Was passiert mit einer Zelle, wenn sie DNA-Chromosomen nicht kopiert, bevor sie sich teilt?

Das Wachstum aller Zellen wird durch den Zellzyklus gesteuert, einschließlich der Zellteilung. Bevor sich eine Zelle teilen kann, müssen viele Prozesse ablaufen, einschließlich der richtigen Verdoppelung der Chromosomen. Der Zellzyklus sorgt dafür, dass all diese Prozesse normal ablaufen, sonst hört die Zelle auf zu wachsen und könnte sterben.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Der Zellzyklus steuert die vier Hauptphasen des Zellwachstums und der Zellteilung. Diese Phasen sind die Wachstumsphase 1, die Synthesephase, die Wachstumsphase 2 und die Mitose. Während der Synthesephase wird die DNA der Zelle kopiert. Während jedes Schritts des Zellzyklus gibt es Kontrollpunkte, um sicherzustellen, dass die Zelle bereit ist, in die nächste Phase überzugehen, die von einem Protein namens Cyclin reguliert wird. Wenn die Zelle ihre Chromosomen nicht richtig kopiert hat, aktiviert ein Enzym namens Cyclin-abhängige Kinase oder CDK das Cyclin nicht und der Zellzyklus geht nicht in die nächste Phase über. Die Zelle erleidet den Zelltod. Bei Problemen oder Mutationen mit dem Cyclin schreitet das Zellwachstum ungebremst voran und kann zu Krebs führen.

Das Leben einer Zelle wird durch den Zellzyklus einschließlich seiner Teilung gesteuert. Der Zellzyklus hat vier Hauptphasen: Wachstumsphase 1, Synthesephase, Wachstumsphase 2 und Mitose. Während der Wachstumsphase 1 oder G1 wächst die Zelle als Reaktion auf bestimmte Proteine, die als Wachstumsfaktoren bekannt sind. Während der Synthese oder S-Phase wird eine Kopie der DNA der Zelle erstellt. Das Wachstum findet auch während der zweiten Wachstumsphase oder G2 statt. Mitose ist die Phase, in der sich die Zelle tatsächlich in zwei Zellen teilt, die als Tochterzellen bezeichnet werden.

DNA wird während der S-Phase kopiert oder repliziert. Während dieser Zeit werden die Chromosomen kopiert, sodass für jede Tochterzelle ein vollständiger Chromosomensatz vorliegt. Zunächst wickelt ein Enzym namens DNA-Helikase die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix ab. Dann bindet ein anderes Enzym, DNA-Polymerase, an die DNA-Stränge und bewirkt, dass komplementäre Nukleotide an jeden der Stränge binden. Schließlich bindet ein weiteres Enzym, die DNA-Ligase, die neu gebildeten, komplementären Stränge an die bestehenden Stränge.

In jedem Schritt des Zellzyklus gibt es Kontrollpunkte, um sicherzustellen, dass die Zelle bereit ist, in die nächste Phase überzugehen. Diese Kontrollpunkte werden durch eine Gruppe von Proteinen reguliert, die als Cycline bekannt sind. Es gibt verschiedene Arten von Cyclinen, um die verschiedenen Phasen des Zellzyklus zu regulieren. S-Phase-Cycline regulieren das Fortschreiten durch den Zellzyklus während der DNA-Replikation. Ein Enzym, das als cyclinabhängige Kinase oder CDK bekannt ist, aktiviert die Cycline. Wenn eine Zelle ihre Chromosomen nicht richtig kopiert hat oder die DNA beschädigt ist, aktiviert das CDK das S-Phasen-Cyclin nicht und die Zelle geht nicht in die G2-Phase über. Die Zelle bleibt in der S-Phase, bis die Chromosomen richtig kopiert sind oder die Zelle dem programmierten Zelltod unterliegt.

Die richtige Regulierung des Zellzyklus ist sehr wichtig, um ein normales Zellwachstum zu gewährleisten. Wenn eine Zelle den Zellzyklus durchläuft, obwohl sie die entsprechenden Kontrollpunkte nicht erfüllt hat, kann sie unkontrolliert weiterwachsen. Dies kann schließlich zu Tumorbildung und Krebs führen. Tatsächlich werden viele Krebsarten durch Mutationen in den Cyclin-Proteinen verursacht, die es den Zellen ermöglichen, die richtigen Kontrollpunkte zu umgehen und weiter zu wachsen.