Ciclo cellulare e suo controllo - Appunti con immagini

A

ttività​ ​complessi​ ​ciclina-CDK​ ​ ​ ​momenti​ ​temporali​ ​che​ ​corrispondono​ ​a​ ​picchi​ ​di​ ​ciclina​

​corrispondenti​​ ​​a​​volte​​va​​a​​0​​ ​​quindi​​c’è​​interruttore​​che​​accende​​e​​spegne​​presenza​​di​

​cicline-CDK​

​

A

ttivazione​ ​ ​ ​quando​ ​ciclina​ ​corrispondente​ ​comincia​ ​ad​ ​essere​ ​sintetizzata​ ​si​ ​forma​

​eterodimero​​ ​​in​​questa​​forma​​non​​attivo​​ ​​necessita​​di​​3​​step​​per​​essere​​attivato​

​1)​ ​Aggiunta​​P​​attivatore​​ ​​chinasi​​attivatrice:​​CAK​

​2)​ ​Aggiunta​​P​​inibitore​​ ​​chinasi​​inibitrice:​​WEE1​

​3)​ ​Rimozione​​P​​inibitore​​ ​​fosfatasi:​​Cdc25​

​Solo​​così​​funzionante.​​Nell’aggiungere​​P​​chinasi,​​nel​​rimuovere​​P​​fosfatasi​​ ​​garantisce​​che​

​attivazione​​avvenga​​solo​​quando​​necessario​

​A​ ​questo​ ​punto​ ​complesso​ ​in​ ​grado​ ​di​​fare​​feedback​​positivo​​su​​fosfatasi,​​potenziandola​​+​

​feedback​​negativo​​su​​WEE1​

​

D

egradazione​​ ​​una​​volta​​arrivati​​a​​plateau​​si​​torna​​a​ ​0​

​●​ ​Per​ ​attività​ ​intrinseca​ ​dei​ ​complessi​ ​ ​ ​in​ ​grado​ ​di​​attivare​​la​​propria​​ubiquitinazione​​ ​

​indirizzo​ ​a​ ​degradazione​ ​nel​ ​proteasoma​ ​ ​​ubiquitinazione​​delle​​cicline,​​degradate​​ ​

​rimangono​​solo​​CDK​

​●​ ​Spegnimento​​garantito​​anche​​da​​presenza​​di​​inibitori​​della​​CDK​ ​(CKI)​​ ​​di​​varia​​natura,​

​es.​​p21,​​p27.​​Inibitori​​presenti​​e​​possibile​​attivarli​​durante​​tutto​​ciclo​​cellulare,​​es.​​in​​caso​

​di​​danno​​a​​DNA​

​Superamento​​check-point​ ➡

​1.​ P

​ unto​ ​di​ ​Start​ ​/​ ​restrizione​ ​ ​ ​restare​ ​in​ ​fase​ ​G1​ ​o​ ​iniziare​ ​fase​ ​S​ ​ ​ ​2​ ​controlli,​

​esterno​​e​​interno​

​

a

.​ ​Mondo​​esterno​

​Possibile​ ​prendere​ ​frammenti​ ​di​ ​tessuti​ ​e​ ​far​ ​crescere​ ​le​ ​cellule​ ​della​ ​biopsia​ ​stessa​ ​in​

​apposite​ ​superfici​ ​ ​ ​affinché​ ​crescita​ ​avvenga,​ ​necessario​ ​aggiungere​ ​siero,​ ​di​ ​solito​ ​da​

​animali.​

​Qua​ ​contenuti​ ​mitogeni​ ​=​ ​fattori​ ​di​ ​crescita​ ​ ​ ​proteine​ ​che​ ​muovendosi​ ​nel​ ​torrente​

​circolatorio​​arrivano​​a​​cellule​​bersaglio​​stimolandole​​a​​crescere​​ ​​cellule​​che​​crescono​​fino​​a​

​quando​​non​​si​​toccano​​strettamente​​ ​​inibizione​​da​​contatto​​(tranne​​cellule​​tumorali)​

