Der Zellzyklusarrest ist ein Haltepunkt im Zellzyklus, an dem er nicht mehr an den Prozessen rund um die Duplikation und Teilung beteiligt ist. Der natürliche Zellzyklus umfasst eine Reihe von Kontrollpunkten, die es der Zelle ermöglichen, zu bestimmen, ob sie mit der Teilung fortfahren oder aufhören soll. Diese Unterbrechungen können auch durch externe Faktoren wie Strahlenbelastung oder Medikamente zur Kontrolle des Zellwachstums induziert werden. Die Forschung zum Zellzyklusarrest liefert wichtige Informationen darüber, wie sich Zellen selbst regulieren und was passiert, wenn diese Prozesse schiefgehen.
Die Phasen des Zellzyklus beginnen mit G1, wenn eine Zelle bereit ist, sich selbst zu duplizieren. Während der S-Phase kopiert es aktiv sein genetisches Material, die sogenannte Desoxyribonukleinsäure (DNA), und in G2 hat es die Möglichkeit, Schäden vor der M-Mitose zu reparieren. Nach der Mitose können die Zellen wieder in G1 eintreten oder in G0 gehen, wo sie ruhen. In jeder dieser Phasen hält ein Kontrollpunkt den Zellzyklus vorübergehend an, damit die Zelle entscheiden kann, ob sie weiterlaufen soll. Einige Zellen sind so programmiert, dass sie sich selten duplizieren, während beschädigte Zellen möglicherweise Zeit für die Reparatur oder Zerstörung benötigen.
Manchmal führt der Zellzyklusarrest zur Apoptose, zum Zelltod. Dies geschieht, wenn eine Zelle merkt, dass sie aufgrund von DNA-Schäden nicht mehr funktionsfähig ist. Die Zelle zielt darauf ab, sich selbst zu zerstören und schaltet sich ab, sodass der Körper den Detritus beseitigen und für die Produktion anderer Zellen wiederverwenden kann. Der Zellzyklusarrest ermöglicht es den Zellen, ihre Integrität aufrechtzuerhalten, indem sie sich regelmäßig auf Anzeichen einer DNA-Zerstörung untersuchen, die funktionelle Probleme verursachen oder zur Entwicklung eines Tumors führen könnte. Es ist nicht immer ein perfekter Prozess, wie die Entwicklung von Krebsgeschwüren zeigt.
Medikamente können diesen Stopppunkt entweder zufällig oder als Teil ihrer therapeutischen Eigenschaften einführen. Zellen in Kultur können auf diese Medikamente reagieren, indem sie Teilungsprozesse stoppen, was zeigt, dass etwas in dem Medikament Zellen dazu bringt, einen Kontrollpunkt zu erreichen und dort zu bleiben. Diese Medikamente können für Aktivitäten wie die Krebstherapie verwendet werden, bei denen das Ziel sein kann, die fortgesetzte Replikation von Tumorzellen zu verhindern, um das Wachstum eines Krebses zu begrenzen. In anderen Fällen ist der vorübergehende Stopp eine zufällige und unbeabsichtigte Nebenwirkung.
Umweltfaktoren können auch eine Rolle beim Zellzyklusarrest spielen. Einige einzellige Organismen haben die Fähigkeit, als Reaktion auf widrige Bedingungen in einen Zustand der suspendierten Animation einzutreten und sich wiederzubeleben, wenn die Umgebung freundlicher ist. Bestimmte vielzellige Organismen sind dazu unter bestimmten Bedingungen auch in der Lage. Die Exposition gegenüber hoher Strahlung oder Chemikalien kann bei einigen Organismen auch einen Zellzyklusstillstand auslösen.