cell cycle Flashcards
Chromosome
Chromotid
Chromotin
chorosome: 染色體 condensed form ready for mitosis
chormotid 染色分體:2 chormotid –> chromosome
chromotin: 染色質 loosely spread in the nucleus in arrested state,在G0G1 phase的genome遺傳物質
Mitosis
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- Prophase: 紡錘體(mitotic spindle)的出現,核膜(nuclear membrane)消失。
- Metaphase:染色分體(chromatids)排列於細胞中央。
- Anaphase:排好的染色分體均分至兩端。
-
Telophase / cytokinesis:中間出現隔板,細胞一分為二,daughter cell (子細胞)形成,各自chromosomes (染色體)到daughter cell後核膜重生成,cytokinesis是細胞質的分裂。
(註:在G0G1 phase的genome遺傳物質稱為chromatin染色質,是比較疏鬆的狀態,散播在細胞核,此時細胞仍需被調控,要控制基因開啟或關閉,因此要有足夠空間讓protein bind在promotor上面。進到M phase時染色質會開始濃縮,這時候才會看到chromosome,稱為染色體。)
Sic1
綁架S phase CDKs,抑制其活性
Securin
- Securin能在DNA複製後將染色分體扣在一起。故當要分裂時這些扣環要被分解,染色體才可以分開
- undergo ubiquitination
- regulatory factor: APC/C+Cdc20
- timing: from metaphase to anaphase
E2F
E2F transcription factor complex regulate轉錄轉譯出很多G1/S phase cyclins
(cyclin E和cyclin A)
binds CDK2
G1/S CDK complex
讓細胞進入S phase
the 3 ubiquitin pathways
*
SCF
Transcription factor
Sic 1是S phase CDK的inhibitor,將Sic 1分解掉,促使順利進入S phase
what are the cyclin and CDK for start point
cyclin A: S phase CDK (during the whole Sphse tll the end of mitosis)
cyclin E: G1/S phase CDK(just the start of S phase only)
Rb
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- transcription suppressor in the start point
In unphosphorylated state: 綁架 E2F, transcription factor of cycline E & A gene
To activate the start point
- G1 CDK phosphorylates Rb
- Rb 離開E2F transcription factor
- Production of cyclin E & A
- Activation of S phase CDK (=CDK2)
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Cohesin (DNA replication)
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- G1 phase:cohesin就已經出現在chromosome的strain上面。
- S phase:DNA聚合酶開始複製,cohesin會把新複製的strain(sister chromatids)拉住避免跑掉。
- PP2A(Protein phosphatase 2 A)是固守在centromere附近的cohesin。
- 要進入分裂時將複製好的sister chromatids拉在一起,才可以有效率地做有絲分裂
- M phase(Prophase):透過Polo kinase和Aurora B kinase移除大部分cohesin,除了在centromere附近被PP2A覆蓋住的cohesin要到最後染色體分離的時候才會解開
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wee1 kinase
Cdc25 phosphatase
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wee1 kinase: Inactivator of mitotic CDK by phosphorylation of it
- 在mitotic CDK上的(amino acid sequence) Threonine(T14)和Tyrosine(Y15)上加上磷酸根,抑制CDK的活性。
- Cdc25 phosphatase: Activator of mitotic CDK by dephosphorylation
進到M phase,S phase DNA複製完成並確認無錯後,cdc25 phosphatase水解磷酸根,使mitotic CDK活化,進入mitosis
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Breakdown of nuclear envelop : mechanism
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- 核膜的組成基本單位:lamin tetramer。
- Tetramer de-polymerization:要進到mitosis時mitosis promoting factor(MPF)會出現(一種kinase),在lamin的N端和C端加上磷酸根,拆掉聚合體,核膜消失。
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Aurora B
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a kinase, promoted by mitotic CDK
- 拿掉cohesin之後也會均勻磷酸化紡錘絲的兩端,讓紡錘絲均勻將姊妹染色分體(sister chromatids)拉到細胞兩端。
- 如果紡錘絲分布不均勻, Aurora B就不會磷酸根錯誤的紡錘絲,停在M phase。
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condesin protein complex
during mitosis, it is activated by mitotic CDKs
- link sister chromatids together after DNA replication and promote condensation
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checkpoint 2: Metaphase進入Anaphase
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Cdc14
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- phosphatase
After anaphase, Cdc14 is being promoted by mitotic exit network
two functions
- causing dephosphorylation of Cdh1 –> activating APC/C + Cdh1 –> inhibiting mitotic CDK by degradation of mitotic cyclin
