Kertausta solusyklistä. Sykliini-kinaasikompleksit. Solusyklin moottorit

1. Taustaa

Tämä artikkeli on pelkästä DNA materiasta.  
 Solusyklissä yksi solu kopioi genominsa  ( jolloin sillä on enimmillään  yhteensä 92 kromatiinia, eli 46 kromosomia eli 23 kromosomiparia)  ja ne solujakaa  kahtia  uusiin  tytärsoluihin:  Geenimateria  jaetaan ihan tasan:  tulee yksi kromatiini jokaisesta kromosomista ( 46 kromatiinia, vastaten  46 yksinkertaista kromosomia, jotka eivät ole vielä asettuneet pareittain,  ja solulima jaetaan miltei tasan molemmille tytärsoluille, samoin koetetaan mitokondrioita jakaa tasan)
Lähde:
http://diss.kib.ki.se/index/
Erlandsson, FredrikImmunofluorescence studies on the cell cycle expression of cyclin A and cyclin E
Datum: 28 april 2004 Ramberättelse: http://diss.kib.ki.se/2004/91-7349-809-2/
ISBN: 91-7349-809-2

V. 2004 syksyn kirjastokäyntien yhteydessä löysin tämän väitöskirja, josta saa edelleen uutta valoa solusyklin säätelyyn. Suomennan joitain tavalliseen järkeen käypää tekstiä, mutta varsinaisen tieteellisen osan neuvon noutamaan lähteestä:
ISBN 91-7349-809-2,.Karoliinisen instituutin Väitöskirja ( Avhandling, Theses) Koska TIEDE-fi palstoilla on kiinnostuneita, liimaan tämän DNA- asiansuomennoksen palstalle. jos mahtuu. Kirjan alkuosassa kuvataan perustavaa tietoa solusyklistä uusimman käsityksen mukaan.( Vielä uudempaakin on tullut vuoden 2004 jälkeen). Tutkija on sitä mieltä, että biologinen solu on omannut jo 3 biljoonaa vuotta solusykliä. Vuonna 1858 kuitenkin Virchow oli havainnut että animaalisesta solusta tulee animaalista ja kasvissolusta kasviskudosta (Omnis cellula e cellula) ja genomi kantoi ominaisuutta edelleen. Siis alkusolukot ovat ilmeisesti mutatoituneet suuresti erilaisuuksiin, jotka ovat jatkumoita meidän pienessä ajanlaskussamme.Syöpä aiheutuu solujen muuntumisesta, transformaatiosta ja tällöin on aina kyse solusyklin säätelyjärjestelmän puutteista ja ontumisista. Sellainen on geneettistä instabiliteettia, jos DNA:n toistaminen tulee virheelliseksi ja kaksinkertaisen DNA:n erilleen vetäytyminen ei tapahdu optimaalisti. Tämä johtaa uusiin karakteristikoihin ja tuumoriprogressioihin. Miten vaurioitunutta DNA-materiaalia pääsee solusyklin kontrollijärjestelmän läpi ? Solusyklin säätelijäjärjestelmässä on täytynyt tapahtua jotakin , jos ja solu ei pysty erottamaan väärää ja oikeaa itseä. 
 
(Solusykli G0 lepovaihe , G1, Gap1 alajaksoineen G1pm, G1ps, joissa on R sijaitsee, S synteesivaihe, G2, Gap2 , M mitoosivaihe ) G= Gap

2. Sykliinit ja kinaasit 

Cdk- kinaasientsyymit ja niiden säätelevät alayksiköt, sykliinit (cyclin), ovat keskeisiä solusäätelyssä ja jokaisessa solusyklin faasissa on oma tyypillinen kinaasi- sykliini-kompleksinsa toiminnassa. Ne suorittavat fosforyloimisia kohdeproteiineihin ja ovat syklin käynnissäpitäjiä., “ moottoreita”.

http://www.bioscirep.org/content/ppbioscirep/30/4/243/F1.large.jpg?width=800&height=600&carousel=1

Sykliini E-Cdk2 - kompleksi on aktiivi Gap1- faasin myöhäisvaiheessa ( pre-DNA-synteesivaiheessa = G1ps) ja fosforyloidessaan proteiineja saa aikaan progression G1- vaiheesta S-vaiheeseen , joka on DNA-synteesivaihe.

Sykliini A-Cdk2 –kompleksi on aktiivi S-faasissa ( DNA-synteesin aikana, kun DNA kaksinkertaistuu) ja myös G2-faasissa ollen välttämätön synteesiprogressiossa ja siirryttäessä kohti mitoosia.
Koska perinteiset tutkimusmetodit vaikuttavat solunsisäisiin tekijöihin, tutkija käytti uutta immunifluoresenssitekniikkaa, jolla hän sai selkeämmän kuvan näistä tumatapahtumista pystyessään mittaamaan semikvantitatiivisesti suuren joukon soluproteiineja. 
 
DNA:n itsensä toistavassa synteesissä ( REPLIKAATIOSSA) tärkeät keskeiset sykliinit ovat sykliini A ja sykliini E. Sykliini A näyttää kertyvän tarkasti siinä vaiheessa kun solu siirtyy S- faasiinsa ja täten osoittaa Gap1/S- transitiokohtaa. Tämä sykliini A:n kertymä on samanlaista niin normaalissa kuin muuntuneessa solussa. Näin ei ole sykliini E.n kanssa. Päinvastoin sen kertymätapa on hyvin erilainen normaalissa ja muuntuneessa solussa. 

Normaalisti Gap1-faasissa solun päätettyä ruveta progredioitumaan ( jolloin solu ohittaa syklin R-rajan), sykliini-E tekee nopean korkean piikin ( G1 ps) eli aivan juuri ennen kuin DNA rupeaa kaksinkertaistumaan ja sitten se laskee yhtä nopeasti ja siinä samassa siirtyy solu S- faasiin ja DNA alkaa kaksinkertaistua. Kuitenkin käytännössä huomataan ,että tämä toiminnan alkujärjestelyjakso voi olla joko hyvin nopea, välitön, tai hyvin pitkä jopa 20 tuntia- jostain syystä. Solu on päättänyt alkaa jakautua, mutta toiset solut, DNA-replikaatioluvasta huolimatta viivyttelevät - aivan normaalirajoissa.
 
Entä muuntunut solu? Siinä sykliini-E ei hajoakaan, vaan sen akkumulaatiota nähdään kautta S-faasin. Jopa sen akkumulaatiotavasta saatettiin päätellä tuumorikasvun pahanlaatuisuus ja prognoosi.