TEMA 13.1 Cicle cel·lular (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Ampliació Biologia Cel·lular
Año del apunte 2015
Páginas 13
Fecha de subida 10/01/2015
Descargas 37
Subido por

Descripción

Apuntes realizados con el material visto en clase y las anotaciones del docente

Vista previa del texto

AMPLIACIÓ BIOLOGIA CELULAR 2º CURS BIOLOGIA Tania Mesa González UAB TEMA 13.1: REGULACIÓ DEL CICLE CEL·LULAR FASE G1:  Fase G1  desapareix després de la fecundació i torna a aparèixer a l’inici del desenvolupament.
Inici G1:  No hi ha ciclines  no hi ha activitat Cdk  no hi ha divisió cel·lular.
 Substitució d’histones H1 a H10:  ↑ Condensació cromatina  Transcripció a) Reprimida  gens proliferació, evitant la divisió b) Activa  gens específics teixit, fent que la cell s’hagi de diferenciar després de dividir-se per fer la seva funció.
Decisió:  Divisió: S  G2  M  Aturada: G0 (estat quiescent) Aturada a G0 a) In vitro  Manca de nutrients com poden ser els aminoàcids, sèrum, fosfat  Inhibició moderada de síntesi de:  Proteïnes (20-25%)  Sempre i quan no es superin aquest percentatges, no provoca la mort de la cèl·lula, però tampoc es dividirà.
 Àcid mevalònic  encarregar de descondensar el DNA, que fins el moment el comprimia el H10.
b) In vivo  Sortida del cicle cel·lular  es torna a dividir si té senyals mitòtics i no en té d’antimitòtics.
 Inhibició per contacte  activa p27 que inactiva a Cdk2  Senyals exteriors: 1. Aturen cicle cel·lular 2. Estimulen diferenciació  activant la p15 que ens activa la morfogènesi de teixits i p21 que actua sobre Cdk2.
 Medi extern no adequat  Senescència 1. Número de divisions 2. Escurçament dels telòmers  Estat quiescent  Cèl·lules actives  Síntesi de proteïnes  manteniment i específiques  Secreció de proteïnes  Transforming GF: atura progressió cel, regula diferenciació i morfogènesi de teixits.
Reinici del cicle  Sortida de G0 i entrada a G1 a) In vivo  resposta a un estímul específic (Factor de creixement = GF)  activen els receptors de mmb  augmenta la síntesi ciclines.
 Recanvi cel·lular normal (homeòstasi)  Per a la reparació de danys b) In vitro  addició de sèrum  Estimula 3 onades d’expressió gènica  Factors de transcripció (verd): jun, fos, myc, i altres necessaris pel creixement i divisió.
Són prooncogens.
 Proteïnes primerenques reparació de teixits (Taronja) i estructurals (Blau): citoquines, fibronectina, integrines, actina, vimetina...
 Proteïnes tardanes (Rosa): ciclina D i altres.
Característiques fase G1:  Augment de l’activitat metabòlica (fase més llarga del cicle cel·lular)  Transcripció gens i traducció proteïnes necessàries creixement  Augment de la mida cel·lular  És un control qualitat del DNA (el repara si és necessari)  Punt de control intrínsec de fase  control de danys  punt de restricció R.
 Superació punt R  punt de no retorn  Arribar a la massa crítica cel·lular  Tenir el DNA intacte  Presència GF i medi ambient favorable.
Punt de restricció a G1  Punt R (punt de restricció)  separa la fase G1 en dues fases.
 Depenent de GF  sense aquests factor no es pot superar el punt R.
 Durada constant segons cada espècie.
 Reorganització citoesquelet  microtúbuls mitofàsics  Descondensació cromatina  Durant aquest període es sintetitzen proteïnes i carbohidrats, per a augmentar la massa cel·lular (fins la crítica)  DNA és correcte  síntesi de GF  superació de R.
 Punt R  on es decideix si dividir-se o morir. Punt crític.
 Hiperfosforilació proteïna retinoblastoma  Independent de GF  Durada variable  Compromís a dividir-se a) Quan no hi ha mitògens:  Cromatina, dels gen de la divisió, condensada  No transcripcció  Retinoblastima (Rb) unit a E2F/DP1  no divisió cel·lular.
 DP1  coofactor de E2F  E2F(GF)  Activa un paquet de gens. Regulat per feedback negatiu.
 No transcripció gens divisió  El DNA està condensat (cèl. petita).
 En G1 la cromatina es dencondensa no relacionada amb la divisió i la cèl. comença a creixer adquirint massa.
