cellcykel och dess reglering + DNA replikation Flashcards
Vilka steg finns i Interfasen?
Sammanlagt under interfasen förbereds cellen inför mitos och cytokines genom att växa till, DNA-replikation (genomet dubbliceras).
G1 -fas
- cellen växer till sig för att klara av celldelning (får info av extracellulära (om miljön utanför är bra) och intracellulära signaler)
- DNA kontrolleras (är allt bra?)
- mitogener spelar stor roll här, de är signalämnen som cellen får från omgivningen som meddelar att det är dags att dela sig.
- sker tillverkning av organeller, proteiner, kolhydrater och lipider karakteristiska för celltypen.
- i slutet av G1 fasen, innan den övergår till S fasen, triggar G1/S-cykliner igång Cdk (cycline dependent protein kinases) vilket hjälper sätta igång cellens progression till att gå in i cellcykeln.
- mitogener gör att det bildas fler cykliner som kan binda Cdk –> (utan cykliner är Cdk oaktivt) Cyklin-Cdk komplex utför fosforylering på proteiner.
- viktiga här är G1-Cdk och G1/S-cdk
S
- hög koncentration av S-cykliner = de binds med S-Cdk o bildar S-Cdk komplex vilket inleder DNA replikation.
- nu finns ingen återvändo, DNA replikeras (23 kromosomer dupliceras till 46) och cirkeln måste fortgå
- genomet replikeras till exakt kopia = semikonservativ
- sker det fel i replikationen stannar cykeln av till felet är reparerat.
- S-cyklin nivåerna stiger och S- cyklin binder Cdks och hjälper att stimulera duplikationen av kromosomerna. produktion av kromatin-proteiner ökar. (för att förse materialet som behövs för det ny-syntetiserade DNA:t)
- S-cdk stimulerar en stor ökning i syntesen av de fyra histon-subenheter som formar histon oktaomererna i mitten av varje nukleosom.
G2
- cellen växer änu mer o förbereder sig för mitos
- ökad produktion av mikrotubuli sker
- koncentrationen M-cykliner ökar som gör att M-Cdk aktiveras för att fosforylera proteiner som gör att M-fasen startar.
- man brukar säga att M-fasen börjar när kromosomerna kondenserar
Vid G2-M fas transitionen aktivierar M-cykliner Cdk/kontrollsystemet triggar en tidig mitotisk händelse som stimulerar övergången till M-fasen och leder till att kromosomerna sedan i metafasen samlar sig på den mitotic spindle (mitotiska trådar/nät).
Hur många celldelningar sker under människans liv?
10^16 celldelningar.
Vad sker vid ökad celltäthet med cellproliferationen?
Vid ökad celltäthet minskar cellproliferationen och man kan anta att cellernas kontakt med varandra hämmar celldelning.
Cellernas exposition för tillväxtfaktorer i mediet minskar även med ökad celltäthet.
Från fallet om cellcykeln (bara läs)
Inför varje celldelning genomgår cellen olika faser, som beskrivs av cellcykeln. Övergångarna mellan faserna är strängt kontrollerade.
I syntesfasen (S-fasen) replikeras cellens DNA, för att sedan delas lika mellan två dotterceller under mitos-fasen.
En metod för att mäta graden av cellproliferation utnyttjar att cellens DNA-mängd varierar under cellcykeln. Ett relativt mått på DNA-innehållet fås med hjälp av ett fluorescerande ämne, som binder stökiometriskt till DNA-helixen. Utifrån ett fördelningshistogram för några tusen celler beräknas andelen celler i S-fas eller andelen i S-G2-M som ett mått på proliferationen.
En annan vanlig teknik för proliferationsbestämningar är att använda detekterbara tymidinanaloger, t ex tritiummärkt tymidin.
DNA replikation - shoot
startar redan vid G1 fasen
CDc6 och CDt1 känner igen origin of replication vid en TATA-box (där vätebindningarna är svagare o lättare att bryta upp) och fäster in på DNA-kedjan.
Cdk medierar en ORC fosforylation som gör att helikas kan starta (nu i S-fasen) kan replikationen påbörja med att helikas kommer in och bryter upp vätebindningarna–>
Helikas bryter nu upp helix-strukturen och det bildas två replikationsgafflar.
Det binds in Single strand binding protein (SSbp) på replikationsgaffeln så att den inte sluter sig (hålls isär).