​

E

sempio​ ​di​ ​mitogeno:​ ​PDGF​ ​ ​ ​molecola​ ​che​​arriva​

​da​ ​esterno​ ​deve​ ​dire​ ​all’interno​ ​che​ ​è​ ​arrivata​ ​ ​

​cellula​ ​ha​ ​membrana,​ ​se​ ​molecola​ ​che​ ​arriva​ ​da​

​esterno​​è​​lipide​​come​​ormone​​passa​​tranquillamente​

​membrana,​ ​se​ ​invece,​ ​come​ ​in​ ​PDGF,​ ​molecola​ ​è​

​proteina​ ​non​ ​riesce​ ​a​ ​passare,​ ​selettivamente​

​permeabile​ ​ ​ ​recettori​ ​in​ ​grado​ ​di​ ​attivarsi​ ​per​

​segnalare​ ​che​ ​PDGF​ ​arrivato​ ​=​ ​trasduzione​ ​del​

​segnale​ ​ ​ ​trascrizione​ ​CDK4,​ ​6,​ ​Ciclina​ ​D​ ​=​

​complessi​ ​ciclina-CDK​ ​di​ ​fase​ ​G1​ ​ ​ ​in​ ​grado​ ​di​

​aggiungere​ ​gruppi​ ​fosfato,​ ​fosforilare​ ​proteine​

​bersaglio:​ ​proteine​ ​retinoblastoma​ ​(pRb​ ​ ​ ​fattore​ ​di​

​trascrizione​ ​=​ ​molecole​ ​in​ ​grado​ ​di​ ​legarsi​ ​a​

​promotore​​di​​un​​gene​​e​​accenderne​​trascrizione).​

​In​ ​condizioni​ ​basali​ ​non​ ​attivo,​ ​lega​ ​E2F​ ​e​ ​blocca​

​trascrizione​ ​geni​ ​ ​ ​quando​ ​complesso​ ​ciclina-CDK​

​attivo,​ ​in​ ​grado​ ​di​ ​fosforilare​ ​pRb,​ ​che​ ​non​ ​più​ ​in​

​grado​​di​​legare​​E2F.​

​Grosso​​impatto​​su​​attività​​trascrizionale​​dei​​geni​​ ​​si​

​attiva​​trascrizione​​geni​​tra​​cui​​c’è​​ciclina​​E,​​che​​attiva​​complessi​​ciclina​​CDK2​​di​​fase​​S,​​dà​

​avvio​​a​​passaggio​​a​​fase​​S​

​

b

.​ ​Fattori​​interni​

​Per​​valutare​​qualità​​di​​DNA​​ci​​sono​​sensori​​che​​scorrono​​sopra​​e​​valutano​​se​​DNA​​integro​​ ​

​ATM​​(attivato​​soprattutto​​da​​rotture​​a​​doppio​​filamento​​quindi​​in​​G0​​e​​G1)​​e​​ATR​​(soprattutto​

​in​ ​G2​ ​e​ ​M).​ ​Se​ ​rilevano​ ​danno​ ​attivano​ ​effettori​ ​ ​ ​fanno​ ​sì​ ​che​ ​cellula​ ​decida​ ​se​​riparare​

​danno​​o​​andare​​incontro​​a​​morte​​cellulare.​

​

A

vviene​ ​grazie​ ​a​ ​p53​ ​ ​ ​proteina,​ ​trasduttore​ ​ ​​altamente​​pleiotropica​​(in​​grado​​di​​attivare​

​molte​​risposte​​cellulari)​​e​​anche​​attivata​​da​​molti​​stimoli​

​p53​ ​ ​ ​proteina​ ​lunga​ ​con​ ​molti​ ​domini,​ ​le​ ​attribuiscono​ ​caratteristiche,​ ​es.​ ​dominio​ ​di​

➡

​transattivazione.​ ​Quando​ ​sintetizzato​ ​dominio​ ​di​ ​legame​ ​a​ ​DNA​ ​ ​ ​attribuisce​ ​capacità​ ​di​

​legare​ ​sequenze​ ​di​ ​DNA​ ​in​ ​corrispondenza​ ​di​ ​sequenza​ ​che​ ​appartiene​ ​a​ ​gene​ ​Mdm2​ ​ ​

​quando​ ​p53​ ​lega​ ​questa​ ​sequenza,​ ​si​ ​forma​ ​RNA​ ​e​ ​tanta​ ​proteina​ ​Mdm2​ ​ ​ ​è​ ​in​​grado​​di​

​legare​ ​p53​ ​e​ ​indurre​ ​a​ ​degradazione​ ​aggiungendo​ ​residui​ ​di​ ​ubiquitina​ ​ ​ ​livelli​ ​di​ ​p53​

