Механизм остановки цикла

В большинстве слу­чаев остается пока неизвестным, какие конкретно структуры являются сенсором или детектором нарушений хромосомной структуры. Но в отношении двухцепочечных разрывов ДНК некоторая определенность есть. Считают, что их узнает специальная ДНК протеинкиназа.

Само исправление таких разрывов осуществляется, вероят­но, путем гомологичной рекомбинации поврежденной хромо­сомы (или хроматиды) с интактной. Между этими хромосомами происходит об­мен таким фрагментом одной из цепей ДНК, в котором и заклю­чен разрыв. В результате обмена в каждой хромосоме оказыва­ется молекула ДНК с одноцепочечным разрывом. А такие раз­рывы устраняются ДНК-лигазой. Но все это требует времени. Для чего и происходит останов­ка клеточного цикла.

В большинстве, если не во всех, случаях хромосомных повреждений центральную роль в остановке цикла играет белок р53. Он синтезируется в клет­ке постоянно, но в обычных усло­виях очень быстро разрушается, так что его концентрация в клетке оказывается весьма низкой.

При наличии же в клетке хро­мосомных повреждений «включе­ние» белка р53 происходит сле­дующими способами:

- путем уменьшения скорости его распада

- путем повышения активно­сти его молекул

На активность р53 влияет, в частности, его специфический ин­гибитор — белок Mdm2. В то же время связывание этого ингибито­ра зависит от того, фосфорилирован ли соответствующий локус белка р53.

Так, если речь идет о двухцепочечных разрывах ДНК, то об­наруживающая их ДНК протеинкиназа фосфорилирует р53 и тем самым освобождает его от ингибирующего влияния белка Mdm2.

При других повреждениях ДНК могут работать иные меха­низмы. Например, после УФ-облучения в действие вступает казеинкиназа II: она тоже способна фосфорилировать и тем самым активировать белок р53. Способов регуляции активности этого белка очень много.

Белок р53 - это транскрипционный фактор. И одно из первых его действий в таком качестве - активация гена белка р21. Белок р21 - ингибитор всех комплексов циклин-Cdk. По этой причине и наступает остановка клеточного цикла, в каком бы его периоде не находилась клетка.

Если повреждения хромосом достаточно велики и их испра­вление затягивается, то длительно сохраняющий высокую ак­тивность белок р53 начинает стимулировать (как транскрипционный фактор) серию других генов (ВАХ, KILLER/DR5. и др.) запускающих апоптоз. Одновременно ингибируются антиапоптозные гены ( BCL2, RELA). В итоге в такой клетке начинает выполняться сложная программа самоуничтожения.