Kogu rakutsüklit kontrollib kontrollpunktisüsteem. Rakutsükli kontrollpunkt reguleerib rakutsükli jooksul toimuvaid kriitilisi protsesse ja faasisiireid.
Mis on rakutsükli kontrollpunkt?
Juhtimissüsteem kontrollib kogu rakutsüklit. Rakutsükli kontrollpunkt reguleerib rakutsükli jooksul toimuvaid kriitilisi protsesse ja faasisiireid. Tuuma omavate rakkude füsioloogiliste sündmuste järjestust nimetatakse rakutsükliks. See toimub tsüklina, mis algab pärast ühe raku jagunemist ja käivitab järgmise. See koosneb interfaasist ja mitoosist. Selles protsessis jaguneb emarakk kaheks tütarrakuks, kus taas algab interfaas. The geen seal olev aktiivsus reguleerib kasvava raku ainevahetust, samas kui rakutuumas areneb tuum. Interfaas on neist kahest pikem ja seejärel muutub mitoosiks. See on jälle jagatud erinevateks faasideks. Need on G1 faas, milles rakk kasvab ja valmistatakse ette kromosoomide kahekordistamine, S-faas, milles kromosoomid kahekordne ja G2 faas, milles rakk jätkab kasvama ja valmistatakse ette järgmine mitoos. Kogu seda tsüklit juhib molekulaarne kontrollsüsteem. Siin käivitatakse ja kontrollitakse rakusündmusi, mis vahendavad peatuspunkte ja jätkavad signaale kontrollpunktide kujul. Kontrollpunkt analüüsib seega kriitilisi protsesse ja faasisiireid, mis toimuvad rakutsükli jooksul. Nende eesmärk on kaitsta geneetilise materjali terviklikkust ja tagada, et rakk ei degenereeruks. Näiteks võib kriitiline protsess olla siis, kui kromosoomide segregatsioon toimub metafaasis. Metafaas tähistab raku jagunemise teist faasi, mida nimetatakse mitoosiks ja meioos. Metafaasis taanduvad tuum ja tuumaümbris. Selle protsessi käigus moodustub tüüpiline struktuur, mida nimetatakse kloostriks. Kromosoomid erinevad selles faasis üksteisest oluliselt.
Funktsioon ja ülesanne
Rakutsükli kontrollpunktid luuakse kahes faasis. Need on interfaas G1 ja G2 kontrollpunktidega ning mitootiline faas. Esimesel ajal suureneb tuumaaktiivsus ja sellega seondub siis kantserogeenide, näiteks UV-kiirguse poolt põhjustatud, DNA-kahjustuste suurenenud oht. See omakorda saab viima pahaloomuliste kasvajate vastu. Mitmesugused toksiinid, ravimid, keskkonnamürgid ja toksiinid võivad ka siin haigusi põhjustada. Interfaasides, spetsialiseerunud valgud on loodud selliste defektide kõrvaldamiseks, nende avastamiseks ja raku muutumise kontrollfaasis teise faasi vältimiseks. Seejärel indutseeritakse apoptoosi abil rakusurm. Piltlikult võime rääkida raku kontrollitud enesetapust, mis erinevalt raku surmast nt mehaanilise vigastuse tõttu käivitab põletikulise reaktsiooni ja ei vabasta tsütoplasmat. Selles kontrollpunktis tehakse otsus, kas lahter jaguneb või mitte. Enamik inimkeha rakke on seisundis, mida rakk enam ei jaga. Kui selles kontrollpunktis pole enam signaali, on lahter tsüklist lahkunud ja ei jagu enam. Seejärel lülitub see G0 faasi. Molekulaarsed kontrollimehhanismid toimuvad rakutsükli juhtimise ajal. Interfaasides on need moodustised valgud 53 ja 21 ning BAX. Valk 53 on oluline DNA terviklikkuse kontrollimisel. Seda nimetatakse ka genoomi "valvuriks". Bioloogilises protsessis, mille käigus DNA ahelast pärinev geneetiline teave kantakse RNA-le, toimib valk transkriptsioonifaktorina, mis kahjustuse korral reguleerib DNA üles ja põhjustab kasvaja supressor-geenide ekspressiooni. Selgroogsete rakutsükli jaoks on oluline ka valk 21, nn CDK inhibiitor, mis blokeerib raku faasi üleminekul, võimaldades ensüümide DNA parandamiseks piisav aeg näiteks kasvu pärssimiseks vähk rakke või parandavad erinevaid geneetilisi defekte. BAX on omakorda valk, mis toimib valgu 53 kaasfaktorina. See jälgib raku apoptoosi. Teises rakutsükli kontrollpunktis, mitoosi faasis, toimub kromosoomide segregatsioon metafaasis. See on alati kriitiline hetk, sest näiteks mittetäielik eraldamine viib somaatiliste numbriliste kromosoomide kõrvalekalleteni. On teada, et inimese somaatilises rakus on 46 kromosoomid.See seisund nimetatakse euploidiks. Kui tekib kõrvalekalle, võivad kromosoomid paljuneda. Siis räägime polüploidsusest. Inimelu pole nendes tingimustes võimalik. Kuivõrd kromosoomide arv jällegi ei vasta haploidsele kogumile (n = 23), on kromosoomide või sõsarkromatiidide defektne eraldamine. Sellega seotud haigus on trisoomia 21. Mitoosi faasis õige jaotus ema- ja tütarrakkude kromosoomide sisaldus on tagatud. Seetõttu on mitoosi faas spindli kontrollpunkt. See eeldab spindli juhtimismehhanismi, mis põhineb asjaolul, et kromosoomid ei lahutata enne, kui mikrotuubulid on kinetohooride külge õigesti kinnitatud. Mitootilise faasi sündmuste täpset järjestust pole veel täpselt uuritud. Arstid eeldavad valgud kinetokooriga ja kinnitatud spindli aparaadi mikrotuubulitega.
Haigused ja häired
Kui rakutsükli kontrollpunktid on häiritud, vähk rakud võivad näiteks moodustuda. The vähk rakk moodustub normaalse raku muutumisel ebanormaalseks. Tervetel immuunsüsteemi, rakk tuvastatakse ja hävitatakse. Kui seda ei juhtu, moodustub kasvaja. Kui rakk jääb oma algsesse kohta, nimetatakse seda healoomuliseks kasvajaks. Selle saab kõrvaldada. Pahaloomulise kasvaja rakud seevastu on võimelised kahjustama teisi elundeid ja rakke, võivad häirida ainevahetust ja moodustuda metastaasid. Erinevalt tavalistest rakkudest võivad vähirakud lõputult jagada ja seetõttu on neid ka raske ravida.
