Cykl komórkowy i starzenie komórkowe

Zestaw fiszek obejmuje kluczowe pojęcia dotyczące regulacji cyklu komórkowego, mechanizmów podziału, procesów adaptacji komórkowej oraz biologicznych podstaw starzenia się komórek na podstawie dostarczonego materiału.

Proliferacja

Proces polegający na zwiększaniu liczby komórek w wyniku ich podziałów, którego tempo zależy od odsetka komórek populacji znajdujących się w cyklu komórkowym.

Hipertrofia (Przerost)

Proces zwiększania masy tkanki w wyniku wzrostu objętości i masy poszczególnych komórek, a nie ich liczby (dzieli się na fizjologiczną i patologiczną).

Atrofia (Zanik)

Stopniowe zmniejszanie się objętości komórki, tkanki, narządu lub jego części, mogące mieć charakter fizjologiczny lub patologiczny.

Metaplazja

Odwracalna zmiana jednego typu dojrzałych komórek (nabłonkowych lub mezenchymalnych) w inny typ dojrzałych komórek, najczęściej pod wpływem przewlekłego działania szkodliwych czynników.

Cykliny

Grupa białek regulatorowych (bez aktywności enzymatycznej), które tworzą kompleksy z CDK. Ich poziom oscyluje w określonych fazach cyklu, co sprawia, że progresja cyklu jest jednokierunkowa.

Kinazy zależne od cyklin (CDK)

Kinazy serynowo-treoninowe podlegające konstytutywnej ekspresji, które stają się aktywne po połączeniu z odpowiednią cykliną, katalizując fosforylację białek docelowych.

Punkty kontrolne cyklu komórkowego

Mechanizmy kontroli progresji cyklu wykrywające zaburzenia (np. uszkodzenia DNA), które zatrzymują cykl w celu naprawy lub kierują komórkę na ścieżkę apoptozy.

Mitoza (Kariokineza)

Podział jądra komórkowego prowadzący do powstania jąder potomnych o identycznym materiale genetycznym, składający się z profazy, prometafazy, metafazy, anafazy i telofazy.

Protoonkogeny

Geny kodujące białka regulujące procesy proliferacji i różnicowania (np. czynniki wzrostu, receptory), które w wyniku mutacji mogą stać się onkogenami.

Geny supresorowe nowotworów

Geny kodujące białka kontrolujące podziały i zapobiegające nowotworzeniu (np. inhibitory aktywacji białek). Ich mutacje mają charakter recesywny, co oznacza, że muszą dotyczyć obu alleli.

Starzenie komórkowe (Cell senescence)

Złożony proces nieodwracalnego zatrzymania komórek w cyklu, któremu towarzyszy zahamowanie apoptozy i wykształcenie fenotypu sekrecyjnego SASP.

Hiperplazja (Rozrost)

Zwiększenie liczby komórek zróżnicowanych lub progenitorowych w tkance, prowadzące do wzrostu jej masy (np. rozrost gruczołów piersiowych w ciąży).

Cykl komórkowy

Szereg następujących po sobie procesów wewnątrzkomórkowych zachodzących od momentu powstania komórki do jej podziału, obejmujący fazy $G_1$, $S$, $G_2$ i $M$.

Faza $G_0$ (Quiescence)

Stan spoczynkowy, w którym komórka opuszcza cykl na krótszy lub dłuższy czas, zachowując aktywność metaboliczną i możliwość powrotu do fazy $G_1$.

Interfaza

Okres cyklu komórkowego obejmujący fazy $G_1$, $S$ i $G_2$, podczas którego nici chromatyny nie są widoczne w mikroskopie świetlnym.

Faza $S$

Etap cyklu, w którym następuje replikacja DNA i podwojenie genomu; masa DNA u człowieka wzrasta z $6$ do $12\,pg$, a liczba chromosomów budujących chromatydy siostrzane z $46$ do $92$.

Kinaza CAK (CDK-activating kinase)

Kompleks (u kręgowców cyklina H/Cdk7), który dokonuje aktywującej fosforylacji treoniny w pozycji $160$ cząsteczki CDK, zwiększając jej aktywność ponad $300$-krotnie.

