Передача сигналов кальция в клеточном делении
Кальций играет решающую роль в регуляции событий клеточного деления . Кальций действует как для модуляции внутриклеточной передачи сигналов как вторичного посланника , так и для облегчения структурных изменений по мере развития клеток через деление. Требуется изысканное контроль внутриклеточной динамики кальция, так как кальций, по -видимому, играет роль на нескольких контрольно -пропускных пунктах клеточного цикла.
Основными последующими эффекторами кальция являются кальций-связывающий белок кальмодулина и кальмодулинозависимые кальмодулиновые протеинкиназы I / II . Данные указывают на этот сигнальный каскад как основной медиатор передачи сигналов кальция в клеточном делении.
Мейоз
[ редактировать ]Исторически, одной из наиболее хорошо охарактеризованных ролей внутриклеточного кальция является активация яйцеклетки после оплодотворения сперматозоидов. У яиц дейтерии (млекопитающие, рыбы, амфибии, асцидиане, морские ежи и т. Д.) Успешное вход сперма 2+ ), с млекопитающими и асцидинами, демонстрирующими ряд внутриклеточных кальциевых пиков, необходимых для завершения мейоза .... [ 1 ] Неоплощенные яйца позвоночных останавливаются после мейоза I. Эта пауза развития объясняется смутно определенным цитостатическим фактором (CSF). Текущие исследования показывают, что «CSF» на самом деле представляет собой множество путей, работающих вместе, чтобы остановить разделение в метафазе Meiosis II. [ 2 ] При входе в сперму в яйцо, CA 2+ высвобождается из внутриклеточных запасов, что приводит к ингибированию механизма CSF-Arrest. Было показано, что кальмодулин -зависимая киназа II является белком, ответственным за преобразование CA 2+ Сигнал притока в ингибирование CSF и активация механизма деградации циклина для разложения циклина B, что приводит к прогрессированию через мейоз II.
У млекопитающих это рост в СА 2+ было показано, что он обусловлен стимуляцией IP3, вызванной PLCζ, обеспечиваемым спермой. [ 3 ] В целом, ферменты ПЛК стимулируют высвобождение кальция внутренними запасами посредством разбивки PIP 2 в IP 3 и DAG.
Митоз
[ редактировать ]Сигнализация
[ редактировать ]Помимо событий мейоза, изменения в СА 2+ Уровни наблюдаются в различных организмах на разных стадиях деления, таких как разбивка ядерной мембраны [ 4 ] и переход метафазы-анафазы. [ 5 ] Кроме того, недавняя работа показала механически индуцированное быстрое проникновение в митоз клеток, приостановленных в G2. [ 6 ] Кроме того, прогрессирование через разделение требует наличия кальция (G1/S, G2/M и метафазы/анафазы), что предполагает, что контрольные точки требуют кальций-зависимого механизма сигнализации. [ 7 ]
G1/s
[ редактировать ]Вход в S-фазу зависит от кальция. Истощение внутренних запасов кальция ингибирует инициацию синтеза ДНК. Одним из возможных механизма является то, что синтез циклина А ингибируется, предотвращая активность CDK2 , которая необходима для инициации синтеза ДНК. [ 7 ]
G2/M.
