Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A sejtciklus és szabályozása. A sejt teória kialakulása Omnis cellula e cellula (minden sejt egy másik hasonló létező sejtből származik) 1858. Matthias.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A sejtciklus és szabályozása. A sejt teória kialakulása Omnis cellula e cellula (minden sejt egy másik hasonló létező sejtből származik) 1858. Matthias."— Előadás másolata:

1 A sejtciklus és szabályozása

2 A sejt teória kialakulása Omnis cellula e cellula (minden sejt egy másik hasonló létező sejtből származik) Matthias Schleiden Theodor Schwann A modern sejt teória Minden ismert élő rendszer sejtekből áll. A sejt minden élő rendszernek strukturális és funkcionális egysége. Minden sejt osztódással keletkezik egy másik sejtből. A sejtek örökítő információja sejtről sejtre adódnak át az osztódás során. Minden sejt alapvetően azonos kémiai felépítésű. Az élő rendszereket jellemző energia áramlás és átalakítás a sejtekben történik. 1.A sejt szerkezeti, fiziológiai és szerveződési egysége minden élő rendszernek. 2.A sejt létezhet önálló egységként vagy szervezetek felépítő egységeként. 3.A sejtek más sejtek közreműködése nélkül a kristályok keletkezéséhez hasonlóan jöhetnek létre. (spontán kialakulás) 1838 Robert Virchow Omnis cellula e cellula (minden sejt egy másik hasonló létező sejtből származik) 1858.

3 A sejtciklus = két periódus szabályos váltakozása a sejtek életében - a sejttartalom megkettőzése (interfázis) - kettéosztódás (M-fázis) = két periódus szabályos váltakozása a sejtek életében - a sejttartalom megkettőzése (interfázis) - kettéosztódás (M-fázis) M-fázis interfázis

4 A sejtciklus áttekintése I. Pontosan szabályozott DNS tartalom - replikáció + szétválás és (kromatin) (kromoszóma) centroszóma S fázisban mitózis alatt  genetikailag azonos sejtek Nem pontosan szabályozott citoplazma - növekedés + osztódás G1 és G2 citokinézis M-fázis = mitózis + citokinézis S Interfázis = G1+ S+ G2 G1 G2

5 A sejtciklus áttekintése II. események, folyamatok jól ismertek hogy regulálódik? sejtciklus szabályozó rendszer ciklin dependens kinázok (Cdk-s) ciklinek foszfatázok egyéb kinázok (Aurora, Polo) ciklin dependens kináz gátlók (CKI) ubiquitin ligáz ellenőrzési pontok: G1,(S),G2,M univerzális és konzervatív 3 típus: korai embrionális standard emlős (soksejtű) M G1 G2

6 Kinázok és foszfatázok működése A foszforilálás aktiválja vagy inaktiválja a fehérjéket = szabályozza a működésüket Egy fehérjének több különböző hatású foszforilációs helye lehet. Poszttranszlációs szintű szabályozás.

7 Ubiquitin – függő proteolízis Ubiquitin aktiváló konjugáló ligáló enzim (specifikus)

8 Cdk szabályozása proteolízis foszfatáz kinase

9 A fő ellenőrzési pontok G1, G2, M Is all DNA intact? A sejt akkor lépi át az ellenőrzési pontot, ha az azt megelőző folyamatok hibátlanul megtörténtek

10 2001 Orvosi Nobel díj Leland Hartwell Paul Nurse Tim Hunt ellenőrzési pontok Cdk ciklin

11 Standard sejtciklus egysejtűek (élesztő) reguláló rendszer Cdk + G1 ciklin  SPF vagy Start kináz Cdk + M ciklin  MPF 3 ellenőrzési pont egysejtűek (élesztő) reguláló rendszer Cdk + G1 ciklin  SPF vagy Start kináz Cdk + M ciklin  MPF 3 ellenőrzési pont G2 S G1 M-fázis G1 G2 M Az első Cdk = cdc2 vagy p34

12 G2 S G1 M-fázis Cdk M ciklin  G1 ciklin  G1 ciklin  M ciklin  SPF MPF  - szintézis  - degradation Cdk szabályozása a standard sejtciklusban

