Steuerung und Regelung des Zellzyklus
Der Zellzyklus eukaryotischer Zellen wird durch ein komplexes System von Kontrollpunkten gesteuert. Diese Kontrollpunkte stellen sicher, dass die Zellteilung nur unter optimalen Bedingungen stattfindet.
Die wichtigsten Kontrollpunkte sind:
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G1-Kontrollpunkt:
- Befindet sich am Ende der G1-Phase, kurz vor der S-Phase
- Überprüft Zellgröße, DNA-Schäden und Verfügbarkeit von Komponenten für die Replikation
- Bei fehlenden Signalen für eine Zellteilung: Übergang in die G0-Phase
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G2-Kontrollpunkt:
- Am Ende der G2-Phase, kurz vor der Mitose
- Stellt sicher, dass die DNA-Replikation vollständig abgeschlossen ist
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Metaphase-Kontrollpunkt:
- Während der Mitose, vor der Anaphase
- Überprüft die korrekte Anbindung aller Chromosomen an den Spindelapparat
Highlight: Das Durchlaufen dieser Kontrollpunkte ist entscheidend für eine geordnete Zellteilung und die Verhinderung von unkontrolliertem Wachstum.
Mutationen und Tumorentstehung
Mutationen in Genen, die den Zellzyklus kontrollieren, können zur Entstehung von Tumoren führen:
Definition: Proto-Onkogene sind Gene, deren Genprodukte den Eintritt der Zelle in den Zellzyklus normalerweise unter Anwesenheit eines Wachstumsfaktors fördern.
Eine Mutation in einem Proto-Onkogen kann zu einer übermäßigen Zellvermehrung führen.
Definition: Tumorsuppressorgene sind Gene, deren Genprodukte den Zellzyklus normalerweise hemmen.
Ein wichtiges Beispiel für ein Tumorsuppressorgen ist p53:
Beispiel: Das p53-Protein liegt zunächst inaktiv vor und wird bei DNA-Schäden aktiviert. Es kann dann den Zellzyklus anhalten, um eine Reparatur zu ermöglichen oder bei irreparablen Schäden den programmierten Zelltod (Apoptose) einleiten.
Das RAS-Protein, basierend auf dem RAS-Gen (einem Proto-Onkogen), spielt ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Signalübertragung im Zellzyklus:
- RAS ist ein peripheres Membranprotein, das zunächst in inaktiver Form vorliegt
- Es wird durch Bindung an phosphorylierte Rezeptorproteine aktiviert
- Aktiviertes RAS kann Signalkaskaden auslösen, die das Zellwachstum fördern
Highlight: Die Balance zwischen Proto-Onkogenen und Tumorsuppressorgenen ist entscheidend für die Kontrolle des Zellwachstums. Störungen dieser Balance können zu unkontrollierter Zellteilung und Tumorbildung führen.
