Riassunto esame Biologia generale, Prof. Talesa Vincenzo, libro consigliato Biologia e Genetica, De Leo, Fasano e Ginelli

FOSFORILAZIONE=INTERRUTTORE PER IL PASSAGIO DA UNA FASE ALL'ALTRA DEL CICLO CELLULARE

I recettori tirosina chinasi sono coinvolti nei seguenti processi:

• Controllo della crescita
• Riconoscimento Cellula-cellula
• Controllo del ciclo cellulare
• Risposta immunitaria
• Sviluppo
• Differenziazione

La capacità di riprodursi per le cellule è alla base del mantenimento della specie, gli scienziati quindi iniziarono ad osservare le cellule durante l'evento della divisione cellulare e compresero che esiste un ciclo, detto ciclo cellulare. All'interno della sua vita la cellula modifica morfologicamente il proprio nucleo, infatti osservandolo possiamo vederlo filamentoso o bastoncellare. Come avvenisse la divisione cellulare non era ben chiaro in passato, quindi si iniziò a sperimentare, un ruolo fondamentale lo ebbero i PEG, scoperti negli anni 70, molecole in grado di indurre una fusione cellulare, mettendo in contatto le due membrane. Quindi

Si poté ibridare le cellule, prendendole in due momenti distinti del ciclo cellulare.

Esperimento I: presero una cellula in evidente divisione cellulare ed una cellula con un nucleofibroso, in G1 quindi lungi dall'iniziare la mitosi, le misero in contatto grazie ai PEG e si osservò che mentre la cellula in mitosi continuava il suo processo di divisione indisturbata, la cellula in G1 velocizzava tutti i processi cellulari e incorreva in una condensazione della cromatina precoce, prima ancora di aver reduplicato il DNA.

Esperimento II: Si ibridarono una cellula che stava reduplicando (S) e una mitotica, quest'ultima induceva la cellula in S a condensare prematuramente il materiale genetico. Si dedusse che nella cellula mitotica c'erano fattori che permettevano la condensazione della cromatina.

Esperimento III: si aggiunse il citoplasma di una cellula in M in un ovocita non maturo, questo iniziò la fase M.

Andrea Florean: Biologia generale, modulo Citologia

aggiungendo il citoplasma di una cellula in interfase ad un ovocita invece nulla accadeva. Una grande importanza inoltre la ebbero le colture sincrone, dove si riusciva ad ottenere solo cellule allo stesso stadio del ciclo cellulare. Si concluse con le ibridazioni che la cellula con lo step più avanzato forzava l'altra cellula a "stargli al passo" nel ciclo cellulare, biologicamente questo si traduce con il fatto che dovevano esistere molecole prodotte due cellule che stimolavano ogni fase del ciclo cellulare. Durante le fasi del ciclo cellulare pocanzi descritte, ci sono molecole che inducono il passaggio di fase, osservandole si vide che queste non sono sempre attive, bensì vengono immediatamente allontanate dalla cellula dopo aver svolto la loro funzione, sono proteine e vengono dette cicline, proprio per il fatto che la loro presenza determina un ciclo, vengono richiamate nella cellula ciclicamente. Le cicline influenzano il ciclo cellulare.

attivando le chinasi (ciclina dipendente) CDKche vanno a fosforilare, quindi attivare le proteine necessarie per il passaggio da una fase all’altra,in modo specifico per ogni fase, in particolare ogni passaggio avrà bisogno di un effetto biologicodiverso, quindi di una chinasi diversa, che andrà ad operare su proteine specifiche. L’MPF (fattoredi promozione della maturazione G2-M) è un complesso composto dalla ciclina (regolativa) e dallaCDK (catalitica), ma la presenza di ciclina non è sufficiente per l’attivazione del complesso. Le proteinchinasi sono presenti in tutte le fasi del ciclo, sono regolate tramite CAK (cdk activating kinase) eCdc25 che hanno attività attivatrice, Wee1 che invece inibisce il complesso. 43Andrea Florean: Biologia generale, modulo CitologiaDopo che nasce, la cellula deve prepararsi ad affrontare la divisione, crescendo di superfice,aumentando il metabolismo e sintetizzando tutti i fattori necessari, ogni

fattore ha un punto di controllo. La presenza di nutrienti, un giusto accrescimento, un metabolismo efficiente sono parametri necessari ma non sufficienti perché avvenga la divisione cellulare, alcune cellule superspecializzate come i neuroni infatti rimarranno sempre in G nel corso della vita dell'organismo, questo stato viene definito di quiescienza (G0, GZ). Quando la cellula reduplica il suo DNA compie un atto irreversibile, una volta che reduplica il DNA, deve poi attuare la divisione cellulare, questo sta alla base del fatto che esistano molti meccanismi di controllo in tutti i momenti di un ciclo cellulare. 3 check point: - G1-S DNA integro (per poi reduplicarlo) - G2-M (che DNA si sia reduplicato correttamente) - M (da metafase a citodieresi) allineamento zona equatoriale. I fattori di crescita sono molecole (messaggeri, ormoni, ligandi) che si legano a recettori specifici sulla superficie della membrana gli RTK, una volta attivati si autofosforilano incrociati le tirosine.ereclutano proteine che si legano al recettore che attiva le Ras, in particolare la Ras è inattiva quando è legata con GDP e attiva in GTP. La Ras è una specie di proteina G che produce secondi messaggeri, in particolare quando è nella forma GTP attiva le MAPK (MAP chinasi), che attivano altre proteine per la progressione del ciclo cellulare: Le cicline. ⁴⁴Andrea Florean: Biologia generale, modulo Citologia Fattori crescita—RecettorTirosinKhinase---RAS(G-protein) ---Mapk--Cicline--- MPF--- transizione di fase nel ciclo cellulare Oncogeni e cancro Ci sono geni che devono essere attivati per il ciclo cellulare, questi geni più sensibili per l'omeostasi (se qualcosa andasse storto) sono raggruppati in una famiglia, i protooncogeni, se si attivano nel modo corretto, garantiscono la normale proliferazione delle cellule e quindi la massima funzionalità del tessuto per l'organismo. Quando i protooncogeni sono alterati, o vengono attivati in

