TEMA 13B - REGULACIÓ DEL CICLE CEL·LULAR (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Ampliació Biologia Cel·lular
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 13/12/2014
Descargas 28
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 13BREGULACIÓ DEL CICLE CEL·LULAR 4. Fase G1 • • • • Fase G1 -desapareix després de la fecundació i torna a aparèixer a l’inici del desenvolupament.
Inici G1 -no ciclines→no activitat Cdk→no divisió cel·lular.
-substitució d’histones H1 a H10 _↑condensació cromatina _transcripció -reprimida→gens proliferació, evitant la divisió -activa→gens específics teixit, fent que la cell s’hagi de diferenciar després de dividir-se per fer la seva funció.
Decisió→si es trona a dividir o si s’entra a G0 (=estat quiescent) Aturada a G0 In vitro -manca de nutrients: ex. (AA, sèrum, fosfat) -inhibició moderada de síntesi de proteïnes 20-25%-(↑% provocaria la mort)→no provoca la mort de la cell però tampoc es dividirà o d’àcid mevalònic→necessari per descondensar el DNA, comprimit per H10.
4.1. Aturada a G0 • • Sortida del cicle cel·lular (in vivo)→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 a p15 que ens activa la morfogènesi de teixits i p21 que actua sobre Cdk2.
-medi extern no adequat -senescència - Nº de divisions - Escurçament dels telòmers Estat quiescent -cèl·lules actives -síntesi de proteïnes _manteniment i específiques -secreció de proteïnes 4.2. Reinici del cicle: entrada a G1 • Sortida de G0 i entrada a G1 -in vivo→resposta a un estímul específic(=GF)→activen R de mb→↑síntesi ciclines _recanvi cel·lular normal(homeòstasi) _danys -in vitro→addició de sèrum _estimula 3 onades d’expressió gènica 1. Factors de transcripció: jun, fos, myc, i altres necessaris pel creixement i divisió. Són prooncogens.
2. Proteïnes primerenques reparació de teixits i estructurals: citoquines, fibronectina, integrines, actina, vimetina...
3. Proteïnes tardanes: ciclina D i altres 4.3. Característiques fase G1 • • • ↑activitat metabòlica (fase més llarga del cicle cel·lular) -transcripció gens i traducció proteïnes necessàries creixement -↑mida cel·lular -control qualitat DNA (reparació 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.
4.4. Punt de restricció a G1 • Punt R (punt de restricció)→separa la fase G1 en dues fases -depenent de GF→sense aquests no es pot superar el punt R.
_durada constant segons cada espècie.
_reorganització citoesquelet →microtúbuls mitofàsics _descondensació cromatina -Punt R→dividir-te o morir. Punt crític.
_hiperfosforilació proteïna retinoblastoma -Independent de GF _durada variable _compromís a dividir-se Sintetitzem proteïnes i carbohidrats, es formen polímers per ↑ en massa→arribem a massa crítica→DNA està intacte→síntesi de GF→superació del punt R NO MITÒGENS -cromatina condensada→dels gens que participen en divisió cel·lular→no es poden transcriure aquests gens.
-Rb unit a E2F/DP1(=cofactor d’E2F)→no divisió cel·lular.
• E2F(=GF)→pot activar a un pack de gens. Ve regulat pe feedback negatiu.
• No transcripció gens divisió →DNA molt condensat, la cell filla és petita. Durant G1 haurem de descondensar la cromatina d’aquells gens que no estan relacionats amb la divisió cel·lular i començar a créixer.
→El gen que controla la divisió cel·lular és la que codifica per la proteïna guardiana del punt R o retinoblastoma (Rb) →unit a HDA (=histona desacetilasa)→no es pot acetilar→no es pot donar la transcripció→control del cicle. Això resta unit fins que arriben els factors mitògens(=GF).
MITÒGENS -activació cascada senyals • síntesi ciclina D→quan t’acabes de dividir no hi ha cap ciclina.→Ciclina D i p21 s’uneix a Cdk4/6→kinasa→entrada a nucli →fosforila Rb s’activa un R tyr-k amb els mitògens • alliberament E2F→descondensació DNA→factor de transcripció lliure→unió RNA polimerasa→↑ciclina E i A, ↑DNA polimerasa, ↑PCN (necessària per la replicació), cdc25, EMi1, securina, cdc6, cdt1...
• transcripció gens divisió !un sol FT(=factor transcripció) ens regula tot un pack de gens. No necessitarem més GF perquè no es necessita cap ciclina més a part de E i A que ja les tenim, a partir d’aquest punt →independent de GF.
PUNT DE RESTRICCIÓ A G1 Avançem per G1→descondensació de la cromatina.