​normalmente​​tenuti​​bassi​

​

S

e​ ​danno​ ​a​ ​DNA​ ​ ​ ​ATM​ ​attiva​ ​chinasi​ ​Chk2​ ​che​ ​fosforilano​ ​p53​ ​bloccando​ ​dominio​ ​che​

​sarebbe​​ubiquitinato,​​rendendolo​​stabile​​ ​​Mdm2​​in​​questo​​caso​​non​​in​​grado​​di​​legare​​p53​

​fosforilato​ ​ ​ ​p53​ ​quindi​ ​si​ ​accumula,​ ​agendo​ ​anche​ ​come​ ​fattore​ ​di​ ​trascrizione​ ​di​ ​alcuni​

​geni,​ ​come​ ​uno​ ​che​​stimola​​trascrizione​​di​​p21​​=​​inibitore​​CDK​​ ​​ciclo​​cellulare​​bloccato​​e​

​intanto​​trascrizione​​di​​un​​altro​​gene​​=​​BAX​​(gene​​proapoptotico,​​quando​​sintetizzato​​induce​

​cellula​​a​​apoptosi)​ ​Qualora​​complessi​​di​​riparazione​​dei​​danni​​a​​DNA​​(BRCA1​​e​​BRCA2​​→​

​predisposizione​ ​a​ ​tumore​ ​a​ ​seno​ ​e​ ​ovaio​ ​se​ ​modificati)​ ​falliscano​ ​→​

​cellula​ ​cerca​ ​di​ ​tamponare​ ​trasformazione​ ​neoplastica​ ​(che​ ​sfugge​ ​a​

➡

​meccanismi​ ​di​ ​controllo​ ​del​ ​ciclo​ ​cellulare)​ ​ ​ ​p21​ ​inibitore​ ​complessi​

​ciclina-CDK​​→​​ciclo​​bloccato​

​

A

TR​ ​in​ ​grado​ ​di​ ​attivare​ ​Chk1​ ​che​​ha​​specificità​​per​​fosfatasi​​Cdc25​

​→​​rimuove​​fosfato​​inibitore​​dal​​complesso​​ciclina-CDK.​​Chk1​​fosforila​

➡

​Cdc25A,​​che​​si​​inattiva​​ ​​non​​vengono​​attivati​​complessi​​ciclina-CDK​

​Nei​​3​​check-point​​isoforme​​A,​​B,​​C​​della​​CDC25​

​A.​ ​Tra​​G1​​e​​S​ ➡

​B.​ ​Tra​ ​G2​ ​e​​M​​ ​​contribuisce​​a​​defosforilazione​​e​​attivazione​​di​

​CDK1​

​C.​ ​Tra​​G2​​e​​M​ ➡

​

F

ase​ ​S​ ​→​ ​controllo​ ​dell’inizio​ ​della​ ​replicazione​ ​del​ ​DNA​ ​ ​ ​differenza​ ​in​ ​procarioti​ ​e​

​eucarioti​​per​​quanto​​riguarda​​organizzazione​​del​​genoma.​

​Eucarioti​ ​singola​ ​molecola​ ​struttura​ ​lineare​ ​→​ ​problema​

​meccanico​ ​a​ ​livello​ ​della​ ​duplicazione​ ​(procarioti​ ​circolare):​

​doppia​ ​elica​ ​DNA​ ​si​ ​deve​ ​denaturare​ ​per​ ​far​ ​avvenire​

​duplicazione​ ​→​ ​parti​ ​variabili​ ​sono​ ​basi​ ​azotate​ ​che​ ​stanno​

​dentro​ ​solco,​ ​se​ ​non​ ​allontano​ ​emieliche​ ​non​ ​riesco​ ​a​​leggere​

​sequenza​ ​nucleotidi.​ ​[In​ ​una​ ​molecola​ ​circolare​ ​sufficiente​

​denaturare​​in​​un​​pto]​

​Nel​ ​DNA​ ​eucariotico​ ​elementi​ ​lineari​ ​+​ ​dimensioni​ ​molto​ ​più​

​grandi​ ​rispetto​ ​a​ ​procarioti​ ​→​ ​se​ ​immaginassi​ ​unica​ ​origine​ ​di​

​replicazione,​ ​fase​ ​S​ ​lunghissima​ ​→​ ​ovviare​​al​​problema:​​su​​ogni​​cromosoma​​lineare​​più​​di​

➡

​un'origin