De celcyclus is het proces waarmee cellen groeien, hun DNA verdubbelen, en zich delen. Het bestaat uit verschillende fasen die nauwkeurig worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat alles goed verloopt. Controlepunten in de celcyclus zijn als "veiligheidsstations" waar de cel controleert of alles in orde is voordat het verder gaat naar de volgende fase. Deze controlepunten helpen om fouten te voorkomen, zoals beschadigd DNA dat wordt doorgegeven aan dochtercellen, wat kan leiden tot kanker of andere ziektes.

Hier zijn de belangrijkste controlepunten in de celcyclus:

1. G1-controlepunt (G1/S-controlepunt)

Dit controlepunt komt aan het einde van de G1-fase, net voordat de cel overgaat naar de S-fase, waarin het DNA wordt verdubbeld. Hier controleert de cel:

• Of de celgrootte voldoende is om te kunnen delen.
• Of er voldoende voedingsstoffen en groeifactoren aanwezig zijn.
• Of het DNA onbeschadigd is.

Als de cel niet aan deze voorwaarden voldoet, zal ze niet doorgaan naar de volgende fase en kan ze in een rustfase (G0) terechtkomen. Dit is belangrijk om te voorkomen dat cellen met beschadigd DNA doorgaan naar de DNA-replicatie.

2. G2-controlepunt (G2/M-controlepunt)

Dit controlepunt bevindt zich aan het einde van de G2-fase, voordat de cel overgaat naar de mitose (M-fase), waarin de cel zich daadwerkelijk gaat delen. Op dit punt controleert de cel:

• Of al het DNA correct en volledig is verdubbeld.
• Of er geen schade of fouten in het DNA zijn ontstaan tijdens de S-fase.

Als er schade wordt gedetecteerd, wordt de celcyclus tijdelijk gestopt om het DNA te repareren. Pas als de cel alle problemen heeft verholpen, zal ze doorgaan naar de M-fase.

3. M-controlepunt (spilcontrolepunt of metafase-anafase controlepunt)

Dit controlepunt vindt plaats tijdens de mitose, vlak voor de overgang van metafase naar anafase. Hier controleert de cel:

• Of alle chromosomen correct zijn vastgehecht aan de spoeldraden, die ervoor zorgen dat de chromosomen tijdens de deling gelijkmatig worden verdeeld over de dochtercellen.
• Of de chromosomen zich goed op de evenaar van de cel hebben geordend.

Dit is cruciaal, want als de chromosomen niet goed zijn vastgemaakt, kunnen ze ongelijk verdeeld worden tussen de dochtercellen, wat kan leiden tot afwijkingen in het aantal chromosomen, zoals in het geval van sommige kankers.

Hoe werken de controlepunten?

Controlepunten worden gereguleerd door cyclines en cycline-afhankelijke kinasen (Cdks), twee soorten eiwitten die samenwerken om de voortgang door de celcyclus te reguleren. Cyclines binden aan Cdks om complexe enzymen te vormen die specifieke stappen in de celcyclus activeren. De aanwezigheid van de juiste cycline-Cdk-complexen op het juiste moment zorgt ervoor dat de cel verder kan naar de volgende fase.

Daarnaast spelen tumorsuppressorgenen, zoals p53, een belangrijke rol bij controlepunten. Bijvoorbeeld, als p53 DNA-schade detecteert, kan het de celcyclus stilleggen en DNA-reparatie activeren. Als de schade niet kan worden gerepareerd, kan p53 ook een celdoodproces (apoptose) in gang zetten om te voorkomen dat beschadigde cellen zich verder delen.

Belang van Controlepunten en Ziektes

Controlepunten zijn cruciaal voor het voorkomen van ongecontroleerde celdeling en de ophoping van genetische schade. Als deze controlemechanismen niet goed werken, bijvoorbeeld door mutaties in tumorsuppressorgenen, kan dit leiden tot kanker. Cellen kunnen dan ongecontroleerd blijven delen, zelfs als er fouten of beschadigingen in hun DNA zijn.

Controlepunten in de celcyclus zijn dus essentieel om de integriteit en gezondheid van cellen te bewaren en om ziektes zoals kanker te voorkomen.