Biologia Applicata - Appunti, Slides e Schemi libro

MECCANISMI CHE PORTANO AL RILASCIO DEL CITOCROMO C DAL MITOCONDRIO

L’interruttore che causa la fuoriuscita del citocromo C è una classe di proteine situate sulla

membrana; fanno parte della famiglia di proteine BCL-2. Una di queste proteine che appartengono

a questa famiglia è un protoncogene, è una molecola che se è presente ad alti livelli previene la

morte cellulare, inibisce il rilascio del citocromo C dal mitocondrio. BCL-2 agisce modulando la

funzione di altre due proteine della stessa famiglia che invece stimolano la morte. La terza famiglia

è così composta:

- BCL-2 con funzione anti-apoptotica, i membri di questa famiglia comprendono quattro

domini proteici BH

La seconda famiglia ha funzione pro-apoptotica, stimola l’apoptosi, e ha due sottogruppi:

1. Il primo sottogruppo è costituito dai domini BH 1, BH 2, BH 3 e può costruire dei canali

che aprono la membrana esterna del mitocondrio permettendo la fuoriuscita del citocromo

C. la formazione di questi canali è impedita da BCL-2. Se c’è tanto BCL-2 i canali non si

formano perché BAX e BAK non riescono a trovarsi e formare un canale perché ciò è

impedito da BCL-2.

2. Il secondo sottogruppo è costituito da domini BH 3-only protein, questo spiazza le molecole

di BCL-2, le sequestrano e quindi BAX e BAK possono interagire tra di loro e formare dei

canali (in condizioni standard BAX e BAK non si trovano). Gli altri membri del sottogruppo

BH 3-only protein non devono essere per forza fatte apposta perché sono costantemente

presenti nella cellula ma rimangono inattive. Un esempio è BAD che rimane inattivo grazie

alla fosforilazione di AKT (che è il segnale più usato dalle cellule per mantenere la

sopravvivenza cellulare, è una serotonina tirosin chinasi), quindi se è inattivo BAD non

posso sequestrare BCL-2 e quindi non fa morire la cellula. Un’altra BH 3-only protein è

PURA NOXA, la cui espressione è indotta da P53, un fattore di trascrizione.

AKT non agisce solo su BAD ma anche su altre molecole, ad esempio può bloccare l’attivazione

della caspasi 9 o di altre proteine con funzione pro-apoptotica.

La via estrinseca evoca la intrinseca tramite un BH 3-only protein detto BID che viene

 

attivato solo quando viene tagliato dalla caspasi 8 (caspasi regolatrice della via estrinseca),

quando BID si attiva può sequestrare BCL-2 e in modo indiretto la via estrinseca attiva la

intrinseca ma non viceversa.

Le cellule hanno multipli controlli per non far attivare apoptosi accidentali:

- Mantengono le caspasi inattive

- 1° livello di controllo: Esistono proteine che inibiscono le caspasi dette IAPs che legano le

caspasi e ne impediscono le interazioni con il substrato. Quando una caspasi si attiva può

essere inibita, sempre che non superi un livello limite dove poi parte un processo

irreversibile su cui non si può far più nulla

- 2° livello di controllo: se ci sono tante proteine IAP e io volessi attivare le caspasi, la cellula

insieme al citocromo C rilascia le proteine SMAC che sequestrano IAP e il processo può

partire

APOPTOSI: è un processo attivo che deve sovrapporsi a tanti comportamenti che la cellule tiene

per mantenersi viva e che sono:

- Mantenere alti i livelli di BCL-2 grazie ai fattori di crescita

- Le vie di segnalazione stimolano AKT, questo agirà come processo anti-apoptotico che

mantiene inattive BH 3-only protein

- I fattori di crescita sono implicati nelle inattivazioni di proteine anti-IAP

- Le proteina BAD sono bloccate

- Si ha l’inattivazione delle proteine pro-apoptotiche

Pathway della PI3-CHINASI (PI3K) vedi slides



AKT stimola la sopravvivenza cellulare e il metabolismo cellulare. In maniera indiretta può anche

stimolare P53.

DOMANDA ESAME: “Parla dei punti di controllo del ciclo cellulare e quali sono gli stimoli

importanti per superare questi checkpoint”

1. FASE G1 e S: gli stimoli sono i nutrienti e i fattori di crescita

La fase S inizia, e se inizia non si ferma più

2. FASE G2 e M: controlla se la replicazione del dna è avvenuta in modo corretto e senza

mutazioni

3. Tra METAFASE e ANAFASE: controllo del corretto attaccamento dei cromosomi al fuso

mitotico e che siano perfettamente allineati

DOMANDA ESAME: “A che servono le cicline?” e Cicline sono una famiglia di proteine che



interessano la progressione del ciclo cellulare. Una ciclina forma complessi con

l’enzima CDK (Chinasi ciclina-dipendente) che attiva la funzione chinasica dell’enzima. Le cicline

sono così chiamate dacché la loro concentrazione varia ciclicamente durante il ciclo cellulare; la

loro produzione e degradazione è necessaria per dirigere la progressione dei differenti stadi del

ciclo. Quando la concentrazione di ciclina è bassa essa si stacca da CDK facendo sì che la

conformazione della proteina renda non funzionale il sito attivo.

Ci sono molte diverse cicline che sono attivate in momenti differenti del ciclo cellulare e che

permettono a CDK (anch’essi numerosi e diversi) di fosforilare particolari substrati. Tuttavia, ci

sono anche cicline cosiddette “orfane” che non vengono riconosciute da una CDK complementare.

Per esempio la Ciclina F è una ciclina orfana che però è essenziale al passaggio da G a M.

