CELIČNI CIKEL Flashcards
Faze celičnega cikla
4 faze
(G0)=celica izstopi iz celičnega cikla
- ZAČASNO (matične celice ali nekatere diferencirane celice ali diferencirajoče se celice, ki čakajo na ugodne razmere)
- DOKONČNO (terminalno (dokončno) diferencirane celice)
G1
S
G2
M
Mitoza faze
92 molekul DNA (46 dvokromatidnih kromosomov)
-profaza: jedrna ovojnica še prisotna
-prometafaza: razpad j.o., citoskelet se pripne na kromosome
-metafaza: vidni kromosomi razporejeni v ekvatorialni ravnini
-anafaza
-telofaza
-citokineza
Nadziranje (kontrola) celičnega cikla
kontrolne točke
Preverjanje različnih zunajceličnih in znotrajceličnih signalov zagotavlja:
* pravilen časovni potek CC
* pravilen prenos genetske informacije
* popravljanje napak na DNA
Kontrola celičnega cikla se izvaja na osnovi serije med seboj povezanih
biokemijskih reakcij:
* on/off (ko se določena faza začne, se tudi konča)
* zelo zanesljiva, robustna, deluje učinkovito v različnih razmerah
* zelo prilagodljiva specifičnemu celičnemu tipu
kontrolne točke:
G1
G2/M
m-a
kontrolne točke
G1
pred vstopom v fazo S
-če ni poškodb DNA
-če je okolje spodbudno
(molekule, ki bodo podpirale nadaljevanje)
zunajcelične signalne molekule:
rastni faktorji (spodbujajo rast)
mitogeni (spodbujajo proliferacijo, celične delitve)
preživetveni faktorji
G2/M
-če je vsa DNA podvojena
-če ni poškodb na DNA
-če je okolje spodbudno
m-a
med metafazo in anafazo
-če so kromosomi pravilno pripeti na delitveno vreteno
(kinetoholni in medholni mikrotubuli)
Mehanizmi medceličnega in celičnega signaliziranja
- Lokalni mediatorji (rastni faktorji, mitogeni, preživetveni faktorji,
citokini) – PARAKRINO/AVTOKRINO/INTRAKRINO SIGNALIZIRANJE - Hormoni – ENDOKRINO SIGNALIZIRANJE
- Nevrotransmiterji – SINAPTIČNO SIGNALIZIRANJE
- Membranski proteini – KONTAKTNO SIGNALIZIRANJE
Signalne poti pri membranskih receptorjih
PRIMARNI PRENAŠALCI:
1. Lokalni mediatorji
2. Hormoni
3. Nevrotransmiterji
modifikacija signala 4. Membranski proteini
SEKUNDARNI PRENAŠALCI
I. MOLEKULARNA STIKALA
1. protein kinaze in fosfataze
2. G-proteini
II. Majhni znotrajcelični
sekundarni obveščevalci
1. cAMP
2. inozitol trifosfat (IP3),
diacilglicerol
3. Ca2+
4. dušikov oksid (NO)
receptorji:
-turozin kinaze
-z G proteini sklopljeni receptorji
-ionski kanalčki
MOLEKULARNA STIKALA
1. proteinske kinaze in fosfataze
2. monomerni G-proteini
RASTNI FAKTORJI
MITOGENI
RASTNI FAKTORJI
PDGF (platelet-derived growth factor)
NGF (nerve growth factor)
MITOGENI
PDGF (platelet-derived growth factor)
PDGF
EGF (epidermal growth factor)
Fibroblasti v kulturi
HGF (hepatocyte growth factor)
eritropoetin
miostatin = v družini transformirajočih rastnih faktorjev B (TGFB)
inhibitorna f. ,
inhibira proliferacijo ·
-transgena krava, ki je v c .mlečne žleze proizvajala faktorje za miostat,
-mišasto govedo
precno progaste c .
