som gjenkjenner DNA er kopiert og gjør cellen til å krysse denne sjekkpunkt. Hvis det ikke er tilfellet og det har vært skader på DNA, slik at skadene vil bli utbedret eller cellen er utløst til apoptose.
Det er ikke bare av DNA som sjekkpunkter operere. Når kinetochorer ikke har bundet seg med microtubules, sender signalene. Dette betyr at fravær av disse signalene er å la cellen passere et sjekkpunkt. Cellen er kontrollert for en myriade av funksjoner og har problemer med bare en funksjon, og deretter avbrutt celledeling. (Cowan 1996)
