8.16 : DNA Damage Can Stall the Cell Cycle

בתגובה לנזק לדנ"א, תאים יכולים להשהות את מחזור התא כדי להעריך ולתקן את השברים. עם זאת, התא חייב לבדוק את הדנ"א בשלבים קריטיים מסוימים במהלך מחזור התא. אם מחזור התא נעצר לפני שכפול הדנ"א, התאים יכילו כמות כפולה של דנ"א. מצד שני, אם תאים נעצרים לאחר שכפול דנ"א אך לפני מיטוזה, הם יכילו פי ארבעה מהכמות הרגילה של דנ"א. עם שורה של חלבונים מיוחדים העומדים לרשותם, התאים חייבים להשתמש בחלבון הנכון בזמן הנכון לתגובת נזק במחזור תאים מווסת היטב.

לחץ שכפול הנגרם על ידי DNA פגום יוזם מסלול כוריאוגרפי בקפידה של חלבונים המגיבים לסוג מסוים של נזק עם מנגנון תיקון מתאים. לדוגמה, קרינה מייננת שיכולה לגרום לשברים דו-גדיליים בדנ"א מפעילה חלבון ATM שמניע שרשרת של אינטראקציות מולקולריות הכוללות מנגנוני תיקון כגון חיבור קצה לא הומולוגי, תיקון הומולוגי ומסלול תיקון כריתת נוקלאוטידים. קינאזות כמו ATM ו-ATR מגיבות לבלוקי שכפול בשני תהליכים נפרדים הפועלים בסקאלות זמן שונות: (i) שינויים מהירים יחסית לאחר התרגום כמו זרחון של קינאזות במורד הזרם שמובילים בסופו של דבר לעיכוב של פוספטאז מחזור התא CDC25 הנדרש להפעלת CDK (ii) תקנות שעתוק איטיות יותר, שהנחקר ביותר ביניהן, הוא תפקידו של p53.

p53 הוא גורם שעתוק שיכול לווסת את הביטוי של חלבונים הממלאים תפקידים קריטיים במעצר מחזור התא, אפופטוזיס או הזדקנות. בתאים בריאים, p53 נשמר בריכוזים נמוכים. עם זיהוי שברים דו-גדיליים, ATM מפעיל p53 על ידי זרחון. התוצאה היא ביטוי של מעכב CDK p21 והחלבונים BAX ו-PUMA פרו-אפופטוטיים. p21 עוצר את מחזור התא על ידי עיכוב קומפלקסים ציקלין-CDK המתווכים חלבוני פוספורילט המתווכים מעבר פאזה G1 ל- S. לפיכך, p53 הוא קריטי למנגנון מחסום G1/S. בתאים שבהם p53 עובר מוטציה או נעדר, חלוקת התא אינה ניתנת עוד לוויסות, וחלוקת תאים בלתי מבוקרת כזו גורמת לגידולים ממאירים. בנוסף, p53 יכול להפעיל ישירות מסלולי תיקון כגון NER באמצעות ויסות של גורמים המתווכים תיקון כריתת נוקלאוטידים וגורמים לסינתזה של dNTP.