Ciclo cellulare

Regolazione del ciclo cellulare

DNAfusione cellula S – cellula G2 nucleo G2 non promuove una nuova sintesi di DNAfusione cellula M – cellula G1 nucleo G1 entra in mitosi senza aver duplicato DNA

ATTIVAZIONE Cdk1/ciclina B: sebbene il fattore MPF venga costituito dopo l'accoppiamento della ciclina B, sintetizzata in fase S, con Cdk1, il complesso resta inattivato fino alla fine della fase G2.

Myt1- Wee1: protein-chinasi che con fosforila alcuni residui amminoacidied inibisce l'azione di Cdk1 sebbene questa sia già legata alla ciclina B.

Thr14 e Tyr15: fosforilate, vicine al sito di legame con l'ATP, inibiscono idrolisi di ATP e quindi attività chinasica.

Thr161: fosforilato da CAK, sarebbe in grado di attivare il complesso.

La componente chinasica viene quindi mantenuta inattiva, ma potenzialmente attivabile.

Cdc25: rimuove i gruppi fosfato di Thr14 e Tyr15 lasciando quell'attivatore in Thr161.

Cdc25A: attiva in transizioni G1S e G2M.

Cdc25B: indispensabile nella meiosio1.

Cdc25C: interviene per rimuovere il blocco dell'ingresso in fase Mo determinato da p53 per danni al DNA- Wee1 e Myt1 vengono poi inattivate- Cdc25 fosforilata da PLK1, va ad attivare MPF, che gli fa acquisire piena attività fosfatasica, può rimuovere più velocemente i fosfati su Thr14 e Tyr15.

INATTIVAZIONE Cdk1/ciclina B: inibitori delle Cdk: CDKI. Per garantire l'unidirezionalità del ciclo l'uscita da una fase può richiedere l'eliminazione dei fattori che hanno controllato quella determinata fase. Per ingresso in anafase, non devono esserci problemi in piastra metafasica: Cdc20-APC/C si occupa di ubiquitinare le proteine attive fino alla metafase (in particolare la ciclina B). Degradazione della ciclina B rende inattiva la Cdk1, poi ubiquitina la securina, Cdc20-APC/C degrada ciclina B con bassa enzima che inibisce la separasi.

Efficienza: Cdh1 caderina, si sostituisce a Cdc20, è una e completa la degradazione di tutte le

cicline B. Il complesso resterà poi attivo nella fine dellafase M ed in tutta la fase G1, sarà fosforilato (e quindi inattivato) solamente infase S da Cdk2/ciclina A, e si dissocerà da APC/C.

CDKI/CKIINIBITORI DEI COMPLESSI Cdk/cicline: due classi di (inibitori) chedifferiscono per struttura e specificità:

• INK4: proteine di estrema importanza per ilcontrollo del ciclo
• Cip/Kip: meno specifiche, sono attive in più fasidel ciclo.

COMPLESSI Cdk/ciclina:

• Cdk1/ciclina B: essenziale per superamentoG2M
• Cdk4-6/ciclina D: per superare il punto direstrizione G0
• Cdk2/ciclina E: sintetizzata in G1 tardiva
• Cdk2/ciclina A: attiva duplicazione DNA
• Cdk1/ciclina A: promuove l’entrata in mitosi

Tutte le cicline vengono sintetizzate per attivazione della trascrizione genica,vengono poi demolite tramite il sistema ubiquitina-proteasoma.

CHECK POINT DEL CICLO CELLULARE: punti di controllo che regolano letransizioni in risposta alle condizioni fisiologiche

della cellula, ed in base allapresenza/assenza di specifici stimoli esterni. Consentono anche di verificare lapresenza di danni al DNA. In questi punti si blocca il ciclo cellulare quandoviene identificato un problema, in questo modo la cellula potrà valutare l'entità del problema e prendere provvedimenti.

1. PUNTO DI RESTRIZIONE (uscita da G0): se attività delle Cdk/cicline(in particolare Cdk4-6/ciclina D) è inibita, cellula esce dal ciclo ed entra in(quiescenza cellulare).G0 In ogni caso la cellula può uscire da G0 inseguito all'attivazione di meccanismi molto conservati (non può farlo se èin senescenza). Fattori di crescita agiscono sui recettori di membrana e2 trasmettono il segnale proliferativo all'interno della cellula. Vengonoimmediateattivati fattori di trascrizione che regolano l'espressione diearly genes, Myc - Jun - Fos controllano l'espressione di altri geniche avalle che codificano

Per proteine necessarie alla crescita della cellula (delayed early genes). I geni della risposta precoce vengono attivati prima del superamento del punto di restrizione, mentre i geni della risposta tardiva (late genes) come la ciclina D vengono attivati dopo. La ciclina D fa parte dei delayed early genes, va a legarsi alle Cdk 4-6 e consente l'uscita dal punto di restrizione. Il complesso Cdk4-6/ciclina D ha come bersaglio la proteina pRb.

Il gene onco-soppressore RB produce la proteina pRb, che si associa alla famiglia di fattori di trascrizione chiamati E2F. Se E2F è associato a pRb, è inattivo. Se pRb viene fosforilato sui residui di serina e treonina, perde la capacità di legarsi a E2F che acquisisce piena capacità trascrizionale. E2F rende possibile l'espressione di geni necessari all'ingresso nella fase S, inclusa la ciclina E. Il complesso Cdk2/ciclina E porterà a un defosforilazione di pRb su altri siti, liberando completamente E2F e generando una nuova ondata di trascrizione di geni.

Tra questi la ciclinaA, Cdk1, Cdc25. Cdk2/ciclina E fosforilano istone H1, atto necessario per l'inizio della replicazione del DNA. Via alternativa: Myc attiva l'uscita da G0 in risposta a segnali mitogeni, e si associa con la proteina Max, inducendo la sintesi delle cicline E e D. Può inoltre bloccare la trascrizione di molte CKI e controllare l'espressione di E2F. Non sorprende quindi che, avendo molteplici azioni pro-proliferative, in cellule tumorali la sua concentrazione sia alta. 2) TRANSIZIONE G2→M: vedi capitolo precedente 3) TRANSIZIONE metafase/anafase: 4) controllo "diffuso" in G1, S, G2 del danno al DNA: punti di controllo proteine evitano che danni al DNA vengano tramandati. Nell'interfase, sensori sono capaci di captare i vari danni che possono intercorrere ad una molecola di DNA. a. ATM: coinvolta nel riconoscimento di rotture che avvengono sul doppio filamento (più probabili in G0/G1) b. ATR: coinvolta nel riconoscimento di rotture che avvengono sul singolo filamento.

Riconoscimento della presenza di DNA a filamento (ssDNA) (più probabili in G2)

Codificano per delle serine/treonine chinasi. Riconoscono i danni sul DNA e si legano direttamente in situ, passando dalla forma omodimerica a monomerica, quella attivandosi ed aumentando nettamente la loro attività chinasica – la loro attivazione fosforila delle molecole bersaglio

Chk1, Chk2 sono importanti segnalatori, che possono fosforilare direttamente proteine regolatorie della trascrizione.

Cdc25A: - (G1) uno dei loro bersagli è la fosforilata non può entrare nel nucleo, viene degradata senza che possa svolgere la sua attività

Cdk2/ciclina E) fosfatasica. (Cellula non attiva p53, fattore di trascrizione - (G1) ATM e ATR possono fosforilare fondamentale per la regolazione della proliferazione e apoptosi cellulare.

p53 controlla l’espressione del gene codificante per p21, che può associarsi direttamente a diversi complessi Cdk/cicline, bloccandol’ingresso

in fase S.3