HÜCRE DÖNGÜSÜNÜN KONTROLÜ
Hücre döngüsü DNA üzerindeki genlerle kontrol edilir. Hücrelerin çoğunda evreler arasındaki düzeni ve geçişi kontrol eden G1, G2 ve M kontrol noktaları bulunur. Bu üç kontrol noktası, devam etmekte olan evre tamamlanmadan hücrenin bir sonraki faza girmesini engeller. Eğer kontrol noktalarında sorun görülürse DUR, sorun yoksa DEVAM ET sinyalleri ile hücre döngüsü kontrol altında tutulur.
a) Birinci kontrol noktası G1 kontrol noktasıdır.
G1 kontrol noktasında hücrenin büyüklüğü, besin miktarı, hormonlar, büyüme faktörü vb faktörlerin yeterli olup olmadığı kontrol edilir. DNA replikasyonu için karar verilir. Hücre yeterli büyüklüğe ulaşmışsa, ortamda yeterli besin, hormon ve büyüme faktörü varsa ve DNA’da hasar yoksa“devam et” sinyali verilir.
Uygun olmayan koşullar ve büyümeyi engelleyici sinyallerin olması durumunda hücre, bölünmenin olmadığı uzun sessiz G0 evresine girer.
Bazı koşullar ya da sinyaller ise hücrenin G0 yerine apoptoza girmesini tetikler. DNA hasarı apoptozu tetikleyen bir sinyal olabilir.
b) İkinci kontrol noktası G2 kontrol noktasıdır.
G2 kontrol noktasında DNA hasarı ve hücrenin büyüklüğü kontrol edilir. DNA kendini eşlerken hasar veya hata meydana gelmişse, onarım gerçekleşinceye kadar hücre döngüsü durdurulur.
c) Üçüncü kontrol noktası M kontrol noktasıdır.
M kontrol noktasında kromozomların iğ ipliklerine bağlanması kontrol edilir. Kinetokorlar iğ ipliklerine tutunmazsa “dur” sinyali verilir ve anafaz evresi başlamaz. Bütün kinetokorların iğ ipliklerine tutunmasıyla dur sinyali ortadan kalkar ve anafaz evresi başlar. Bu kontrol sayesinde, oluşacak yavru hücrelerdeki kromozom sayısının eşit olması sağlanır.
NOT:
1. Her bir kontrol noktası evreler arasındaki koordinasyonu sağlar: Devam etmekte olan evre tamamlanmadan hücrenin bir sonraki faza girmesini engeller.
Kontrol noktalarında hücre döngüsünü kontrol eden moleküller bulunur. “Siklinler ve Siklin bağlı kinazlar (hücre döngüsü proteinleri)” hücre döngüsünü kontrol eden protein yapılı moleküllerdir. Bu proteinler her hücrede aynıdır. Evreler arası geçişi bu moleküller kontrol eder. Bu moleküllerin miktarında ve aktivitelerinde meydana gelen değişimler döngüdeki olayların hızını belirler.
Siklin bağlı kinazlar, hücre döngüsünü yürüten ve kontrol eden ve çoğunlukla inaktif durumda olup, sabit bir derişimde bulunur. Siklin bağlı kinazların aktifleşebilmesi için siklin molekülüne bağlanması gerekir. Siklin bağlı kinazların aktifleşmesiyle oluşan sinyaller döngünün başlamasını ve sürdürülmesini sağlar.
G1 başladığında, siklin proteini miktarının artması S evresine geçişi de hızlandırır. Siklin miktarı belli bir eşik değere ulaştığında Siklin bağlı kinazlar, siklin ile bağlanır ve bu proteinler aktifleşir. Bölünmesi bitmiş bir hücre tekrar bölünmeye devam etme sinyalini bu şekilde almış olur.
Siklin proteinlerinin farklı çeşitleri bölünme sürecinde görev yaparlar. S siklin, S evresinin başlamasını kontrol eder. M siklin, M kontrol noktasıdır. Bu nokta mitozun başlamasını kontrol eden noktadır. M siklinin G2 fazında miktarı artar ve mitoz bölünmenin evreleri başlar.
Hayvan hücrelerinde hücre bölünmesini etkileyen kimyasal ve fiziksel dış faktörler de bulunmaktadır. Kültür ortamına zorunlu bir besin eklenmezse hücre bölünmesi gerçekleşmeyebilir veya ortamda özgül büyüme faktörlerinin bulunmasıyla bölünebilir. Büyüme faktörü belirli vücut hücrelerinden salgılanan ve hücreleri bölünmeye iten, kan plazmasında bulunan küçük peptit molekülleridir.