• Si entrem a G0 per inhibició per contacte, s’ens activa p27 i ve TGFβ→no ens deixen avançar pel cicle • Si ens hem de dividir→necessitem GF→balança entre blaus i vermells (GF vs. FDiferenciació) -si ↑↑FC: ↑síntesi de ciclina D, p21 i Cdk4/6→formació trio→fosforilació Rb→alliberació E2F→síntesi cilcina E i A -ciclina E: s’uneix a Cdk2→Cdk2/ciclina E→fosforilen i activen factors necessaris per la replicació del DNA avançem cap a fase S .ciclina A: s’uneix a Cdk2→Cdk2/ciclina A→fosforila proteïnes relacionades amb la replicació del DNA Si tenim a les ciclines E i A es pot entrar a fase S. No hi ha marxa enrere. E2F es regula per feedback negatiu, va autoestimulant la seva producció →assegurem tenir prou material per poder replicar el DNA. E2F manté la seva síntesi activa→tindrem E2F, Cdk2/ciclina E ens manté Rb fosforilat.
Sortim d’aquest “bucle” quan tenim danys al DNA -si abans de entrar a fase S (encara s’està donant la descondensació) es detecta un dany →p53 a través de p21 ens bloqueja la Cdk2/ciclina E→aturada del cicle→reparació DNA o en el pitjor dels casos apoptosi.
-Cdk2/ciclina E→fosforila p27 i aquest és ubiquitinat per SCFskp2 (a G1) -Cdk2/ciclina E→fosforila DP i E3F i aquests són ubiquitinats per SCFskp2 (a S) 4.5. Control integritat DNA a G1 • DNA danyat→aturada G1 -↑[proteïna p53] • Proteïna p53 -activa→supressora de tumors -inactiva→proliferació cel·lular, formació de tumors →proteïna molt inestable; constantment degradada però és fàcilment acumulable !50% càncers humans→mutació a p53 • Estabilització p53→acumulació→no proliferació -aturada cicle cel·lular (transitori o irreversible) -apoptosi -senescència -diferenciació • Condicions normals→↓p53→p53 controla la síntesi d’mdm-2, que és la E3 lligasa de la p53, és a dir, en condicions normals de no danys en el DNA l’E3 activa a la seva lligasa.
-p53-Mdm2→sempre unides →Mdm2 (E3-lligasa)→p53-ub→degradació proteosomes. La diana de la Mdm és la p53→d’aquesta manera es manté els nivells de p53.
• Resposta danys DNA→nivells ↑p53 -estabilització p53 • Modificacions p53 -fosforilació -acetilació De manera que encara que es sintetitzi Mdm aquesta no es podrà unir a la p53. No es podrà ubiquitinar a p53 i per tant no es degradarà i s’acumularà.
• Modificacions mdm2 -fosforilació -segrest al nuclèol No es pot unir a p53 • Blocatge ubiquitinació →quan hi ha danys al DNA hem d’impedir que Mdm-2 actui→↑↑[p53]. Per tant , hi haurà fosforilació a Mdm, a p53 o a les dues.
→quan hi ha estrés cel·lular, hipòxia, activació d’oncògens, escurçament dels telòmers, fus mitòtic danyat, quan hi ha coses que donen a entendre que no es bo a dividir-se la p53 ràpidament s’estabiltiza. Quan s’ha estabilitzat és un FT i ens activa tres vies.
1. Gadd-45→Ens segresta a PCNA (=factor auxiliar de la DNA polimerasa) necessària per la replicació. Com que la segrestem la DNA polimerasa no pot actuar.
2. ERCC→gen de reparació, ens repara el DNA per escissió.
S’intenta reparar el dany.
3. ↑[p21] que es bloqueja cdk2 Des de la fase S tenim tres gens com MEC i RAD que també poden actuar.
4.6. Model control “dues onades de resposta” • TWO WAVE MODEL • Resposta ràpida (de minuts) independent de p53 • Resposta tardana (d’hores) dependent de p53 Punt de controls danys al DNA -sensors danys DNA • ATM (ataxia-telangiectasia-mutated)→predisposició càncer • ATR (ataxia-Rad-related)→vital, si hi tens una mutació et mors.
• Complex Rad1-Rad9-Hus1, i Rad 17 -transductors del senyal • Chk2→chechpoint kinasa chk2 kinases per ATM • Chk1→checkpoint kinasa chk1 kinases per ATR -efectors de la reparació del dany • Varien segons G1, S, G2/M Malgrat que aquest sistema és ràpid és un sistema que actua a hores de detectar danys en el DNA. Com que És un FT→ acumular→entrar a nucli→activar transcripció p21→ necessitem mRNA→citosol→síntesi de p21 →p53 no és la única proteïna que tinguem per parar el cicle cel·lular→hipòtesi TWO WAVE MODEL→ hi hauria d’haver una resposta ràpida on la p53 no hi intervindria i una resposta tardana i mesuradora de danys en el DNA que seria de hores, que seria depenent de la p53.
• Proteïnes que es dediquen a detectar danys al DNA: han de tenir transductors per transmetre que el DNA està danyat i efectors, per aturar el cicle.
