Week 3 HC 3: De celcyclus en gevolgen van foutieve celcyclusregulatie in kanker cellen

Question 1

Fasen van de celcyclus

Answer 1

G1 fase:
- Fysieke groei van de cel
- Restrictiepunt: besluit om replicatie te starten
S fase:
- Duplicatie van de chromosomen
G2 fase:
- Voorbereiding op celdeling
M fase:
- Celdeling
- Cel deelt in 2 dochtercellen

Question 2

Genen van de celcyclus

Answer 2

Cyclines
- Controleren de voortgang van de celcyclus door activering cyclin-dependent kinase enzymen
- Zijn gedurende bepaalde stadia van de celcyclus actief
- Cycline D: G1 fase actief, na groeisignaal
- Cycline E: Overgang naar en voortgang van S-fase actief
- Cycline A: Progressue door S-fase actief
- Cycline B: Zorgt voor overgang G2-fase naar M-fase

Cycline afhankelijke kinases (CDKs)
- Continu aanwezig
- Alleen actief in complex met cycline (fasering)
- Fosforyleren eiwitten nodig voor celcyclus progressie
- CDK4 bindt aan Cycline D
- CDK2 bindt aan cycline E en cycline A

Cycline afhankelijke kinase remmers (CKIs)
- Binden aan cyclin/ CDK complexen
- Remmen kinase activiteit
- Vnl actief in G1 fase of na signalen van buitencel of na DNA schade
- CKI p21 remt cycline A en E (CDK2)
- CKI p16ink4a remt cycline D (CDK4)

Question 3

Celcyclus checkpoints

Answer 3

Restrictiepoint
- Punt waarop cel besluit wel of niet te delen en specialiseren
- RB
G1/S- checkpoint
- DNA schade?
- P53
Intra S-checkpoint
- DNA schade?
- ATM
G2/M-checkpoint
- DNA schade?
- Replicatie volledig afgerond?
Anafase-checkpoint
- Gekeken of chromosomen goed gerangschikt zijn
- BUB1

Question 4

Principe signaaltransductie

Answer 4

Groeifactor –> Groeifactor receptor in celmembraan –> Doorgave signaal van cytoplasma naar kern –> Activatie genen betrokken bij de celdeling
Voorbeeld:
- Groeisignaal (EGF) –> RAS –> Niveau van Cycline D omhoog
- Cycline D/ CDK4 wordt actief –> CDK4 kan andere eiwitten fosforyleren en dus activeren –> Restrictiepoint

Question 5

Restrictiepoint

Answer 5

E2F is een transcriptiefactor
- Gebonden aan gefosforyleerd RB-eiwit
- Reguleert expressie van genen nodig in de S-fase
Zolang E2F gebonden aan RB –> inactief
CDK4 zorgt ervoor dat door fosforylering E2F loskomt van Rb-eiwit –> E2F actief
Dit schakelt cycline E in –> overgang naar S-fase kan plaatsvinden
Tegelijkertijd activeert P16-eiwit –> cycline D activiteit wordt geremd (als terugkoppeling om CDK4 te remmen)

Question 6

G1/S checkpoint

Answer 6

Normale cel:
- DNA schade –> p53 eiwit niveau omhoog (tumor suppressor eiwit) –> p21 gen (CKI) wordt afgeschreven –> Cycline E/ CDK2 wordt geremd –> G1/S arrest
- = tijdelijke stop om DNA schade op te ruimen
Mutant p53 cel:
- p53 niveau niet omhoog –> p21 gen (CKI) wordt niet afgeschreven –> Cycline E/ CDK2 wordt niet geremd –> replicatie beschadigd DNA
- Risicofactor voor kanker

Question 7

Intra S-checkpoint en Ataxia telangiectasie

Answer 7

Normale cel:
- DNA schade –> ATM gen (tumor suppressie gen) geactiveerd –> ATM activeert CHK2 –> inactiveert cycline A/CDK2 complex –> synthese DNA in S-fase geremd

Mutant ATM cel:
- Geen activatie CHK2 eiwit –> cycline A/ CDK2 complex niet geremd –> replicatie beschadigd DNA

Ataxia telangiectasie (AT)
- Aangeboren ATM defect gen
- Overgevoeligheid voor röntgen straling
- Kanker predispositie
- Progressieve ataxia

Intra S checkpoint defect
- Gemeten via radio resistente DNA synthese (RDS)
- AT patient in S-fase –> geen remming DNA synthese –> Inbouw van 3H-Thymidine in DNA
- Bij normale mensen weinig inbouw

Question 8

Anafase checkpoint

Answer 8

Tijdens mitose binden microtubuli aan kinetochoor en aan centrosoom –> vorming mitotische spindle
Centrosomen trekken chromosomen uit elkaar
In kinetochoor zitten spanning gevoelige eiwitten (MAD1 en BUB1)
- Detecteren of microtubuli allemaal gebonden zijn
- Wanneer niet wordt mitose gestopt
- Wanneer dit niet gebeurt –> chromosoom naar 1 dochtercel getrokken –> chromosomale instabiliteit
Aneuploidie = 1 dochtercel krijgt extra chromosoom bij BUB1 defect

Question 9

Nijmegen breuk syndroom

Answer 9

Niet goed werken anafase-checkpoint
Microcephalie, groeiretardie, intellectuele achterstand….
Nbs1 of Rad50 deficientie
- Binden aan dsDNA breuken om strengen bij elkaar te houden
- Verkeerde reparatie van breuken in 2 verschillende DNA-strengen kan tot translocatie leiden
- Herkennen van breuken gebeurt met ATM-kinase –> verhoogde activiteit CHK2 –> inactivatie Cycline A/ CDK2 complex –> DNA synthese geremd –> schade herstellen
- Afwezigheid van Nbs1-RAD50 gen –> DNA synthese niet geremd –> RDS fenotype
Fouten in herstel dsDNA breuken leiden tot genomische instabiliteit