- Increase [Sic1】 綁架S phase cyclin and CDK, turning off start point
List an example of plasma membrane attached proteins signaling
- 例如:Fas-fas ligand,當T cell需要的活性需要被關掉時,其中一個T cell膜上會表現fas ligand,另一個T cell會表現fas receptor,兩者結合後會引發T cell自身的apoptosis。
JAK-STAT pathway
- 當ligand與receptor binding後,使得receptor dimerized,然後活化細胞膜內端的kinase(構型改變),吸引下游的target protein並把phosphate group接在它上,此時target protein會dimerized,接著進入細胞核後,bind在DNA上進而調控transcription & translation,調控完後,phosphatase會把磷酸根拔掉,因此target protein不能再dimerized。
- JAK: kinase, STAT: targeted protein (or transcription factor)
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GDPR signal transduction mechanism
當ligand與receptor結合時,造成receptor造型的改變,從而與 G protein結合,G protein構型也發生改變把GDP吐掉,把GTP吃進來進而活化,此時,Gα與Gβ,γ分離,帶著GTP與effector protein結合,活化effector protein從而可以往下傳遞訊息。接著GTP會被水解成GDP,回到resting的狀態。
Gα有很多種類,活化下游不同的effector, give some example
- Gas: activate adenylyl cyclase –> [CAMP] rises (stimulatory); receptor: b-adrenergic / glucagon /serotonin/ vassopressin
- Gai: activate adenylyl cyclase –> [CAMP] falls inhibitory); receptor: a2 adrenergic / acetycholine
- Gaq: effector protein (Phospholipase C); stimulatory; 2nd messanger: IP3/DAG; receptor: a1 adrenergic
G
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GRK
GPCR kinase for desentinization of GPCR
ligand與GPCR結合後,GRK(GPCR kinase)會過來加phosphate group在receptor上,令receptor與Gβ,γ分離,使得receptor與β-arrestin結合,被帶進細胞endosome,receptor可以暫時在endosome裡,令膜上receptor量下降。Endosome會做2件事,Recycling 或Degradation
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b-arrestin
Large molecular size
- endocytosis: for Homologous Densitinization of GPCR
ligand與GPCR結合後,GRK(GPCR kinase)會過來加phosphate group在receptor上,令receptor與Gβ,γ分離,使得receptor與β-arrestin結合,被帶進細胞endosome,receptor可以暫時在endosome裡,令膜上receptor量下降。Endosome會做2件事,Recycling 或Degradation
- big molecule –> 作為Docking protein,有多面向(interaction with different protein) 可以與多個蛋白質結合。
- 活化c-Jun kinase cascade (pathway of signal transduction)。c-Jun kinase cascade與細胞增殖有關。
- 活化MAP kinase cascade訊息傳遞路徑,與細胞增殖、細胞運動有關。
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homologous desensitization / heterogenous desensitization
homologous desensitization: 只針對特定ligand所連結的receptor
heterogenous desensitization: 無差別地拆開所有當時在膜上的GPCR
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GAPs
GTPase activating protein
- accelerate hydrolysis of GTP into GDP on the G-protein
- desentinization of GPCR by regulation of G-protein
臨床上如果GPCRs沒有被適當地關掉所產生的問題
- Vibrio chorela(霍亂弧菌) or some strains of E. coli有特殊的toxin,當toxin進入腸道上皮細胞後,活化Gαs,產生很多的cAMP。當cAMP濃度太高,造成細胞中的電解質及水分大量跑到腸道中,造成嚴重的下痢(Watery diarrhea)。
rhodopsin
- protein found on the 視板 of rod cell; for light sensation
- function like a GPCR: instead of binding a ligand to stimulate G-protein, 當被接收光後會被活化,產生構型上的改變, which then activate G-protein
- _Second message_r: GMP! activated PDE reduces cGMP (converting it into GMP), causing ion channels to be closed
- Regulation: Rhodopsin活化後被 arrestin結合,rhodopsin會被拉進endosome中,減少rhodopsin在細胞膜上的數量
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Ca2+-sensing proteins
- 可以activate guanylate cyclase,產生cGMP,提高cGMP的濃度,打開離子通道
- 負向調控方式Negative Feedback
cGMP phosphodiesterase (PDE)
PDE可以把cGMP變為GMP (vs Protein kinase A/C)
- 黑暗時:胞內有較高濃度的cGMP,cGMP會接在ion channel上使之打開,Na+ & Ca2+進入細胞。
- 明亮時:rhodopsin被活化產生conformational change可以recruit Gαt protein,並使Gαt protein活化(接上GTP),進而活化下游的effector protein—— PDE(cGMP phosphodiesterase),而活化的PDE可以把cGMP變為GMP,導致胞內的cGMP濃度下降,因此無法與ion channel做binding,結果是ion channel關閉,neurotransmitters比較少,整個反應過程在50ms內,但也會有負調控。
The above is an example of GDPR-mediated ion chennel
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