Mekanisme Kontrol Siklus Sel

Pembelahan sel pada eukariotik yang telah dibahas pada postingan sebelumnnya (Postingan Pembelahan sel eukariotik) membutuhkan suatu kontrol/mekanisme untuk menentukan kapan harus melakukan pembelahan sel, kapan harus berhenti melakukan pembelahan sel dan berapa lama durasi waktu dalam pembelahan sel. Ada 3 tempat (checkpoint) dimana pembelahan sel (siklus sel) biasanya dikontrol, yaitu :

1. Kontrol pada fase G1 (G1 checkpoint )

Kontrol siklus sel pada fase G1 (G1 checkpoint ) dilakukan ketika fase G1 hampir selesai dan sebelum fase S. Dalam G1 checkpoint ini akan diputuskan apakah sel akan melakukan pembelahan, menunda pembelahan atau memasuki fase G0 (fase istirahat). Jika kondisi mendukung, sel akan memulai fase S untuk replikasi DNA.

2. Kontrol pada fase G2 (G2 checkpoint )

Kontrol siklus sel pada fase G2 (G2 checkpoint ) dilakukan pada akhir fase G2. Jika G2 checkpointberhasil dilewati, sel akan memulai mitosis.

3. Kontrol pada fase M (M checkpoint) 

Kontrol siklus sel pada fase M (M checkpoint) dilakukan pada pada fase mitosis.

           

Checkpoint dimana pembelahan sel (siklus sel) biasanya dikontrol; G1 checkpoint, G2 checkpoint, M checkpoint. (Sumber : Biology: Peter H. Raven et al)

 

            Ada 2 protein yang berperan dalam kontrol siklus sel yaitu Cyclin-dependent protein kinases
(Cdks) dan cyclin. Cdks adalah enzim yang memfosfolarisasi protein histon, filament membran inti dan protein yang terhubung dengan mikrotubulus untuk melakukan checkpoint. Sedangkan cyclinadalah protein yang akan berikatan dengan Cdks.

cyclin dan Cyclin-dependent protein kinases (Cdks) merupakan protein yang berperan dalam regulasi siklus sel (Sumber : Biology: Peter H. Raven et al)

Selama fase G2, sel akan mengakumulasi G2 cyclin atau disebut juga mitotic cyclin dan cyclin tersebut berikatan dengan Cdks membentuk kompleks MPF (mitosis-promoting factor). Awalnya MPF tidak aktif, namun kemudian enzim tertentu memfosfolarisasi dan mengaktifkan MPF.MPF aktif lalu meningkatkan aktivitas enzim yang memfosfolarisasi MPF (feedback positif) sehingga dengan cepat meningkatkan konsentrasi MPF aktif. Konsentrasi MPF aktif yang telah memenuhi batas tertentu kemudian memicu terjadinya fase mitosis.

Durasi dalam fase mitosis ditentukan oleh aktivitas MPF. Selama proses mitosis MPFmengaktifkan protein yang mendegradasi cyclin mengakibatkan konsentrasi cyclin menurun sedangkan konsentrasi Cdk relatif konstans. Hal tersebut menyebabkan konsentrasi MPF rendah dan mengakhiri proses mitosis.

Mekanisme pengaturan siklus sel (pembelahan sel) (Sumber : Biology: Peter H. Raven et al)

            Regulasi pada G1 checkpoint juga serupa dengan regulasi pada G1 checkpoint. Sedangkan pada sel uniselular misalnya Yeast, faktor utama yang memicu replikasi DNA adalah ukuran sel. Sel Yeast, tumbuh dan membelah dengan cepat. Start decision pada Yeast tersebut adalah perbandingan volume sitoplasma dan ukuran genom. Selama proses pertumbuhan ukuran sitoplasma bertambah namun ukuran genom konstan. Jika ukuran sitoplasma sudah mencapai titik tertentu, cyclin akan diproduksi yang kemudian akan memicu replikasi DNA dan pembelahan sel.

            Sel eukariotik dari suatu organisme multiseluler tidak bisa bebas terus menerus membelah. Pembelahan sel pada organisme multi seluler harus diregulasi agar suatu organ mempunyai bentuk dan ukuran tertentu. Suatu protein yang bertanggung jawab untuk meregulasi pembelahan sel pada sel dari organisme multiseluler disebut dengan growth factors.

            Mekanisme kerja growth factor adalah memicu intracellular signaling systemseperti yang telah dibahas pada postingan (Penjelasan tentang intracellular signaling system) Contohnya adalah pada sel fibrobast, sel fibrobast mempunyai banyak reseptor pada membran selnya yang spesifik mengikat platelet-derived growth factor (PDGF). Ketika reseptor tersebut berikatan dengan PDGF, intracellular signaling system akan dipicu untuk menstimulasi pembelahan sel. Fase G0 atau fase istirahat yang terjadi pada siklus disebabkan rendahnya atau bahkan tidak adanya growth factor. 

Mekanisme kerja growth factor dalam mengontrol pembelahan sel; ketika protein Rb difosfolarisasi, memicu protein lain dalam inti untuk menstimulasi produksi protein Cdk yang akan memicu pembelahan (Sumber : Biology: Peter H. Raven et al)