HC 3.4 De celcyclus en gevolgen van foutieve celcyclusregulatie Flashcards
Wat zijn de fasen van de celcyclus en wat gebeurt er in die fasen? Hoelang duren de fasen samen?
- G1 fase: de cel komt bij van de celdeling en gaat groeien. Restrictiepunt: besluit om replicatie te starten. Wanneer dit punt is gepasseerd, moet de cel de cyclus afmaken
- S fase: duplicatie van de chromosomen. De cel bevat 92 zusterchromatiden.
- G2 fase: voorbereiding op celdeling
- G1, S en G2 = interfase
- M fase: celdeling
- Deze fasen duren samen ongeveer 24 uur.
Wat zijn de genen van de celcyclus?
- Cyclines
- Cycline afhankelijke kinases
- Cycline afhankelijke kinase remmers
Wat zijn cyclines? Welke kennen we? Wat is daarvan de functie? En in welke fase zijn ze actief?
- Cyclines zijn gedurende bepaalde stadia van de celcyclus actief. De cyclines controleren de voortgang van de celcyclus.
- Cycline D is in de G1-fase actief. Het zorgt voor activatie van de celcyclus in G1, na het groeisignaal. De expressie van cycline D blijft er tot in de mitose.
- Cycline E is actief op de overgang van G1- en S-fase en de voortgang van de S-fase.
- Cycline A is in de S-fase actief. Het zorgt voor de progressie van de S-fase
- Cycline B is actief in de G2-fase en de M-fase. Het zorgt voor de voortgang van de G2-fase naar de mitose.
Wat zijn cycline afhankelijke kinases?
De CDK’s zijn altijd aanwezig, alleen de cyclines variëren in hun expressie profiel. CDK’s zijn alleen actief als ze met een cycline binden. CDK’s fosforyleren eiwitten die nodig zijn voor celcyclus progressie. CDK4 bindt aan cycline D en CDK2 bindt aan cycline E en A, CDK1 bindt aan cycline B.
Wat zijn cycline afhankelijke kinase remmers?
CKI’s binden aan Cycline/CDK-complexen. Ze remmen de kinase activiteit. Ze zijn actief gedurende bepaalde delen in de celcyclus, met name in de G1-fase, na signalen van buiten de cel of na DNA-schade. CKI: p16ink4a remt cycline-D (oftewel CDK4) en CDI: p21 remt cycline-A en -E (oftewel CDK2).
Waarom zijn er celcyclus checkpoints?
Met behulp van deze checkpoints wordt gecontroleerd op beschadigingen/afwijkingen in de celcyclus
Welke eiwitten spelen bij de verschillende checkpoints een rol?
- Restrictie punt: RB
- G1/S: p53
- Intra S: ATM
- Anafase: BUB1
Wat is de signaaltransductie voor celdeling?
- Groeifactor
- Groeifactor-receptor (celmembraan)
- Doorgave signaal (cytoplasma → kern)
- Activatie genen betrokken bij de celdeling, hierdoor ontstaan er eiwitten die de celdeling stimuleren.
Wat is het eerste checkpoint van de celcyclus?
Het groeisignaal (EGF) zorgt er via RAS voor dat het niveau van Cycline D omhoog gaat. Cycline D kan binden met CDK4, waardoor dit complex actief wordt. E2F is een transcriptiefactor die de genen voor de S-fase aanzet. De transcriptiefactor is gebonden aan het gefosforyleerde RB-eiwit. Zolang het gebonden blijft aan RB, is dit complex inactief. Het cycline D/CDK4 complex zorgt ervoor dat het E2F loskomt, waardoor het actief wordt. Dit schakelt nu cycline E in, waardoor de overgang naar de S-fase kan plaatsvinden. Tegelijkertijd activeert het p16-eiwit, waardoor de D-cycline activiteit wordt geremd.
Wat is het tweede checkpoint van de celcyclus?
Als een normale cel DNA-schade heeft gaat het p53 eiwit niveau omhoog. Dit is een tumor suppressor eiwit. Hierdoor wordt het p21 gen afgeschreven. Dit heeft als gevolg dat het Cycline E/CDK2-complex wordt afgeremd. De overgang van de G1-fase naar S fase vindt niet plaats door deze remming. Dit heet G1/S-arrest. Hierdoor krijgt de cel de kans om de schade te herstellen.
