cellecyklus

Der er i cellens cyklus tre specielt vigtige kontrolpunkter, det første på overgangen mellem G1- og S-fasen. Hos encellede organismer er det først og fremmest signaler om tilbud af næringsstoffer i omverdenen, der bestemmer, om cellen går videre i S-fasen; hos flercellede organismer er det signalmolekyler (vækstfaktorer) afgivet fra nærliggende celler samt hormoner (bl.a. væksthormon) frigivet fra organismens overordnede styresystemer. Hertil kommer et vigtigt kontrolsystem, formidlet af et protein, p53, som signalerer, at en celles DNA er beskadiget, og som i flercellede organismer fremkalder en blokade på overgangen til S-fasen. Ophobning af p53 er samtidig et signal til cellen om aktivering af et selvmordsprogram (se apoptose). Dette er et vigtigt led i beskyttelsen mod, at kræftceller med ændret (muteret) DNA formerer sig. Ved mutationer i genet for p53 ødelægges denne beskyttelsesmekanisme, og dets betydning fremgår af, at mutationer i genet for p53 findes i mere end halvdelen af alle kræftsvulster hos mennesket.

Det næste kontrolpunkt ligger ved afslutningen af G2-fasen, hvor det kontrolleres, at al cellens DNA er blevet kopieret en og kun en gang, før M-fasen indledes.

Det tredje kontrolpunkt ligger i metafasen af mitosen, som ikke kommer videre, før alle kromosomer er fæstnet til en mikrotubulus i tentrådsapparatet; dette sikrer, at begge dattercellerne modtager et fuldt sæt kromosomer.

I flercellede organismer i hurtig vækst varer en cellecyklus ca. 12 timer, hvoraf S-fasen tager ca. 7 timer, G2 ca. 4 timer, og M-fasen 1-2 timer. Varigheden af G1-fasen kan være ned til få minutter. I den udvoksede organisme træder de fleste celler i lange perioder ud af cyklus og befinder sig i G1-fasen, hvor de specialiserer sig mhp. varetagelse af bestemte funktioner, såkaldt G0-fase, der for nogle celletyper, fx nerve- og muskelceller, varer hele livet. Ved behov for fornyelse som følge af celletab kan dette ske ved, at cellerne genindtræder i cyklus, eller ved at nye celler rekrutteres ved aktivering af celledelinger i en pulje af stamceller. Nogle celler, særlig nerveceller, kan imidlertid ikke fornyes; dvs. de er i permanent G0-fase.

Et overordnet princip i reguleringen af cellecyklus er, at det næste trin udløses ved fosforylering (dvs. binding af en eller flere fosfatgrupper) til det eller de proteiner, der er involveret i det næste trin. Denne fosforylering katalyseres af en familie af enzymer, Cdk (cyclin dependent kinases), som er specifikke for hvert trin i cyklus, og som aktiveres ved binding af en anden familie af proteiner, cykliner, der ligeledes er specifikke for hver sit trin i cyklus, og hvis koncentration reguleres af komplicerede feedback-mekanismer, der signalerer, at cellen er parat til næste trin, mens andre proteiner, Cki (cyclin kinase inhibitors), signalerer, når betingelserne er ugunstige for celledeling, eller at et foregående trin ikke er forløbet planmæssigt. Når balancen mellem disse signaler forskydes således, at koncentrationen af aktiveret Cdk overstiger en tærskelværdi, udløses næste trin i cyklus, hvorefter cyklinet fra det foregående trin nedbrydes.

Kræft er bl.a. kendetegnet ved ukontrolleret celledeling og -vækst. Der knytter sig derfor stor interesse til udforskning af de mekanismer, der regulerer celledeling. Der kendes i dag mange gener, såkaldte proto-onkogener, hvis genprodukter fremmer cellevækst. Ved mutation i disse gener opstår onkogener, som fremkalder cellevækst, der unddrager sig de sædvanlige kontrolmekanismer. Tilsvarende kendes gener, hvis produkter hæmmer celledeling og -vækst, såkaldte anti-onkogener eller tumor-suppressor-gener; genet for p53 er et sådant.