Cdc2

Vorlage:DISPLAYTITLE:cdc2 cdc2 (cell division cycle) ist ein Protein, das bei Säugetieren eine wichtige Rolle bei der Regulation des Zellzyklus spielt. cdc2 wurde zum ersten Mal 1987 von Leland H. Hartwell, R. Timothy (Tim) Hunt und Paul M. Nurseden in der Spalt- und Bäckerhefe gefunden, die 2001 den Nobelpreis in Physiologie oder Medizin für ihre Entdeckungen betreffend „Die Kontrolle des Zellzyklus“ erhielten.

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Die Entdeckung des cdc2-Gens

Leland Hartwell vom Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, USA, entdeckte in dem Modellorganismus Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) eine Kategorie von Genen, die den Zellzyklus kontrollieren. Darunter befand sich ein Gen, CDC28, das eine zentrale Rolle für den Beginn eines neuen Zellzyklus spielt und daher von ihm als „Start” bezeichnet wurde. Darüberhinaus führte Hartwell den Begriff der Kontrollpunkte („checkpoint”) ein. An diesen Punkten wird der Zellzyklus angehalten, falls in der Zellzyklus-Phase zuvor etwas schief läuft.

Paul Nurse vom Imperial Cancer Research Fund, London, identifizierte mit genetischen und molekularbiologischen Methoden eine der Schlüsselkomponenten der Zellzykluskontrolle, nämlich die Cyclin-abhängige Kinasen (CDK). Darüberhinaus konnte er zeigen, dass das defekte Cdk-Gen der Hefe durch das homologe/verwandte Gen des Menschen ersetzt werden kann. Dieses Experiment bewies auf eindrucksvolle Weise die Verwandtschaft zwischen Mensch und Hefe, einem der einfachsten Eukaryonten.

Tim Hunt vom Imperial Cancer Research Fund, London, entdeckte die Cycline, jene Proteine, die die katalytische Aktivität der CDK regeln. Er zeigte, dass die Cycline im Zusammenhang mit der Zellteilung abgebaut werden, ein Mechanismus, der sich als zentral für die Kontrolle des Zellzyklus erwiesen hat.

Das Cdc2-Genprodukt der Hefe ist der Cdk des Menschen und des Frosches sehr ähnlich.

Cyclin-Cdk-Komplexe bilden die Grundlage des Zellzykluskontrollsystems.

Die Kontrolle des Zellzyklus

Verschiedene Cyclin-Cdk-Komplexe triggern den Beginn verschiedener Schritte im Zellzyklus Cyclin-Cdk-Komplexe starten die Kaskade aber bestimmen nicht das Wie. Sie besitzen keine instruierende Information und haben in der Regel keinen Einfluss auf den Wachstumszyklus der Zelle (siehe Phänotyp der cdc Mutanten).

Cyclin-Cdk-Komplexe üben gleichzeitig eine positive und negative Kontrollfunktion aus. S-Cdk‘s lösen DNA-Replikation aus und verhindern gleichzeitig die Re-Replikation bereits verdoppelter DNA.

M-Cdk‘s triggern den M-Phase Beginn, verhindern aber gleichzeitig den Beginn der Cytokinese.

Cdk‘s sind wie die Ampellichter an einer Kreuzung, grün in eine Richtung, gleichzeitig rot in die andere.