Wat gebeurt er in een mutant p53 cel bij het G1/S-checkpoint?
In een mutant p53 cel gaat bij DNA beschadiging het p53 eiwit niveau niet omhoog: het komt niet meer tot expressie. P21 (CKI) wordt daarom niet afgeschreven waardoor het Cycline E/CDK2-complex niet wordt geremd. Er vindt geen G1/S-arrest plaats en de beschadigde cel gaat naar de S-fase om gerepliceerd te worden. Op deze manier ontstaat replicatie van beschadigd DNA, wat kan worden omgezet naar mutaties. Dit is een risicofactor voor kanker.
Wat is het derde checkpoint van de celcyclus?
In een normale cel zal bij DNA-beschadiging het ATM gen (tumor suppressor gen) geactiveerd worden. ATM activeert CHK2 (door fosforylering), wat het cycline A/CDK2-complex inactiveerd. Hierdoor wordt de synthese van DNA in de S-fase geremd.
Wat gebeurt er in een mutant ATM cel bij DNA-schade?
In een mutant ATM cel is er geen activatie van het CHK2 eiwit, waardoor het cycline A/CDK2-complex niet geremd wordt. Er zal replicatie van het beschadigde DNA plaatsvinden. Ook dit kan worden omgezet naar mutaties en later eventueel kanker.
Wat is Ataxia telangiectasia (AT)?
Patiënten met een defect ATM gen. Ze zijn overgevoelig voor Röntgen straling. Hierdoor hebben ze een kanker predispositie. Hiernaast hebben ze progressieve ataxia: ze verliezen controle over hun spieren.
Hoe kan een Intra S checkpoint worden gedetecteerd?
Een Intra S checkpoint defect kan gemeten worden via radio resistente DNA synthese (RDS). Wanneer een cel bestraald wordt, ontstaan DNA-beschadigingen. Wanneer aan een, door Röntgenstraling bestraalde cel van een AT-patiënt in de S-fase een radioactieve bouwsteen van het DNA (3H-Thymidine) wordt toegevoegd zal dit toch worden ingebouwd, ondanks de DNA-schade. In de gezonde cel gebeurt dit niet omdat er daar remming is van de DNA-synthese.
Wat is het anafase checkpoint? En wat gebeurt er als hier een fout in ontstaat?
In het kinetochoor zitten spanningsgevoelige eiwitten (MAD1, BUB1), welke detecteren of de microtubuli allemaal gebonden zijn en of er spanning op staat. Als de microtubuli niet gebonden zijn, moet de mitose gestopt worden (anafase checkpoint). Als er spanning op staat kan de celdeling over naar de anafase. Als het anafase checkpoint niet plaatsvindt wordt het chromosoom (bestaande uit twee zusterchromatiden) naar één dochtercel getrokken (chromosomale instabiliteit). Er ontstaat aneuploïdie.
Wat is de functie van het Rad50/Nbs 1 complex?
Het Rad50/Nbs1 complex vormt een brug tussen gebroken DNA moleculen. Ze zorgen ervoor dat de breuk bij elkaar blijft. Als dat niet gebeurt kun je translocaties krijgen.
Hoe werkt het Rad50/Nbs1 complex in normale cellen?
Het Rad50/Nbs1 complex activeert ATM kinase. ATM-kinase zorgt voor een verhoogde activiteit van CHK2, wat zorgt voor inactivatie van het cycline A/CDK2-complex. Hierdoor wordt de DNA-synthese geremd, om zo de schade te kunnen herstellen.
Wat gebeurt er bij de afwijking NBS wat je ook ziet bij AT?
In afwezigheid van het Nbs1-RAD50 gen wordt de DNA-synthese niet geremd en ontstaat er een RDS fenotype. Dit gebeurt in AT cellen, omdat hier geen ATM-kinase aanwezig is, maar dit gebeurt ook in NBS cellen omdat daar Nbs1-RAD50 afwezig is en daardoor ATM niet geactiveerd wordt, bij een dubbelstrengsbreuk.