spodbudi le delitvi ,fuzija mioblastov v precno progasto misicno celico
miostatin= sintetizirajo in izločajo prečno progaste mišične c
zavira proliferacijo in diferenciacijo mioblastov
negativna povratna zanka
mutacija gena za miostatin, poveča maso mišičnega tkiva
Regulacija celičnega cikla
Celični cikel regulirajo
CIKLINI in OD CIKLINOV ODVISNE KINAZE (Cdk)
koncentracija ciklinov se med celičnim ciklom spreminja
-> posledično se med celičnim ciklom spreminja tudi aktivnost Cdk
Mehanizmi, ki regulirajo aktivnost kompleksov ciklin-Cdk:
1. Fosforilacija Cdk
Kompleks ciklin-Cdk aktivirajo Cdk-aktivirajoče kinaze (CAK)
defosforilacijo aktivira kompleks ciklin-B-Cdk1 na začetku mitoze
2. Vezava Cdk-inhibitornih proteinov (CKI) na komplekse ciklin-Cdk
Kompleks ciklin-Cdk inhibirajo Cdk-inhibitorni proteini (CKI)
3. Razgradnja (proteoliza) CKI in ciklinov
ubikvitinacija CKI -> aktivacija kompleksa ciklin A-Cdk2/1 → sprožitev faze S
ubikvitinacija ciklinovD, A in B -> naktivacija kompleksov
ciklin D-Cdk4/6, ciklin A-Cdk2/1 in
ciklin B-Cdk1
→ sprožitev anafaze
4. Regulacija transkripcije genov, ki vplivajo na delovanje Cdk
Glavni ciklini in od ciklinov odvisne kinaze (Cdk) pri vretenčarjih
G1-Cdk, ciklin D, Cdk4, Cdk6
G1/S-Cdk, ciklin E, Cdk2
S-Cdk, ciklin A, Cdk2, Cdk1
M-Cdk, ciklin B, Cdk1
Med metafazo in anafazo drastično upade koncentracija ciklinov.
celica ubikvitinira cikline
anafazno promovirajoč protein C = APC/C
Aktivacija in inaktivacija SCF in APC/C
SCF : razgradi CKI in omogoči iztop in faze G1 in vstop v fazo S , ter nadaljevanje C.C
konc. naraste v koncu G1 -> če je vse ok
CKI = Cdk inhibitorni protein
če pride do mutacije SCF ne sme razgraditi CKI
SCF= ubikvitin ligaza
APC/Cdc20 : ubikvitinira sekurin,kar aktivira separazo in omogoči anafazo A
sekurin gre v razgradnjo
kohezine razgrajuje APC/C s pomožnim proteinom Cdc20
APC/Cdh1: ubikvitinira mitotske cikline in omogoči zaključek mitotske delitve, ta je aktivna tudi v celotni fazi G1, kar omogoči vzpostavljanje predreplikacijskega kompleksa na mestu ORI
- Regulacija transkripcije genov, ki vplivajo na delovanje Cdk
mitogen se veže na receptorsko tirozin kinazo
Ras- monomerna GTPaza
Ras, Myc =protoonkogena (spodbuja proliferacijo)
problem če mutirata, sprožita signalno pot brez mitogena, postaneta onkogena
Rb= tumorsupresorskiprotein
to aktivira MAP kinazo
fosforilacija:
Raf: MAP kinaza kinaza kinaza
Mek: MAP kinaza kinaza
ERK: MAP kinaza
zadnji pride v jedro skozi jedrno poro
aktivira transkripcijski faktor (prekurzorska mRNA za Myc)
Myc je TF tudi za ciklin D
D-Cdk4/6 postane aktiven (fosforiliran)
ta fosforilira pRB -> pRB neaktiven
pRB= tumorsupresorski gen
E2F postane aktiven
E2F je transkripcijski faktor sam zase
za ciklin E in ciklin A, ki spodbujata S fazo in povzročata neaktivnost pRB
poz povratana zanka!!!!
Poškodba DNA
- ustavi celični cikel
(od p53 odvisna zaustavitev celičnega cikla)
p53= tumorsupresorski protein
ali
sproži apoptozo
Regulacija faze S
- Sinteza DNA (podvojevanje/replikacija DNA) mora biti zelo natančna!
- Vsak nukleotid genoma se mora podvojiti le enkrat!