13 M-fázis promoting factor aktiváció Cdk ciklinAktiváló kináz Gátló kináz MPFi MPFa foszfatáz

14 A standard sejtciklus szabályozása transzláció G1 és M ciklinek lebontása MPF aktivációja (aktiváló kináz és foszfatáz) és gátlása (gátló kináz) transzláció G1 és M ciklinek lebontása MPF aktivációja (aktiváló kináz és foszfatáz) és gátlása (gátló kináz) Ciklin(ek) transzláció   proteolízis + + szubsztrát Szubsztrát-PO4 Aktiváló kináz  Gátló kináz foszfatáz Cdk MPF

15 Soksejtűek sejtciklusa

16 A sejtciklus eltérő szerepe egy- és soksejtűekben A sejtek addig osztódnak, amíg valamely kedvezőtlen környezeti körülmény le nem állítja (negatív) a sejtciklust. Felnőtt szervezetben a sejtek addig nem osztódnak, amíg a környezetükből stimulust (pozitív) nem kapnak.

17 Soksejtűekben a sejtek sorsa jórészt a környezetüktől (más sejtektől függ) Survival

18 Soksejtűek sejtciklusa Go fázis növekedési faktor  G1 fázis letapadási függőség  G1 fázis denzitás függő sejtosztódás gátlás (kontakt gátlás) (kevés növekedési faktor) Go G2 G1 S M-fázis Restrikciós pont G2 M -Növekedési faktor -letapadás

19 A soksejtűek sejtciklusát számos Cdk és ciklin szabályozza

20 Soksejtűek Cdk-i és ciklinjei Cdk – ciklin komplex ciklin Cdk G1-CdkCiklin D (G1 ciklin) Cdk 4, 6 G1/S-CdkCiklin E (G1/S ciklin) Cdk 2 S-Cdk (SPF) Ciklin A (S ciklin) Cdk 2 M-Cdk (MPF) Ciklin B (M ciklin) Cdk 1

21 Növekedési faktorok Go  G1 átmenethez szükségesek fehérjék (  50); enzim kapcsolt receptoruk van parakrin szekréció nagyon specifikusak; esetleg kombinációban hatásosak hatásaik koncentráció függőek a pontos hatásuktól függően csoportjaik: mitogének, növekedési faktorok, túlélési faktorok pl. EGF, FGF, PDGF, NGF stb.

22 A növekedési faktorok hatásmechanizmusa Aktivált tirozinkináz kaszkád Aktivált Ras (monomer G protein) Aktivált szerin/treonin kináz kaszkád (MAP-ok=mitogén aktivált proteinek) Transzkripciós faktorok Korai válaszgének transzkripciója (c-jun,c-myc,c-fos) Jun,Myc,Fos transzkripciós faktorok szintézise Késői válaszgének transzkripciója Cdk-k és Dc (és sok egyéb) szintézise Visszalépés G1-be Növekedési faktor

23 A letapadás is lehet sejtciklus indukáló Autofoszforilációs hely Extracelluláris mátrix Integrin Plazmamembrán Kináz domén FAK MAP kináz Src Sos Grb FAK = fokális adhéziós kináz

24 A Cdk inhibitorok két családja INK4 család – p14, 16, 18, 19 – csak a Cdk4/6 –ot (kapcsolódást a ciklinnel és az aktivitást) gátolja CIP/KIP család – p21, 27, 57 – elsősorban a Cdk2-E/A aktivitását gátolják

25 Visszalépés a G1 fázisba Ac  p21,27,57  p53  DNS sérülés pRb-E2F p107,130 pRb-PO4 E2F Dc Ec - Ec M SG1 Go Restrikciós pont Stimuláció Gátlás Cdk2- Cdk2 Növekedési faktor letapadás Dc Cdk4/6- p14,15,16,19

26 Myc transzkripciós faktor target génjei: Cyclin D SCF=ubiquitin ligáz E2F

27

28 S fázis

29 DNS szintézis iniciálása I. ORC az origókhoz (sok ezer) kapcsolódik Más fehérjék bekötődése Pre-RC

30 DNS szintézis iniciáció II. 1.A DNS replikáció iniciálódik 2. Az új iniciáció gátolt (ORC defoszforilálódás a mitózis után) A DNS replikálódik, de csak egyszer Cdk2-Ac aktivitás (Cdk2-Ac)