Un momento non idoneo, possono diventare oncogeni, che danno vita a cellule tumorali, dopo una trasformazione neoplastica, la cellula da origine ad un clone patogeno che avrà un comportamento non ordinario, quindi pericoloso. Ad esempio, le cellule solitamente cercano di occupare tutta la superfice disponibile, fino al riempimento dello spazio vuoto, per poi terminare di dividersi, le tumorali invece, una volta avere occupato lo spazio disponibile, continueranno a dividersi invadendo altri tessuti; questo accade perché le tumorali non sono più sensibili al meccanismo di inibizione da contatto. (Andrea Florean: Biologia generale, modulo Citologia)

Per coltivare delle cellule c'è bisogno di un "terreno fertile", infatti una cultura cellulare per permettere la proliferazione, deve essere composta da nutrienti, antibiotici, e fattori crescita. La mutazione degli oncogeni come già accennato porta complicazioni e può

rappresentare un ostacolo per l'omeostasi globale dell'organismo. Una cellula nel suo normale stato aspetta i fattori di crescita (e quindi deve aver superato tutti i punti di controllo) per potersi dividere, la cellula tumorale è sconnessa dalle regolazioni esterne in generale. Oltre gli oncogeni (che sono propulsivi), esistono anche geni che riescono a mettere un freno al ciclo cellulare, gli oncorepressori, quando questi lavorano nel modo corretto la cellula è in grado di risolvere i danni al genoma nel percorso o di uccidersi per apoptosi, il problema è che anche gli oncorepressori possono mutare, così facendolasciando la cellula scoperta da controllo fondamentale. Colon A di un paziente non malato, colon B paziente malato (il tumore al colon è legato al gene APC). Quella poraccia della Lacks. Analisi istologica della progressione metastatica in un topo nell'arco di un anno. Un onco soppressore è la proteina del Neuroblastoma, quando viene

fosforilata si stacca dal fattore di trascrizione, la P53 è una proteina guardiano del genoma, se c'è un danno (che può essere causato da radiazioni o fattori esterni, ragazzi mettete sempre la crema) attiva l'ATM, un sensore molecolare, che attiva la CHK2 che fosforila la CD25 (sub-unità regolativa del MPF), che porta all'arresto del ciclo cellulare. Quando arriva la p53 e non trova danno normalmente viene rimossa dal mdm2 e degradata, quando c'è il danno invece la p53 fosforilata entra nel nucleo e inizia a sintetizzare il fattore di trascrizione per le p21, che bloccano il ciclo, in questo caso, come già detto, si ripara l'errore o la cellula deve programmare la propria morte. Quando la p53 non svolge correttamente il suo lavoro il ciclo non si arresta, e quindi si verifica il tumore.

Andrea Florean: Biologia generale, modulo Citologia

Le cellule tumorali divengono immortali, non rispondono più agli stimoli

apoptosi quando si formano culture cellulari, normalmente dopo all'incirca 20/30 cicli la proliferazione si interrompe, nelle tumorali da una cellula madre possono proliferare un numero di generazioni potenzialmente illimitate (ne sa qualcosa Henrietta Lacks, il suo tumore è usato da sessant'anni nei laboratori di ricerca, HeLa).

L'apoptosi, la morte cellulare programmata costituisce un argomento particolarmente interessante per la ricerca, infatti se si riuscisse ad indurre con un farmaco, l'apoptosi esclusiva delle cellule tumorali, si riuscirebbe a curare il cancro senza effetti collaterali. Questo processo produce cambiamenti di morfologia, il materiale del nucleo viene frammentato in modo ordinato, dove si può vedere l'unità della cromatina (circa 200 nucleotidi), le reazioni sono guidate dalla proteasi e dalla caspasi, che iniziano l'apoptosi attivando le proteine che tagliano il DNA e tutto il resto.

L'apoptosi può

essere estrinseca ovvero recettoriale o intrinseca, nei mitocondri è il citocromo c (che normalmente ha altre funzioni) ad attivare le caspasi e quindi indurre l'apoptosi.

La mitosi e la meiosi

Una cellula che si deve dividere reduplica il proprio materiale genetico nella fase S dell'interfase, nella mitosi si osserva la spiralizzazione dei cromosomi che si posizionano ai poli opposti del nucleo, infine il nucleo viene diviso. Dopo la mitosi c'è la citocinesi, ovvero divisione delle membrane plasmatiche a seguito della spartizione degli organelli. Dopo la reduplicazione c'è la condensazione della cromatina e la sintesi dei centrioli, si forma il fuso mitotico e i due centrioli si posizionano ai poli opposti della cellula, quindi l'involucro nucleare incomincia a sparire e i cromosomi iniziano ad allinearsi al centro della cellula, ogni cromosoma è agganciato ai microtubuli del fuso. I cromatidi fratelli si staccano al livello dei loro