Back to chapter

10.8:

מולקולות בקרה שלילית

JoVE 核
生物学
需要订阅 JoVE 才能查看此.  登录或开始免费试用。
JoVE 核 生物学
Negative Regulator Molecules

Languages

分享

מספר חלבונים שלילי מהסדיר את מחזור התא בכדי למנוע שכפול לפני שהתאים מוכנים. במהלך G1, אם הDNA של התא נפגע החלבון, p53, מגייס אינזימים על מנת לתקן את ה-DNA לפני שהתא p53 גם מגרה את הייצור של מעכב CDK, p21, אשר נקשר מתחמי CDK cyclin, מעכבים את פעילותם ועוצר את מחזור התא. אם נזק DNA גדול מידי, p53 יכול להנחות אפופטוזיס, מוות של תאים, כדי למנוע שכפול של DNA פגום.חלבון נוסף, חלבון רטינובלסטומה, או Rb, יכול להאט את מחזור התא על ידי חיוב לגורמי שעתוק כגון E2F, כדי לחסום את תמלול גנים הכרחי עבור המעבר G1 ל-S. כשהתא גדל לגודל מספיק לחלוקה, Rb הוא זרחני ונעשה לא פעיל, משחרר E2F, ואלה ניתן להעתיק את הגנים ולתרגם לאנזימים שנדרשים בשלב S.

10.8:

מולקולות בקרה שלילית

Positive regulators allow a cell to advance through cell cycle checkpoints. Negative regulators have an equally important role as they terminate a cell’s progression through the cell cycle—or pause it—until the cell meets specific criteria.

Three of the best-understood negative regulators are p53, p21, and retinoblastoma protein (Rb). The regulatory roles of each of these proteins were discovered after faulty copies were found in cells with uncontrolled replication (i.e., cancer). These proteins exert most of their regulatory effects at the G1 checkpoint early in the cell cycle.

P53 strongly influences a cell’s commitment to divide. It responds to DNA damage by discontinuing the cell cycle and summoning enzymes to repair the damage. If the DNA damage is irreparable, p53 can prevent the cell from proceeding through the cell cycle by inducing apoptosis, or cell death.

An increase in p53 triggers the production of p21. P21 prevents the cell from transitioning from the G1 to the S phase of the cell cycle by binding to CDK/cyclin complexes, inhibiting their positive regulatory actions.

Rb negatively regulates the cell cycle by acting on different positive regulators, mainly in response to cell size. Active (dephosphorylated) Rb binds to transcription factors, preventing them from initiating gene transcription and, hence, protein production.

When Rb is bound to the transcription factor E2F, it inhibits the synthesis of proteins needed to transition from the G1 to the S phase. As the cell becomes larger, Rb is gradually phosphorylated until it is inactivated and detaches from E2F. E2F can then activate genes that produce the proteins needed to proceed to the next cell cycle stage.

Suggested Reading

Beckerman, Rachel, and Carol Prives. “Transcriptional Regulation by P53.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2, no. 8 (August 1, 2010): a000935. [Source]