Kinaza WEE1

Kinaza odpowiedzialna za fosforylację hamującą CDK (treonina w pozycji $14$ i tyrozyna w pozycji $15$), blokującą aktywność kompleksów cyklina/CDK.

Fosfatazy CDC25

Rodzina fosfataz (A, B, C) usuwająca hamujące grupy fosforanowe z CDK, co przywraca aktywność katalityczną kompleksom cyklina/CDK.

Inhibitory CKI

Białka hamujące CDK, należące do rodzin INK4 (np. $p16$, $p15$) oraz CIP/KIP (np. $p21$, $p27$), blokujące postęp cyklu komórkowego.

Punkt restrykcyjny R (Przejście $G_1/S$)

Kluczowy etap kontrolny, po którym cykl staje się niezależny od zewnętrznych czynników mitogennych; monitoruje wielkość komórki i stan uszkodzeń DNA.

Białko RB (Retinoblastoma)

Białko, które w formie nieufosforylowanej wiąże czynniki transkrypcyjne E2F, hamując syntezę białek niezbędnych do przejścia punktu R i rozpoczęcia fazy $S$.

Kinazy ATM i ATR

Sensory uszkodzeń DNA; ATM reaguje na pęknięcie obu nici DNA, a ATR na błędy replikacyjne i obecność jednoniciowego DNA.

Białko $p53$

„Strażnik genomu”; czynnik transkrypcyjny, który w odpowiedzi na uszkodzenia DNA indukuje syntezę $p21$, zatrzymuje cykl, aktywuje naprawę DNA lub indukuje apoptozę.

APC/C (Anaphase-promoting complex)

Ligaza ubikwityny E3 kontrolująca wejście w anafazę (z białkiem CDC20) oraz wyjście z mitozy (z białkiem CDH1) poprzez degradację sekuryny i cyklin.

Kohezyny

Kompleksy białkowe z rodziny SMC, które od fazy $S$ do anafazy spajają ze sobą chromatydy siostrzane wokół pętli DNA.

Kondensyny

Białka z rodziny SMC zaangażowane w proces kompakcji (kondensacji) chromosomów podczas mitozy.

Kinetochor

Wielowarstwowy kompleks białkowy formowany na centromerze, służący do przyłączania mikrotubul wrzeciona podziałowego.

SAC (Spindle Assembly Checkpoint)

Punkt kontrolny fazy $M$, który hamuje kompleks APC/C dopóki wszystkie chromosomy nie zostaną prawidłowo połączone z mikrotubulami pod odpowiednim naprężeniem.

MCC (Mitotic Checkpoint Complex)

Efektor punktu kontrolnego wrzeciona, który kompetencyjnie hamuje aktywność kompleksu APC/C-CDC20 w przypadku nieprawidłowego ułożenia chromosomów.

Separaza

Proteaza aktywowana w anafazie (po degradacji sekuryny), która hydrolizuje podjednostkę RAD21 kohezyn, umożliwiając rozdzielenie chromatyd.

Cytokineza

Podział cytoplazmy rozpoczynający się pod koniec anafazy przez wytworzenie pierścienia kurczliwego złożonego z filamentów aktynowych i miozyny typu II.

Abscysja

Końcowa faza cytokinezy polegająca na ostatecznym rozerwaniu mostka cytoplazmatycznego i rozdzieleniu komórek potomnych.

Endoreduplikacja

Odmiana cyklu polegająca na replikacji genomu bez pełnej mitozy, prowadząca do poliploidyzacji (np. w megakariocytach lub hepatocytach).

SASP (Senescence-associated secretory phenotype)

Fenotyp starzejących się komórek polegający na wydzielaniu czynników prozapalnych, enzymów przebudowujących macierz i czynników hamujących komórki macierzyste.

Bookmarkingu (Pamięć komórkowa)

Proces wiernego przekazywania stanu epigenetycznego (wzoru metylacji DNA i kodu histonowego) komórkom potomnym podczas cyklu komórkowego.