Kapitel 18 Flashcards
Zellzyklus, Apoptose
4 Phasen des Zellzyklus
M-Phase: Teilung von Kern (Mitose) & Zytoplasma (Cytokinese)
G1-Phase: Kontrollen!, Synthese von Makromolekülen, Ribosomen, Organellen, Wachstum
S-Phase: DNA-Replikation
G2-Phase: Kontrollen!, Synthese von Makromolekülen, Ribosomen, Organellen, Wachstum
Geschwindigkeit des Zellzyklus
Früher Frosch Embryo
30 Minuten
Geschwindigkeit des Zellzyklus
Hefe
1.5 -3 Stunden
Geschwindigkeit des Zellzyklus
Säugetiere Darm Epithel
12 Stunden
Geschwindigkeit des Zellzyklus
Säugetier Fibroblasten in Kultur
20 Stunden
Geschwindigkeit des Zellzyklus
Mensch Leber
1 Jahr
G0 Phase
Dauerzustand einer Zelle, die sich nicht in aktiver Zellteilung befindet.
Zelle kann unter Umständen jahrelang in dieser Phase bleiben, bei Bedarf kehrt si zurück in G1-Phase und durchläuft wieder Zellteilungszyklus.
Identifikation des MPF (M-phase promoting factor)
Zytoplasma aus sich synchron teilenden Eiern in der M-Phase wird in Oozyten injiziert, Oozyten befinden sich normalerweise gerade vor der M-Phase der ersten meiotischen Teilung
Isolation von Zellzyklus-Mutanten bei Hefe
Die Isolation von Ts-Mutanten, die in einzelnen Schritten des Zellzyklus mutiert sind, erlaubt die Identifikation der jeweiligen Gene die für diesen Schritt notwendig sind.
Gen-Identifikation durch Komplementation
Eine Hefe-Ts-Mutante hat ein defektes Gen für eine Zell-Zyklus Regulation. Sie ist an einer bestimmten Stelle des Zell-Zyklus blockiert.
Die Einführung des entsprechenden Gens aus dem Genom des Menschen kann die fehlende Funktion wieder herstellen. Die Hefezelle kann bei erhöhten Temperaturen wieder den ganzen Zell-Zyklus durchführen.
Cycline
Kontrollsystem des Zellzyklus
Werden zyklisch synthetisiert & rasch wieder abgebaut
Reguliert Aktivität von spezifische Protein-Kinasen, welche zentrale Regler des Zellzyklus sind & konstant exprimiert werden
Cyclin-abhängige Kinasen (Cdk)
Schlüsselenzyme als Kontrolle für Zellzyklus
verschiedene zellzyklusabhängige Cyclin-Cdk Komplexe (z.B. G1-Cdk, G1/S-Cdk, S-Cdk, M-Cdk)
G1-Cdk & G1/S-Cdk Komplexe
Aus cyclin D (in Säugetieren cyclin D1, D2 & D3) und Cdk4, Cdk6
Bzw. cyclin E & Cdk2
Durch Mitogene aktiviert
S-Cdk Komplex
Aus cyclin A & Cdk2, Cdk1
Kontrolliert Start der S-Phase
Erst wenn die G1-Phase komplett ist, gibt der S-Cdk Komplex das Signal zum Start der DNA-Replikation
Regulation der Cyclin-Cdk Komplexe durch Phosphorylierung
z.B. M-Phase Cyclin-Cdk Komplex
Die positive Rückkopplungsschlaufe in der Aktivierung der Cdk ermöglicht eine extrem rasche Aktivierung des Systems
M-Cdk
Aus cyclin B & Cdk1
Kernhüllen Proteine sind Substrate davon
Ubiquitinylierung
Reguliert Cyclin-Cdk Komplexe durch raschen Abbau in den Proteasomen
Regulation der Cyclin-Cdk Komplexe durch Cdk-Inhibitoren
Wenn Schäden in der DNA vorliegen wird das Tumor-Suppressor Gen p53 aktiviert. Dieses aktiviert die Produktion des Cdk-Inhibitors p21. Dieses hemmt die S-Phasen-spezifischen S-Cdk und G1/S-Cdk Komplexe. Damit kann die Zelle nicht von der G1 Phase in die S-Phase eintreten.
Apoptose
Programmierter Zelltod
zentralen Gene für Apoptose-Produkte sehr konserviert
Zu viel Apoptose
Gewebeschwund
z.B. Neurodegeneration
Zu wenig Apoptose
Gewebewucherung
z.B. Krebs
Morphologie von apoptotischen Zellen
Kondensierter Zellkörper & Zellkern
Versikelbildung
Blasenbildung in der Membran
Phagozytose
Entfernt rasch apoptotische Zellen
1 Normale Morphologie
2 Apoptosis wird iniziert, Chromatin ist kondensiert
3 Zeiosis
4-6 Zellulärer Abfall wird durch Macrophagen enfernt
7/8 Nekrotischer Pathway
Apoptose bei Maus & Mensch
Bildung der Finger & Zehen
Reifung des Nervensystems
Reifung & Aufrechterhaltung des Immunsystem
Caspasen Familie
Cysteinyl aspartate-specific proteinase
Gruppe I: Entzündungen
Gruppe II & III: Apoptose
proteolytische Aktivierung
Aktiviert zerschneiden sie intrazelluläre Proteine (DNAsen, Kernstrukturproteine, Zytoplasmatische Proteine, Membranproteine)
Todesrezeptoren
Zellexterne Aktivierung von Caspasen
Apoptosom
Zellinterne Aktivierung von Caspasen
Bcl-2 Familie
Anti-apoptosisches Bcl-2 Protein
Pro-Apoptotisches BH123 Protein
Pro-Apoptotisches BH3-only protein
Bcl-2
Hemmer der Apoptose
Überlebensfaktoren, z.B. für Nervenzellen, können das
Gen für Bcl-2 aktivieren.
Bcl-2 hemmt Apoptose, indem es z.B. an pro-apoptotische BH123 Proteine bindet.
Bad
Hemmt Bcl-2 durch direkte Protein-Protein Interaktion
Phosphorylierung von Bad durch Akt führt zur Aktivierung von Bcl-2
Freisetzung Mitochondrialer Proteine über BH123 Proteine