DNA polymeras sätts på mha. sliding clamps och påbörjar replikationen efter att RNA primers har startat upp replikationen med att bidra med en hydroxylgrupp som DNA-polymeras behöver.
Strängen som bildas som går 5’ till 3’ kallas leading strand.
-Enzymet DNA-polymeras lägger enkelt till matchande nukleotider
Strängen som bildas som går 3’ till 5’ kallas lagging strand.
- DNA-polymeras kan bara kopiera strängar i 5’-3’ riktning
DNA-polymeras måste därför arbeta i segment, så kallade Okazaki fragment. Då RNA-primer hela tiden måste bilda nya fragment som DNA-polymeras kan jobba på, medan i leading strand kan DNA-polymeras gå oavbrutet.
-Alla okazaki fragment fogas samman mha DNA ligas
Deras kemiska strukturer går åt motsatt håll
Vad gör RNA primers
Behövs för DNA-polymeras kan inte bara börja på ingenting alls
Primers behövs för att bidra med den hydroxylgrupp som polymeraset behöver
De fogas dit av enzymet RNA primase
Hur regleras cellcykeln?
3 st. checkpoints:
START: slutet av G1 fasen - cellen väljer att gå in i cykeln. Regleras as G1/S-cyklin och G1/S Cdk som binder.
G2/M: kontrollerar replikationen och extracellulär miljö. Triggar igång tidiga mitotiska händelser.
S-cyklin strukturerar replikation och nivåerna hålls höga fram till metafas-anafas övergången.
METAFAS-TO-ANAFAS: triggar igång anafas och cytokines kollar så allt står rätt till.
G1-cyklin
- G1-cyklin aktiverar G1-Cdk
- G1-Cdk aktiverar E2F protein som ger transkription av S-fas gener. Vi får G1/S-cyklin och S-cyklin.
- Dessa cycliner ger sedan aktivt G1/S-Cdk och S-Cdk.
G1/S-cyklin
- G1/S-cykliner aktiverar G1/S-Cdks i den sena G1 fasen.
- G1/S-Cdks ger Start och inträde i cellcykeln.
S-cyklin
- S-cykliner binder in till S-Cdk efter Start
- S-Cdk stimulerar dubblering av kromatin (replikation).
M-cykliner
- M-cykliner aktiverar M-Cdk vid G2/M transition (M-cykliner triggar G2/M övergången)
- M-Cdk ger kondensation av kromatin (kromosombildning), nedbrytning av kärnmembran och centrosomen börjar skicka ut sina mikrotubuli.
Förklara aktivering/inaktivering av Cdk-komplex
Aktivering av Cdk-komplex:
Cyclin gör att den blockerande t-loopen försvinner från Cdks active site
Cdk-activating kinases (CAK) aktiverar Cdk efter att cyclin bundit in. CAK fosfylerar t-loopen vilket aktiverar enzymet genom att ändra formen på t-loopen vilket gör att substrat kan binda in.
Inaktivering av Cdk-komplex:
- Wee1 inaktiverar Cdk genom inhibitionsfosfylering
- Cdcc25 aktiverar Cdk genom att ta bort inhibationsfosfyleringen
Vad är och gör Wee1 och vad gör Cdc25?
Wee1: Proteinkinas som kan inhibiera Cdk cyklin genom ytterligare fosforylation (inhibitionsfosfylering).
Cdc25:
aktiverar Cdk genom att ta bort inhibationsfosfyleringen.
- fosfatas som kan defosforylera. Aktivt komplex.
Kan även inaktiveras av CKIs, proteiner som t.ex p27, p.21
Under S-fasen replikeras allt DNA, men det är viktigt att detta sker endast en gång under varje cellcykel. Beskriv mekanismerna för att varje del av DNA replikeras endast en gång
(omtenta HT17)
Replikationen utgår från flera bestämda positioner i DNA (origins of replication) och utbreder sig i båda riktningarna. Replikationen kräver aktivt DNA-helikas som öppnar upp DNAt. Innan S-fasen inleds är inaktivt helikas vid utgångspositionerna bundet till ett proteinkomplex (ORC), och tillsammans utgör de ett prereplikativt komplex. S-cdk och andra kinaser aktiverar DNA-helikaset, varvid DNAt öppnas och replikationen kan ske. Även om ORC finns kvar i utgångspositionerna kan inte DNA-helikas på nytt rekryteras dit och bilda ett nytt prereplikativt komplex så länge S-cdk uttrycks, dvs ORC (m fl proteiner) är inaktiverat av S-cdk