 El gen responsable de la divisió és el que codifica la proteïna del punt R o de la RB.
 RB es troba unida a HDA (histona desacerilasa) fins que no arriba el GF. Al separar-se ja es pot donar la transcripcció  control del cicle.
b) Quan hi ha mitògens:  Activació cascada senyals  Síntesi ciclina D  quan s’acaba de dividir no queden ciclines.
- La Ciclina D i p21 s’uneixen a Cdk4/6  activen la kinasa que entra a nucli i fosforila Rb  s’activa un R Tyr-kinases amb els mitògens.
 Alliberament de E2F  Es descondensa el DNA  S’allibera el factor de transcripció.
- S’uneix el RNA polimerasa  Augmenta la concetració de ciclina E i A  creix l’acció de la DNA polimerasa  incrementa PCN (necessària per la replicació), cdc25, EMi1, securina, cdc6, cdt1...
 Transcripció gens divisió: - És requereix un sol factor transcripció (FT) que reguli un conjunt de gens.
- No es necessiten més GF perquè no es necessita cap ciclina més a part de E i A ja obtingudes.
 Factors creixement/integrines  Activació receptor Tyr-kinasa  Activació cascada senyals  transcripció ciclina D i p21  Incrementa la concentració de ciclin D + increment de p21  unió cdk4/6  Cdk4 + 6ciclinaD + P21  Entra al nucli i fosforil·la Rb  Provoca: 1. Alliberament E2F 2. Transcripció de: a) Ciclina E, A b) DNApol α c) PCNA d) Cdc25 e) Emi1 f) Securina g) Cdc6 h) Cdt1 i) Geminin  Els factors de diferenciació (mitògens) o de creixement regulen si la cèl·lula passa a o no a la fase S, segons si supern o no el punt R.
 E2F  és un factor de creixement que incita a la superació del punt R.
 Ciclina E  s’uneix a la seva kinasa (cdk2) i fosforil·la els factors necessaris per a la replicació del DNA en la fase S.
 Ciclina A  s’uneix a Cdk2→Cdk2/ciclina A  fosforil·la proteïnes relacionades amb la replicació del DNA.
 E2F  es regula per feedback negatiu, va autoestimulant la seva producció (Assegura la replicació de DNA).
  Si la síntesi és activa hi ha E2F, Cdk2/ciclina E i es manté Rb fosforilat.
Quan tenim danys al DNA s’aturen aquests processos:  Si abans de entrar a fase S la p53 detecta danys al DNA i activarà el cicle a través de p21 que bloqueja la Cdk2/ciclina E i per tant, la reparació DNA o en el pitjor dels casos apoptosi.
 Cdk2/ciclina E  fosforil·la p27 i aquest és ubiquitinat per SCFskp2 (a G1)  Cdk2/ciclina E  fosforila DP i E3F i aquests són ubiquitinats per SCFskp2 (a S)  La ciclina E bloqueja la p27 per a que no la bloquegi.
Control integritat DNA a G1  DNA danyat  aturada a G1  incrementa la [Proteïna p53]  Proteïna p53  paper vital per als tumors.
 Activa  supressora de tumors (perquè atura el cicle)  Inactiva  proliferació cel·lular, formació de tumors (no actua el cicle)  És una proteïna molt inestable i fàcilment acumulable.
 El 50 % dels càncers es donen per la mutació de la proteïna p53.
 Estabilització p53  No proliferació  Aturada cicle cel·lular (transitori o irreversible)  Apoptosi  Senescència  Diferenciació  La p53 és un factor de transcripció que controla la Mdm2 (per feedback negatiu, s’uneixen).
 Condiciones normals  a nivells baixos de p53  p53 regula la síntesi de Mdm2 (E3 lligasa de la p53)  p53-Mdm2 (normalment unides)  Si no hi ha danys en el DNA l’E3 activa a la seva lligasa, que reconeix proteïnes ubiquitinitzades i vol eliminar p53.
 Per tant si augmenta Mdm2 (E3-lligasa), p53-ub es degrada en els proteosomes.
 És un mecanisme per a mantenir la correcta [p53]  Resposta danys DNA  Els nivells de p53 augmenten. Per estabilitzar-los hi ha diferents processos:  Modificacions p53  fosforilació i acetilació  p53 no es podrà unir a Mdm2 ni es podrà ubiquitinitzar.
 Per tant no es podrà ni degradar ni acumular.
 Modificacions Mdm2  fosforilació i segrest al nuclèol  no es por unir a p53.
