Điểm kiểm soát chu kỳ tế bào

Điểm kiểm soát chu kỳ tế bào là các cơ chế kiểm soát trong tế bào có chức năng đảm bảo sự chính xác của quá trình phân bào trong các tế bào sinh vật nhân chuẩn. Các điểm kiểm soát này sẽ xác minh xem sự tiến triển của các pha trong chu kỳ tế bào có được hoàn tất một cách chính xác hay không trước khi bước sang pha tiếp theo. Nếu cơ chế kiểm soát phát hiện ra các sai sót, các vấn đề xảy ra trong tế bào hoặc ngoài tế bào, chúng sẽ chặn chu kỳ tế bào ngay tại điểm kiểm soát và không cho tế bào tiến vào giai đoạn tiếp theo của chu kỳ trước khi các vấn đề được giải quyết. Nhiều điểm kiểm soát như vậy đã được nhận diện, trong đó một số điểm kiểm soát chưa được hiểu rõ bằng các điểm khác.

Chức năng

Một chức năng quan trọng của nhiều điểm kiểm soát là để kiểm soát các sai hỏng về ADN - các sai hỏng này được nhận biết bằng các cơ chế nhận diện. Khi các sai hỏng được nhận diện thì điểm kiểm soát sẽ sử dụng một cơ chế tín hiệu để chặn chu kỳ tế bào cho đến khi các sai sót đã được khắc phục hoặc nếu không khắc phục được thì kích hoạt cơ chế tự hủy tế bào theo chương trình hay chết tế bào được lập trình (cơ chế phản ứng). Tất cả các điểm kiểm soát sai hổng về ADN đều sử dụng cơ chế nhận diện-tín hiệu-phản ứng như vậy.
Có những ý kiến và nghiên cứu cho thấy rằng chu trình tế bào hoạt động như một chiếc đồng hồ; tuy nhiên nếu vậy các giai đoạn của chu kỳ tế bào phải hoạt động phần nào như một chiếc đồng hồ nội tại, tức là chúng sẽ quyết định một pha sẽ kéo dài bao lâu. Nói cách khác cơ chế kiểm soát hoạt động như một máy bấm giờ, chúng độc lập với các sự kiện bên trong và bên ngoài tế bào vì vậy cơ chế định thời gian của chúng tiếp tục hoạt động ngay cả khi các sự kiện đó có gì bất thường. Tuy nhiên thật ra trong phần lớn các tế bào, cơ chế kiểm soát này có những phản ứng đối với các thông tin chúng nhận được trong chu kỳ tế bào và qua đó điều chỉnh thời gian các pha của chu kỳ để tế bào có đủ thời gian sửa chữa sai hổng và chuẩn bị cho pha kế tiếp. Chu kỳ tế bào hiện nay được mô tả như một chuỗi đôminô: pha trước của chu kỳ phải hoàn tất trước khi pha sau diễn ra. Các điểm kiểm soát chu kỳ tế bào được cấu thành bởi các enzyme kinase và các protein tiếp hợp, tất cả chúng đóng vai trò nổi bật trong việc duy trì sự thống nhất của quá trình phân bào.
Trong phần lớn các tế bào nhân chuẩn, một chu kỳ tế bào có ba điểm kiểm soát chính. Ở cuối pha G₁ có một điểm kiểm soát mang tên điểm giới hạn (restriction point hay restriction checkpoint - RP) hay điểm bắt đầu, nơi mà tế bào tiến vào pha S và bắt đầu quá trình tự nhân đôi ADN. Điểm thứ hai là điểm kiểm soát G₂/M. tại đây cơ chế kiểm soát kích hoạt các sự kiện sớm của quá trình nguyên phân dẫn tới sự sắp xếp của các nhiễm sắc thể trên thoi vô sắc. Điểm kiểm soát thứ ba là điểm chuyển tiếp kỳ giữa-kỳ sau, tại đây hệ thống kiểm soát kích hoạt sự chia tách của các nhiễm sắc tử chị em trong các nhiễm sắc thể kép.

Điểm kiểm soát G2/M

Điểm kiểm soát thứ hai của chu kỳ tế bào nằm ở cuối pha G₂ và có chức năng kiểm soát sự khơi mào của pha nguyên phân hay pha M. Để vượt qua điểm kiểm soát này, tế bào phải kiểm tra một số nhân tố để đảm bảo nó đã sẵn sàng cho quá trình nguyên phân. Nếu điểm kiểm soát này được vượt qua, tế bào sẽ khơi mào nhiều quá trình cấp độ phân tử nhằm phát tín hiệu bắt đầu pha nguyên phân. Các CDK liên quan tới điểm kiểm soát này được kích hoạt bởi việc phosphat hóa CDK bởi "Nhân tố xúc tiến trưởng thành" (Maturation Promoting Factor - MPF) hay còn gọi là "Nhân tố xúc tiến nguyên phân" (Mitosis Promoting Factor - MPF).
Bản chất phân tử của điểm kiểm soát này bao hàm việc hoạt hóa một enzyme phosphatase mang tên Cdc25, enzyme này trong điều kiện thích hợp sẽ loại trừ các phosphate ức chế hiện diện trong phức hợp MPF. Tuy nhiên, ADN thường xuyên bị thương tổn và sai hỏng trước khi nguyên phân xảy ra, vì vật để ngăn chặn sự truyền những sai hỏng đó sang các tế bào con cháu thì chu kỳ tế bào của tế bào mẹ sẽ bị chặn thông qua việc hoạt hóa các Cdc25 phosphatase (thông qua phosphat hóa với các enzyme kinase khác).