Kompleks ciklin A-Cdk2/1 sproži replikacijo DNA
PODVOJITEV CENTROSOMA
v fazi S
Ciklin E-Cdk2
sodeluje pri iniciaciji
podvojitve centrosoma
Ciklin A-Cdk2/1
vodi podvojitev
centrosoma v fazi S
Kontrola podvojevanja DNA
Kompleks ORC, ki prepozna
začetek podvojevanja
predreplikacijski kompleks
(pre-RC)
Ciklin ACdk2/1 sproži fazo S
prediniciaicijski
kompleks
REPLISOM
FOSFORILIRAN kompleks ORC
KOHEZINI držijo sestrski kromatidi skupaj od replikacije DNA v fazi S do anafaze.
Regulacija faze M
Kompleks ciklin B-Cdk1 vodi celico v mitozo,
APC/C (sproži anafazo, sekurin se ubikvitinira, ubikvitinirajo se tudi kohezini)) omogoči njeno dokončanje
regulacija kompleksa ciklin B-Cdk1 : če je 2x fosforiliran bo neaktiven (=inhibitorni fosfat)
Aktiven kompleks ciklina B-Cdk1 fosforilira tarčne proteine, ki povzročajo:
1. KONDENZACIJA KROMATINA
2. RAZPAD JEDRNE OVOJNICE
3. NASTANEK DELITVENEGA VRETENA
- KONDENZACIJA KROMATINA
- RAZPAD JEDRNE OVOJNICE
- NASTANEK DELITVENEGA VRETENA
- KONDENZACIJA KROMATINA s pomočjo KONDENZINOV
DNA v kromosomu ni preveč urejena ampak samo zgoščena
ciklin B-Cdk1 fosforilira kondenzine in jih tako aktivira, da začnejo spenjati DNA
kohezini so med kromosomama
oboji za delovanje rabijo ATP - RAZPAD JEDRNE OVOJNICE v prometafazi – aktiven kompleks B-Cdk1
fosforilira proteine jedrne pore in lamine
za sabo potegne tudi ER
3.NASTAJANJE DELITVENEGA VRETENA
kompleks omogoča destabilizacijo mikrotubulov, fosforilira nanje vezane proteine MAP
centrosoma začneta oblikovati delitveno vreteno
kromosomi omogočajo stabilizacijo mikrotubulov
Ran GEF vezan na kromosom -> večja konc RanGTP -> omogoča vezavo mikrotubulov
Delitveno vreteno vrste mikrotubulov
3 vrste mikrotubulov:
-astralni (grejo v druge smeri iz dveh centrosomov)
-kinetohorni (direktni)
-medpolni
motorni proteini:
kinezini: grejo proti + koncu mikrotubula (izjema kinezin 14: vlečejo pola skupaj)
kinezin-4, 10: potuje proti plus koncu MT in vlečejo kromosome stran od polov
kinezin-5: vlečejo pola narazen
dineini: grejo proti - koncu mikrotubula
vlečejo pola narazen
Pripenjanje mikrotubula
Pripenjanje mikrotubula na kinetohor
Aktivna kinaza Aurora B – fosforilira proteine kinetohorja in zmanjša trdnost povezave kinetohornih MT s kinetohorjem (velika konc B/Cdk1)
ko se poveča napetost
se podaljša razdalja med notranjim in zunanjim delom kinetohorja
aurora kinaza B prekratka, da bi fosforilirala proteine v zunanjem kinetohorju
ti se lahko vežejo na mikrotubul /anafaza, visoka konc APC/Cdk!)
Kinetohorji, ki nimajo pravilno pripete kinetohorne MT, oddajajo negativne signale, ki preprečijo aktivacijo APC/C
prehod v anafazo
Za prehod iz metafaze v anafazo je nujna razgradnja proteinov
APC/C = Anafaza Promovirajoči Kompleks / Ciklosom
sproži anafazo
spada v družino ubikvitinskih ligaz
ubikvitinira sekurin, ciklin A in ciklin B
ostane aktiven še v fazi G
NEGATIVNA POVRATNA ZANKA: B-Cdk1 aktivira APC/C, APC/C inaktivira A-Cdk2/1 in B-Cdk1
aktivna APC/C ubikvitinira sekurin -> razgradnja
aktivna separaza razgradi kohezine
CITOKINEZA (delitev citoplazme)
Rho A regulira nastanek kontraktilnega obroča:
reorganizacija aktinsko-miozinskega obroča
obroč nastaja samo v ekvatorialni ravnini
regulirana endocitoza za povečevanje plazmaleme
razporeditev mitohondrijev
iz dolgih razvejanih nastane več krajših