 Blocatge ubiquitinació  Altres vies  L’acumulació de p53 provoca  danys en el DNA, hipòxia, estrès cel·lular, activació d’oncogens, escurçament dels telòmers, fus mitòtic danyats, pèrdua dels senyals de creixement.
 Bloqueig a la entrada de la fase S  bloqueig de Cdk2 ja que incrementa la síntesi de p21.
 Retard de la reparació  GADD45 segresta a PCNA (es troba inactiva)  sense ella la DNA polimerasa no podrà actuar.
 Reparació del DNA per escissió  ERCC s’activa i provoca escissió.
Model control “dues onades de resposta” 1. Resposta ràpida independent de p53 2. Resposta tardana depenent de p53  Punt de controls danys al DNA:  Sensors danys DNA: a) ATM (ataxia-telangiectasia-mutated)  mutació predisposaal càncer.
b) ATR (ataxia-Rad-related)  és vital.
c) Complex Rad1-Rad9-Hus1, i Rad 17  sensor de radiacions.
 Transductors del senyal  transmeten els senyals: a) Chk2  Checkpoint kinasa chk2 kinases per ATM b) Chk1  Checkpoint kinasa chk1 kinases per ATR  Efectors de la reparació del dany  varien segons la fase; G1, S, G2/M  ATM  està com a dímer, però si hi ha danys en el DNA es separen com a monòmers i activa les kinases chk2.
 ATR  s’uneix a cadenes simples de DNA i activa la chk1  Chk  activen proteïnes que s’encarreguen de la reparació de DNA i activen a altres proteïnes del cicle cel·lular.
1. Resposta ràpida (minuts):  ATM i ATR s’activen  fosforil·len a Chk  fosforil·la a cdc25 en un residu amb uns AA concrets que donen com a senyal ubiquitinació desfosforil·la cdk2 = inactiu  Com que la Cdk no fosforil·larà els orígens de replicació no hi haurà replicació  no entra en S.
2. Resposta tardana (hores):  Activació de ATM i ATK  fosforil·len a Chk  fosforil·la a p53 i MDm2 No hi ha ubiquitinació de la p53 (perquè no es reconeixen)  hi ha una acumulació de p53  entra al nucli i activa la transcripció i síntesi de p21.
 P21 és una inhibidora específica de Cdk2  Si Cdk2/ciclina E estan actives i aturen en cicle, ja que no poden actuar  activen la reparació dels gens.
FASE S:   Replicació del DNA  Restringida a la fase S  1 replicació/cicle  Primer replicació i després es dona la divisió  Detecció danys en el DNA  aturada replicació Síntesi proteïnes Histones  Està coordinat amb la replicació del DNA  Si hi ha insuficient [histones]  Bloqueig replicació  Duplicació de centrosomes  Control  iniciació  E. Coli  Origen de replicació únic bidireccional  Replicació en els dos sentits, 2 maquinaries replicació  Forquilla de replicació (maquinaria replicació + DNA)  Eucariotes  Molts orígens replicació (ORI) (humans ≈ 60.000). Cada un té:  ORC (Origin Recognition Complex)  en 2 formes.
 Control origen replicació  Complex pre-RC o post-RC.
Cicle complexos pre/post replicació  Final anafase- punt R fase G1  Formació pre-ORC (està format per Cdc6, cdt1, Mcm; que s’uneixen als orígens de replicació (ORI).
 Punt R  alliberament E2F  Síntesi geminin i ciclina A  Fase S:   Cdk2-ciclina A  fosforilació cdc6  Cdc7p-Dbf4p (quinasa)  fosforila Mcm  Geminin segresta Cdt1  Replicació dels Orígens Fase G2/M: 1. DNA està tot replicat 2. Post-ORC (ORC fosforilat) 3. Cdk1-ciclina B  impedeix formació de nous pre-RC 4. Proteïna Geminin segresta Cdt1  necessari pel pre-RC  Al final de M, les fosfatases ho desfosforil·len tot i torna a començar en fase G1.
Checkpoints kinases (Chk) i efectors és la Cdc25:  La forquilla de replicació controla què tot sigui correcte, si ho està es continua la replicació.
 Si es trenca una doble cadena o una forquilla queda atrapada s’activa la ATM o ATR, que desactivaran les Chk  fosforil·laran Cdc25  inhibeix la replicació del DNA.
Control fase S  Presència de proteïnes de replicació + dNTPs  Punts de control  Danys en el DNA  retard replicació (p53)  Control produït pels productes ATM i ATR:  Retard replicació de regions de replicació tardana  Disminueixen el nombre d’orígens de replicació actius  Baixa la taxa elongació cadenes noves ...