[ редактировать ]Прогрессирование клеточного цикла регулируется несколькими путями. Было показано с использованием клеточных линий рака человека, что контрольная точка G2/M регулируется CAMKII и MAPK Crosstalk. Здесь CAMKII активирует MEK/ERK, который разрушает белок P27 -клеточного цикла P27 [ 8 ]
Болезнь
[ редактировать ]В целом, трансформированные клетки пролиферируют кальций независимо от кальция, тогда как нетрансформированные клетки демонстрируют высокую чувствительность к внеклеточной концентрации кальция, что предполагает, что онкогенный рост может включать нарушение передачи сигналов кальция. [ 7 ]
Структура хроматина
[ редактировать ]Конденсация хроматина является жизненно важной стадией в клеточном делении, что позволяет клеткам одинаково распределять хромосомы до дочерних клеток. Недавняя работа предположила, что CA 2+ требуется для обеспечения конденсации хроматина в прометафазе. Было обнаружено, что кальций концентрируется на конденсированной ДНК до гораздо более высоких уровней по сравнению с нормальной цитозольной концентрацией кальция. Роль кальция в конденсации не зависела от функции CAMK, что указывает на чисто структурную роль CA 2+ в уплотнении хроматина. Кроме того, этот результат был продемонстрирован in vitro с экстрагированным хроматином, подчеркнув, что простое присутствие CA 2+ может влиять на структуру хроматина [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Макдугалл, Алекс; Сардет, Кристиан (1995-03-01). «Функция и характеристики повторяющихся кальциевых волн, связанных с мейозом» . Текущая биология . 5 (3): 318–328. doi : 10.1016/s0960-9822 (95) 00062-5 . ISSN 0960-9822 . PMID 7780742 .
- ^ Madgwick, Suzanne; Джонс, Кит Т. (2007-01-26). «Как остановка яиц при метафазе II: стабилизация MPF плюс ингибирование APC/C равна цитостатическому фактору» . Клеточная деление . 2 : 4. doi : 10.1186/1747-1028-2-4 . ISSN 1747-1028 . PMC 1794241 . PMID 17257429 .
- ^ Сондерс, Кристофер М.; Ларман, Марк Г.; Паррингтон, Джон; Cox, Llewellyn J.; Ройс, Джиллиан; Блейни, Линда М.; Сванн, Карл; Лай, Ф. Энтони (2002-08-01). «PLCζ: специфичный триггер колебаний Ca2+ в яйцах и развитии эмбрионов» . Разработка . 129 (15): 3533–3544. doi : 10.1242/dev.129.15.3533 . ISSN 0950-1991 . PMID 12117804 .
- ^ Поени, Мартин; Олдертон, Джанет; Циен, Роджер Y.; Стейнхардт, Ричард А. (май 1985). «Изменения свободных уровней кальция с этапами цикла деления клеток». Природа . 315 (6015): 147–149. doi : 10.1038/315147a0 . ISSN 1476-4687 . PMID 3838803 . S2CID 4287089 .
- ^ Poenie, M.; Alderton, J.; Steinhardt, R.; Цьень Р. (1986-08-22). «Кальций резко и кратко поднимается по всей клетке в начале анафазы». Наука . 233 (4766): 886–889. doi : 10.1126/science.3755550 . ISSN 0036-8075 . PMID 3755550 .
- ^ Gudipaty, SA; Lindblom, J.; Лофтус, PD; Redd, MJ; Edes, K.; Дэйви, CF; Krishnegowda, v.; Rosenblatt, J. (март 2017 г.). «Механическое растяжение запускает быстрое деление эпителиальных клеток через пьезо1» . Природа . 543 (7643): 118–121. doi : 10.1038/nature21407 . ISSN 1476-4687 . PMC 5334365 . PMID 28199303 .
- ^ Jump up to: а беременный в Такува, Норико; Чжоу, Вэй; Такува, Йо (1995-02-01). «Прогрессия кальция, кальмодулин и клеточного цикла» Cellulluar Подпись 7 (2): 93–1 Doi : 10.1016/0898-6568 (94) 00074-л . ISSN 0898-6 PMID 7794690
- ^ Ли, Нэн; Ван, Чунмей; Ву, Янан; Лю, Сингуанг; Cao, Xuetao (2009-01-30). «Ca2+/кальмодулин-зависимая протеинкиназа II способствует прогрессированию клеточного цикла путем непосредственно активируя MEK1 и впоследствии модулируя фосфорилирование p27» . Журнал биологической химии . 284 (5): 3021–3027. doi : 10.1074/jbc.m805483200 . ISSN 0021-9258 . PMID 19056740 . (Втянут, см doi : 10.1016/j.jbc.2021.100766 )
- ^ ; , Phengchat Rinyaporn 6 : DOI : SREP38281 . ( 1 ) 38281. / 10.1038