31 S fázis iniciáció Kromatin remodelling Sok origó (replikáció start pontja)  hosszú DNS ORC (origo felismerő komplex) bekötődése Cdc6 bekötődése Egyéb fehérjék bekötődése  pre-RC SCF (ubiqutin ligáz)  p27 degradáció  Cdk2-Ec aktiváció Cdk2-Ec aktiválja a Cdk2-Ac-t Cdk2-Ac foszforilálja a pre-RC elemeit (pl. Cdc6-ot) DNS replikáció (de csak egyszer !) Kromatin remodelling Sok origó (replikáció start pontja)  hosszú DNS ORC (origo felismerő komplex) bekötődése Cdc6 bekötődése Egyéb fehérjék bekötődése  pre-RC SCF (ubiqutin ligáz)  p27 degradáció  Cdk2-Ec aktiváció Cdk2-Ec aktiválja a Cdk2-Ac-t Cdk2-Ac foszforilálja a pre-RC elemeit (pl. Cdc6-ot) DNS replikáció (de csak egyszer !)

32 5’ 3’5’ 3’ 5’ DNS szintézis (egy replikációs origó) RNS primer

33 S fázis (DNS szintézis) 2 replikációs villa (replikációs buborék) primáz  RNS primer DNA polimeráz 5’  3’ monomerek: dezoxinukleozid trifoszfátok leading (vezető) és lagging (elmaradó) szál primer kivágása ligáz szemi-konzervatív 2 replikációs villa (replikációs buborék) primáz  RNS primer DNA polimeráz 5’  3’ monomerek: dezoxinukleozid trifoszfátok leading (vezető) és lagging (elmaradó) szál primer kivágása ligáz szemi-konzervatív Azonos DNS molekulák

34 A hisztonkorongok elrendeződésének két modellje =

35 End replication problem és a megoldás = telomeráz

36

37 Protoonkogének és tumor szupresszor gének termékei A sejtciklust serkentik gátolják Cdk-k, ciklinek, pRb, CKI-k növekedési faktorok stb. (ras gyakori) (p21, p53 stb) Tumor szupresszor protoonkogén

38 A sejtciklust szabályozó gének szerepe a tumorok kialakulásában protoonkogének Tumor szupresszor

39 A p53 központi reguláló szerepe

40 A p53 szabályozása és működése p21 Ubiquitin ligáz

41 Protoonkogének és tumor szupresszor gének a humán kromoszómákon

42 A sejtciklust szabályozó gének konzervatívak, univerzálisak

43 Fehérjék csoportjai, amelyek a sejtek növekedését szabályozzák. Mutációjuk oka lehet a tumorok kialakulásának.

44 Knudson hipotézise a tumor szupresszor gének szerepéről a tumorok kialakulásában Két találat teória, LOH = loss of heterozygosity T T

45 Retinoblasztoma Kisgyermekkorban a retinában kialakuló tumor Oka az RB1 gén csíravonalbeli mutációja Kb. fele öröklődő és a fele sporadikus

46 Li-Fraumeni szindróma Oka a p53 mutáció Öröklődő – fiatalkori tumorok (emlő, agy, sarcoma, akut leukémia)

47 A tumorok jellemző tulajdonságai

48 A vastagbél rák kialakulásához is sok mutáció vezet Adenomatous polyposis coli

49 Wnt fehérjék – konzervatív morfogének, sejt differenciálódás, polaritás, embrionális fejlődés, tumorok

50 Hepatocarcinoma kialakulása

51 Centroszóma ciklus

52 A centroszóma (MTOC) és a centriolumok szerkezete mikrotubulusok centriolumok  tubulin gyűrűk

53 Centroszóma ciklus Cdk2+Ec Cdk1+Bc (MPF) Cdk2+Ac S G1G2 M eltávolodás duplikálódás szétválás

54 Tumorokban gyakori az atípusos mitózis (tripoláris) Három centroszóma

55 M fázis

56 DNA (blue), microtubules (red) nuclear envelope marker (green) Interphase metaphase telophase anaphase Nagy változások az M fázisban

57 M-fázis promoting faktor aktiváció Cdk ciklinAktiváló kináz Gátló kináz MPFi MPFa foszfatáz

58 Néhány MPF szubsztrát nukleáris lamina laminjai  magmembrán szétesése Golgi membránban GM130 (COPI borított vezikulum dokkoló fehérje)  Golgi is vezikulumokra esik szét kondenzin  kromoszóma kondenzáció (H3 hisztont egy másik kináz foszforilálja) MAP-ok  mitotikus orsó kialakulása foszfatáz (+ feedback) APC (anaphase promoting complex)  aktiváció miozin  inaktiváció nukleáris lamina laminjai  magmembrán szétesése Golgi membránban GM130 (COPI borított vezikulum dokkoló fehérje)  Golgi is vezikulumokra esik szét kondenzin  kromoszóma kondenzáció (H3 hisztont egy másik kináz foszforilálja) MAP-ok  mitotikus orsó kialakulása foszfatáz (+ feedback) APC (anaphase promoting complex)  aktiváció miozin  inaktiváció