Hücre döngüsünün kontrolden çıkması
* Hücre döngüsünün kontrolü birçok faktör nedeniyle bozulabilir. Bun sebeplerden biride DNA hasarlarının onarılmamasıdır. İkinci kontrol noktasındaki (G2) genlerin işleyişi sayesinde DNA eşlenmesi sırasında oluşabilecek hatalar belirlenir ve onarılır. Eğer bu genlerde mutasyon meydana gelirse DNA hasarı onarılamaz ve hücre döngüsünün kontrolü bozulur. Bu mutasyonlar kendiliğinden meydana gelebilir veya virüsler, bazı kimyasal ilaçlar, UV ışınları, radyasyon, X ışınları, kozmetikler, saç boyaları, kızartılmış etteki yanmış proteinler, besinlerdeki tarım ilaçları kalıntıları gibi faktörler nedeniyle de oluşabilir.
* Mutasyonlar nedeniyle hücre bölünmesinin kontrolden çıkması kanserli hücrelerin oluşumuna neden olur. Kanser hücreleri, hücre döngüsünün kontrolünü sağlayan sinyallere cevap vermeyen bu nedenle sürekli bölünen hücrelerdir. Bu nedenle kanser hücreler ölümsüz denilebilir.
* 1951 yılında ölen Henrietta Lacks adlı bir kadının rahim ağzı kanserli dokusundan alınan hücreler halen bölünmeye devam etmektedir. Kanserli hücrelerin çekirdekleri büyüktür, kromozom sayılarında ve yapılarında farklılıklar vardır. HeLa hücrelerinin 70-80 kromozom bulundurduğu belirlenmiştir.
* Kanserli hücreler vücudun bağışıklık sistemi tarafından yok edilirler. Ancak bağışıklık sistemi tarafından yok edilemeyen kanserli hücreler diğer hücrelerle etkileşime girmeden devamlı beslenerek bölünürler ve bir kütle meydana getirirler. Bu kanserli hücre kütlesine tümör (=ur) denir. Kanserli hücrelerin bazıları hücre göçleri ile diğer dokulara taşınabilirken bazıları oluştuğu yerde kalır. Oluştuğu dokuda kalarak diğer dokulara yayılmayan tümörlere iyi huylu tümör (=selim) denir. İyi huylu tümörler vücuttan alınarak sorun çözümlenebilir. Oluştuğu dokudan kan ve lenf yoluyla diğer dokulara yayılarak yerleşen ve yeni dokularda da gelişen tümörlere kötü huylu tümör(=habis) denir. Kötü huylu tümörlerin oluştuğu dokudan ayrılarak diğer doku ve organlara yayılmasına metastas denir.
Kanser hücrelerinde bölünme engellenemez ve hücrelerin belli bir düzen oluşturması gerçekleşmez. Bölünmeyi kontrol eden mekanizmalar bozulmuştur. Kontrol dışı sürekli bölünme gerçekleşir.
Onkoloji bilimi kanser hastalıklarının tanısı ve tedavisi ile uğraşır. Kanser tedavisinde ilaçla tedavi yöntemine kemoterapi denir. Teknolojinin gelişmesiyle radyoterapi yöntemi de yaygınlaşmaktadır. Radyoterapi kanserli dokuların yüksek enerjili ışınlarla tedavi edilmesidir.
Apoptozis
Kromozom yoğunlaşması ve hücreyi ölüme götüren hücre zarının şişmesi gibi çok tipik bir seri olayların gerçekleştiği hücrelerde programlanmış hücre ölümü (Apoptozis) normal bir olaydır.
* Gelişim sırasında bu programlanmış hücre ölümü, doku ve organların şeklini almasına yardım eder. Örneğin omurgalılarda ayak ve el parmaklarının oluşması için parmak arasındaki hücrelerin ölmesi gibi.
* Kansere yol açan DNA bozukluklarını da içeren tamir edilemeyen bozukluklara sahip olan hücreler, normalde apoptozisi tetikleyen iç sinyalleri üretirler.
* Memelilerde Apoptozis olayında mitokondrilerin çok önemli rol oynadığı ortaya konmuştur. Apoptozis metabolik yolu proteinleri ve diğer sinyaller, her nasılsa mitokondri dış zarından, apoptozisi ilerleten proteinlerin dışarıya sızmasına neden olmaktadır.
Kök Hücreler
* Kök hücreler az özelleşmiş, sürekli bölünebilen ve uygun şartlarda diğer hücreler dönüşebilen hücrelerdir. Örneğin Kemik iliğindeki kök hücreler kan hücrelerinin tüm çeşitlerini verebilirler.
* Embriyonik kök hücrelerinin yanında, olgun insan hücrelerinin de çeşitli sinyallerle kök hücrelerine dönüşebileceği gösterilmiştir.