RESPOSTA RÀPIDA Provoquem experimentalment danys en el DNA→ sensor ATM i ATR s’activen→fosforilen checkpoint quinases→ fosforilar la proteïna cdc25A en un residu amb uns AA concrets que donen com a senyal ubiquitinació, el que tenim es la no activació de la Cdk25. Si no tenim activació de la Cdk25 no tenim entrada a fase S del cicle cel·lular. Només necessitem dues fosforilacions seqüencials.
La cdk25 la necessitem perquè ens activi els orígens de replicació. Com que la Cdk no ens podrà fosforilar els orígens de replicació no hi haurà replicació.
Haurem aturat el cicle.
RESPOSTA LENTA Tenim danys en DNA→ s’activen ATM i ATR→s’activen les checkpoint quinass→fosforilen a p53 i a Mdm→ p53 es pot acumular→entra nucli→ transcrivim p21→síntesi p21→hores p21→ especifica per Cdk2. SI Cdk2/ciclina E ja estava activa, p21 impedirà que actiu→cicle aturat. Ara tindrà una duració mes llarga i serà mes permanent i se’ns activaran gens de reparació.
5. Fase S • replicació del DNA -restringida a la fase S -1 replicació/ cicle→per evitar duplicacions.
-primer replicació→després divisió -detecció danys en el DNA→aturada replicació • síntesi proteïnes histones -coordinar amb replicació DNA -insuficient [histones]→bloqueig replicació→necessitem una [ ] determinada d’histones per poder sintetitzar DNA perquè →histona+DNA=nucleosoma • duplicació dels centrosomes→no es separen encara.
• control→iniciació -E.coli: origen de replicació bidireccional →replicació en els 2 sentits, 2 maquinàries de replicació →forquilla de replicació (maquinària replicació + DNA) -eucariotes: molts orígens replicació (ORI) →↑↑DNA →ORC (origin recognition complex) →Control origen replicació→complex pre-RC i post-RC 5.1. Cicle complex pre/post-replicació • final anafase-punt $ fase G1 -formació pre-ORC -Cdc6, Cdt1, Mcn >>Unió als orígens de replicació (ORI) • punt R→alliberament E2F -síntesi geminin i ciclina A • fase S -cdk2-ciclina A→fosforila cdc6 -cdc7p-Dbf4p→fosforila Mcm -geminin segresta Cdt1 -replicació dels orígens • fase F2/M -DNA està tot replicat -post-ORC (ORC fosforilat) -Cdk1-ciclina B→impedeix la formació de nous pre-RC -proteïna Geminin segresta Cdt1→necessari pel pre-RC -fase G1→ formació complexos de replicació→Per cada origen tenim un complex on hi tenim altres proteïnes com lCdc6, Cdt1 i Mcm (helicases, trenquen els ponts d’hidrogen.) → E2F lliure→s’allibera ciclina A que s’unirà a Cdk1 o a cdk2. La Cdk2/A unida a la ciclina A s’anomena S-Cdk. La Cdk→fosforila proteïnes necessàries per la replicació del DNA. (ex.Cdc6).
Una altra kinasa fosofrila a Mcm i E2F→activa la transcripció de la geminina que el que fa es segrestar la Cdt1→origen de replicació desbloquejat→helicases desenrotllen DNA→maquinaria de replicació entra→començar la replicació.
Quan se’ns activa al ciclina B que s’inicia a G2 i és màxima a fase M es fosofrilen els orígens de replicació que ja hem replicat i impedim que es puguin tornar a activar→ no es pot unir ni Cdc6 ni Cdt1.
Tornar a l’estat incial: final fase M→ APC activa→ ubiqüitina ciclina B i geminina→Cdt lliure→ s’activen conjunt de fosfatases per poder desfosforilar l’origen de replicació, un cop superat el punt R amb l’alliberació d’E2F tornarem a tenir tots els components proteics apunt.
Si no superem el punt R no podem replicar perquè no podem treure totes aquestes proteïnes de l’origen de replicació perquè no s’ha alliberat E2F.
Per cada origen de replicació→un complex proteic que ens impedeix replicar el DNA→abans del punt R no podem replicar el DNA perquè està bloquejat (els orígens de replicació) pels complexos proteics.
Cdc45 es necessària perquè es puguin instal·lar tots els elements necessaris per donar la replicació´. Aquesta cdc45, és un lloc d’unió per la DNA polimerasa, de manera que si no hi ha Cdc45 no hi haurà replicació perquè les polimerases no es podran unir.
La PCNA la necessitem per reclutar la polimerasa ∂. Que ens donarà la replicació.
5.2. Control fase S • presència de proteïnes de replicació(histones i DNA polimerasa)+↑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 _↓nº orígens de replicació actius _↓taxa elongació cadenes noves -checkpoints (kinases) i els efectors és la Cdc25.La forquilla de replicació controla què té més enllà, si està tot correcte anem replicant i si tenim un trencament de doble cadena o una forquilla estancada activarem l’ATM o ATR els quals desactivarant els checkpoints , fosforilaran a Cdc25 i aturarem la replicació.
...