59 A mitózis fázisai Interfázis korai profázis késői profázis prometafázis Metafázis korai anafázis késői anafázis késői telofázis A metafázisban működik az M ellenőrzési pont.

60 Magmembrán szétesése Laminok foszforilációja MPF Foszforilált A és C lamin Foszforilált B lamin a magmembrán vezikulumokon Profázis Interfázis

61 DNS-től a kromoszómáig A DNS kondenzációját a kondenzin foszforilációja indítja el. telomérák

62 Kohezin Kondenzin Cornelia de Lange szindróma

63 Kohesin és kondenzin Smc = structural maintance of chromosome + egyéb proteinek

64 A centroméra és a kinetokor nem ugyanaz

65 A kinetokor régió szerkezete és kimutatása

66 Scleroderma Autoimmun betegség – kinetochor elleni autoantitestek

67 Mitotikus orsó (metafázis) polar asztrális kinetokor poláris mikrotubulusok

68 A mitózis fázisai Interfázis korai profázis késői profázis prometafázis Metafázis korai anafázis késői anafázis késői telofázis Ha metafázisban (M ellenőrzési pont) minden kromatidához megfelelő módon kapcsolódnak kinetochor mikrotubulusok, a sejt folytatja a mitózist…

69 Anafázis promoting komplex (APC) APC = ubiquitin ligáz  poliubiquitinált fehérjék  proteaszóma MPFa (M fázis elején)  APC (anafázis elején) szekurin lebomlás B ciklin lebomlás  szeparáz MPFi   ? kohezin MPF szubsztrátok defoszforilálása Anafázis, citokinézis

70 APC hatása kohesin leválása testvér kromatidák szétválása (anafázis) proteasome

71 Anafázis (Kinetochor MT depolimerizáció – no ATP) (Poláris MT polimerizáció és sliding)

72 Miozin II változása a sejtciklusban

73 C i tokin éz is (aktin és miozin II)

74 Citokinézis – kontraktilis gyűrű aktin miozin

75 Citokinézis (SEM,TEM)

76 Regulációs stratégiák az emlős sejtciklusban + szubsztrát Szubsztrát-PO4 Cdk ciklin transzkripció transzláció  proteolízis  CKI-k  Aktiváló kináz  Gátló kináz foszfatáz CKI-k  proteolízis 

77 Hogyan működnek az ellenőrzési pontok? G1 G2 M DNS sérülés szabad kinetokor nem teljes replikáció érzékelő protein kinázok közvetítő effektor s e j t c i k l u s m e g á l l í t á s a

78

79 A DNS sérülés érzékelése p53 foszforiláció p21 transzkripció Cdk2-Ec gátlás No S fázis G1 ellenőrzési pont Protein kináz érzékelő közvetítő effektor

80 Ataxia telangiectasia (ATM) Rendkívül sokféle, sok szervet érintő tünet együttes sugár érzékenység és tumorok kialakulása

81 G2 ellenőrzési pont ATR Protein kináz érzékelő közvetítő effektor

82 BRCA (breast cancer) szerepe a DNS sérüléseinek a kijavításában Mutációjuk – emlő és petefészek tumorokban

83 M-ellenőrzési pont APC APC Cdc20 Minden kinetochorhoz kapcsolódik MT Van szabad kinetochor

84

85 Egyéb kinázok a sejtciklus szabályozásában

86 Polo szerű kinázok (Plk1) szerepe az M-fázisban Plk inhibitorok – (BI2536, GSK461364, ON-01910, HMN-214) – I-II fázisú klinikai kipróbálás Plk1 lokalizáció

87 Aurora kináz A sötét kék, Aurora kináz B narancs

88


Letölteni ppt "A sejtciklus és szabályozása. A sejt teória kialakulása Omnis cellula e cellula (minden sejt egy másik hasonló létező sejtből származik) 1858. Matthias."

Hasonló előadás


Google Hirdetések