2

Espressione (concentrazione, in ordinata) delle varie cicline durante le fasi del ciclo cellulare:

rosso=Ciclina D; verde=Ciclina E; blue=Ciclina A; giallo=Ciclina B

La Ciclina D legata alle CDK4 e 6, durante la fase G , attivata dal segnale di un fattore di crescita

1

via Ras, fosforila, nel nucleo,Rb, che prima inibiva il fattore di trascrizione EF2, rendendo libero

quest'ultimo, in questo modo EF2 può dare inizio ad una serie di trascrizioni (e poi traduzioni) che

producono proteine necessarie alla progressione da G a S, come, ad esempio, un’altra ciclina,

1

la Ciclina E; anch’essa, attraverso il legame con CDK2, parteciperà alla foforilazione di Rb.

In modi paralleli agisce la Ciclina A, unita a CDK2, per far procedere la fase S, che a sua volta

indurrà la produzione di Ciclina B.

La Ciclina B, è la cosiddetta ciclina mitotica. Infatti la concentrazione di Ciclina B (che lega CDK1)

e l’attivazione del complesso stesso CDK1-ciclina B cresceranno fortemente a partire dalla fine della

fase S per tutto G fino all’inizio della mitosi (fase M), quando calerà drasticamente a causa della

2

degrazione. Il complesso di CDK e Ciclina B è chiamato Mitosis promoting factor(MPF)

ovvero fattore che promuove la mitosi.

Tutte le cicline sono degradate dai proteosomi grazie al processo ubiquitinazione.

Oppure ascolta registrazione 11/11 ora 1.10



DOMANDA ESAME: “Quali sono gli inibitori della CKI: P21 e P27 questi inibiscono l’interazione



del complesso ciclina-CDK, inibiscono la sua attività ma il complesso resta integro. P21 è un gene

target di P53, la sua espressione viene indotta da P53. Tramite P21, P53 può indurre quiescenza

cellulare

DOMANDA ESAME: “Cos’è MDM2?” è un enzima ubiquitina-ligasi che agisce su P53 e lo

destabilizza

Fasi della fase M:

- Mitosi: divisione dei nuclei (duplicazione del nucleo)

- Citocinesi: divisione della cellula in due cellule figlie

Tutto ciò che non è fase M è detta interfase

La divisione cellulare: mitosi e meiosi

La divisione cellulare nei procarioti è un processo relativamente semplice: in esso due cromosomi

figli si attaccano in due punti diversi sulla parte interna della membrana cellulare. Quando la

membrana si allunga, i cromosomi si separano; la membrana si ripiega verso l'interno e s 424h73e i

forma una nuova parete cellulare, completando così la divisione delle due cellule figlie. Negli

eucarioti la divisione cellulare è più complessa, in quanto gli eucarioti contengono una grande

quantità di materiale genetico organizzato in un certo numero di cromosomi differenti. Le cellule in

divisione passano attraverso una determinata sequenza di crescita e di divísione cellulare

conosciuta come ciclo cellulare.

Il ciclo è costituito da:

- fase G1 durante la quale aumentano le molecole e le strutture citoplasmatiche;

- fase S, durante la quale si duplicano i cromosomi;

- fase G2, in cui inizia la condensazione dei cromosomi e l'assemblaggio delle speciali

strutture necessarie alla mitosi e alla citodieresi;

- mitosi, in cui i cromosomi duplicati vengono suddivisi tra i due nuclei figli;

- citodieresi, in cui si divide il citopiasma e la cellula dà origine e a due cellule figlie.

Le prime tre fasi del ciclo cellulare sono dette, nel loro insieme, interfase. La regolazione del ciclo

avviene durante l'ultima parte della fase G1, e coinvolge un certo numero di fattori interagenti.

Quando la cellula è in interfase i cromosomi sono visibili solo come sottili filamenti di materiale

filiforme (cromatina).

Quando inizia la mitosi diventano visibili al microscopio ottico i cromosomi che si sono

condensati e duplicati precedentemente durante la fase S. In questi primi stadi della mitosi i

cromosomi sono formati da coppie di cromatidi identici tenuti uniti dal centromero.

Contemporaneamente, si forma il fuso: nelle cellule animali si forma tra i centrioli man mano che

essi si separano. Nelle cellule sia animali sia vegetali la struttura del fuso è formata di fibre che si

estendono dai poli verso il piano equatoriale della cellula; altre fibre sono attaccate ai cromatidi

all'altezza dei cinetocori, strutture proteiche associate ai centromerí.

La profase termina con la rottura della membrana nucleare e la scomparsa dei nucleoli.

Durante la metafase le coppie di cromatidi, manovrate dalle fibre del fuso, si portano verso il

centro della cellula; al termine della metafase sono disposte sul piano equatoriale.

Durante l'anafase le coppie di cromatidi si separano e ogni cromatidio, ora un cromosoma

indipendente, si muove verso uno deì due poli opposti.

Durante la telofase intorno a ogni gruppo di cromosomi si forma una membrana nucleare.

Il fuso comincia a scomparire, i cromosomi si despiralizzano e diventano di nuovo distesi e diffusi e

i nucleoli ricompaiono.

Nelle cellule animali la citodieresi è prodotta da una strozzatura della membrana cellulare posta tra

i due nuclei. Nelle cellule vegetali il citoplasma è suddiviso grazie alla fusione di vescicole che

formano la piastra cellulare, all'interno della quale è successivamente costituita la parete cellulare.

In entrambi i casi il risultato è la produzione di due nuove cellule separate. In seguito alla mitosi

ogni cellula riceve una copia esatta del cospicuo materiale genetico della cellula madre e, in

seguito alla citodieresi, r