Di truyền tế bào ( Nguyễn Như Hiền ) - Chương 6

Điều chỉnh chu kỳ tế bàoMục tiêu: Sau khi học xong chương này học viên có khả năng: - Giải thích được cơ chế điều chỉnh chu kỳ trên cơ sở gen. - Vẽ được sơ đồ điều chỉnh nhờ phức hợp cyclin- Cdk qua các giai đoạn của chu kỳ. - Trình bày và giải thích được các yếu tố nội bào và ngoại bào tham gia điều chỉnh chu kỳ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Di truyền tế bào ( Nguyễn Như Hiền ) - Chương 6 133Chương 6Điều chỉnh chu kỳ tế bào Mục tiêu: Sau khi học xong chương này học viên có khả năng: - Giải thích được cơ chế điều chỉnh chu kỳ trên cơ sở gen. - Vẽ được sơ đồ điều chỉnh nhờ phức hợp cyclin- Cdk qua các giai đoạn của chu kỳ. - Trình bày và giải thích được các yếu tố nội bào và ngoại bào tham gia điều chỉnh chukỳ.6.1 Điều chỉnh chu kỳ tế bào ở cơ thể đa bào Đối với cơ thể đơn bào thì chu kỳ sống của tế bào cũng là chu kỳ sống của cơ thể vàchúng được kiểm soát trực tiếp bởi các yếu tố của môi trường. Đối với cơ thể đa bào tồn tạinhiều chủng quần tế bào soma, mỗi chủng quần được đặc trưng bởi nhịp điệu sinh trưởng vàphân bào ổn định, được kiểm soát bởi mối tương quan giữa các tế bào, các mô và cơ thể. Sựức chế tiếp xúc hay ức chế bề mặt dẫn đến sự kìm hãm qúa trình phân bào. Bình thường tếbào gan không phân bào nhưng gan khi bị cắt bỏ một phần thì ở phần bị cắt bỏ các tế bào gansẽ phân bào tích cực để bù đắp lại phần cắt bỏ. Có thể là các tế bào chết đã tiết ra một chất cótác động kích thích sự phân bào và sự phân bào diễn ra cho đến khi khối lượng gan đạt tớikhối lượng nhất định thì dừng lại. Đó cũng là kiểu điều chỉnh theo cơ chế “liên hệ ngược”. Sựung thư hóa là sự trục trặc trong cơ chế điều chỉnh phân bào, các tế bào khi bị mất sự ức chếphân bào sẽ phân bào tự do không chịu sự kiểm soát chung và di căn trở thành có hại cho cơthể. Như vậy, dù là cơ thể đơn bào hay cơ thể đa bào thì chu kỳ sống của chúng đều đượcđiều chỉnh bởi nhiều cơ chế khác nhau. Chúng ta hãy xem xét một số cơ chế cơ điều chỉnh màdi truyền tế bào học phân tử đã làm sáng tỏ.6.1.1 Một hệ thống trung tâm phát động các qúa trình cần thiết của chu kỳ Để hiểu được cơ chế điều chỉnh của chu kỳ tế bào ta hãy xem xét tế bào như là một chiếcmáy giặt quần áo. Chức năng giặt quần áo của máy gồm nhiều công đoạn nối tiếp nhau: lấynước cùng bột giặt, vò quần áo, xả nước bẩn, vắt khô. Mỗi công đoạn diễn ra trong một thờigian nhất định và nối tiếp nhau. Cũng giống như vậy chu kỳ tế bào cũng gồm nhiều giai đoạnnối tiếp nhau như: sinh trưởng, nhân đôi ADN và phân bào. Mỗi giai đoạn diễn ra trong mộtthời gian nhất định và nối tiếp nhau. Giai đoạn trước phải được hoàn thành mới có thể tiếptheo giai đoạn sau và điều kiện của giai đoạn sau cũng đã được chuẩn bị trong giai đoạntrước. Trong cả hai trường hợp: chu kỳ tế bào và máy giặt, đều có nhân tố điều chỉnh trungtâm khiến cho các qúa trình xảy ra liên tiếp nhau theo trình tự, theo thời gian trong đó nhân tốđiều chỉnh hoạt động như một chiếc đồng hồ qui định nên thời gian hoạt động mỗi qúa trình(giai đoạn) thông qua các điểm chốt (check points). Điểm chốt thể hiện cơ chế điều chỉnh theomối liên hệ ngược nghĩa là sự hoàn thành qúa trình trước là điều kiện phát động cho qúa trìnhsau. Tuy nhiên, cơ chế điều chỉnh của chu kỳ tế bào phức tạp hơn nhiều, bởi vì các nhân tố 134điều chỉnh như chúng ta đã biết là các phức hợp sinh hóa phức tạp hoạt động trong mối tươngquan với nhau, với môi trường nội bào và ngoại bào. Hệ thống điều chỉnh chu kỳ tế bào gồm các phức hệ sinh hóa tác động theo chu kỳ và đólà các phức hệ protein hoạt động tương tác và kích thích, phối hợp với các qúa trình tiền thâncần thiết cho sự nhân đôi ADN và phân ly của ADN. Trong chu kỳ hệ thống điều chỉnh đếnlượt mình lại được kiểm tra bởi các “phanh” có tác động phanh hãm chu kỳ ở các điểm chốtđặc biệt. Như vậy, khi các qúa trình tiền thân đã hoàn thành là điều kiện cần cho sự khởi động qúatrình tiếp theo của chu kỳ, nhưng cũng có thể bị ách lại ở các điểm chốt. Hệ thống “phanh” rấtquan trọng, bởi vì nó cho phép kiểm tra hệ thống điều chỉnh của chu kỳ bởi các tín hiệu đến từmôi trường. Các tín hiệu của môi trường tác động lên hệ thống điều chỉnh bởi hai điểm chốt chủ yếu:một ở giai đoạn G1 ngay trước khi vào giai đoạn S và một điểm chốt ở G2 là điểm mà ở đó hệthống điều chỉnh thực hiện qúa trình có tác động khởi động sự phân bào ở M. Đối với các tếbào không đi vào phân bào thì chu kỳ bị phanh ngay ở điểm chốt ở G1. Đối với tế bào nấm mem điểm chốt ở G1 thường được gọi là điểm xuất phát - điểm S (startpoint), còn đối với tế bào động vật điểm chốt này được gọi là điểm hạn định - điểm R (restrictionpoint).6.1.2 Hệ thống điều chỉnh chu kỳ - phức hệ các protein-kinaza Đã có nhiều nghiên cứu trên các đối tượng khác nhau như: nấm men, tế bào phôi sớm, tếbào động vật có vú, trong nuôi cấy invitro đều chứng minh rằng hệ thống điều chỉnh chu kỳ tếbào là gồm hai họ protein chủ yếu. Họ thứ nhất là các kinaza phụ thuộc cyclin - Cdk (cyclindependant kinaza) có tác dụng phát động các qúa trình tiền thân bằng cách gây photphorinhóa nhiều protein đặc trưng tại g ...