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Lexikon der Biochemie: Zellzyklus

Zellzyklus, Mitose-Zyklus, der Lebenszyklus einer Zelle. Dieser Reproduktionszyklus ist gekennzeichnet durch nacheinander folgende Phasen der Kern- bzw. Zellteilung in sich mitotisch teilenden Eukaryonten. Der Z. ist gekennzeichnet durch die Intermitose mit den Stadien G1 (G für engl. gap, Lücke; postmitotische Phase ohne DNA-Synthese), S (Phase der DNA-Synthese), G2 (prämitotische Phase ohne DNA-Synthese) und die M-Phase (Mitose-Phase mit fünf Unterphasen) mit abschließender Teilung (Abb.). Die Dauer der einzelnen Phasen ist bei verschiedenen Organismen unterschiedlich. Stets in der G1 -Phase befinden sich Zellen, wie z.B. Nervenzellen, mit nicht mehr existierender Teilungsfähigkeit (als G0 bezeichnet). Andere Zellen (z.B. Hepatocyten, Lymphocyten) machen eine beträchtliche Differenzierung durch, bereiten sich aber nach einigen Wochen oder Monaten wieder auf eine Zellteilung vor (d.h. sie gehen von G0 in G1 über). Unbefruchtete Eier harren in einem der Stadien des Zellzyklus aus, z.B. Seeigeleier in G1, Froscheier in M und Muscheleier in G2. Andere Zellen teilen sich regelmäßig, d.h. sie durchlaufen den Zellzyklus kontinuierlich, ohne in einer Phase zu pausieren.

Der Zellzyklus neoplastischer Zellen (Krebszellen) wird nicht mehr durch den Organismus kontrolliert. Diese Zellen teilen sich autonom und durchlaufen ihren Zellzyklus gewöhnlich schneller als normale Zellen. In einigen Fällen dauert die Zellteilung jedoch länger als in vergleichbaren normalen Zellen.

Während der Mitose bindet ein sog. lizenzierender Faktor an die DNA, der in der S-Phase zerstört wird. Eine erneute Replikationsrunde ist erst möglich, wenn sich der Kern aufgelöst hat und die Chromosomen damit in der Lage sind, erneut einen lizenzierenden Faktor zu binden.

Der Z. kann durch eine Gruppe von Naturstoffen inhibiert werden, die mit den Tubulinen in Wechselwirkung treten, indem sie das Gleichgewicht zwischen dem heterodimeren Tubulin und den daraus entstehenden Mikrotubuli beeinflussen. Dazu gehören die Colchicinoide und die in der Krebstherapie eingesetzten Alkaloide Vinblastin und Vincristin. Zu den Verbindungen, die die Polymerisation von Tubulin beschleunigen und/oder die gebildeten Mikrotubuli gegenüber Depolymerisation stabilisieren, gehören die Taxane (Taxol®, Taxotere® ) und die strukturell unterschiedlichen Substanzen Discodermolid, die Epothilone A und B, Eleutherobin, Sarcodictyin A u.a.

[C.N. Norbury u. P. Nurse Ann. Rev. Biochem. 61 (1992) 441-470; A.W. Murray Nature 367 (1994) 219-220; S. Moreno u. P. Nurse Nature 367 (1994) 236-242; T.W. Jacobs "Cell Cycle Control" Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 46 (1995) 317-339; A. Murray Cell 81 (1995) 149-152; J.T. Tyson et al. Trends Biochem. Sci. 21 (1996) 89-96]



Zellzyklus. a) Schematische Darstellung der aufeinanderfolgenden Phasen des Zellzyklus; die Sektionen des Zifferblatts repräsentieren die relative Dauer jeder Phase. b) Syntheseperioden der verschiedenen Cytoplasma- und Kernkomponenten während des Zellzyklus.

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