Cellcykeln & mitos

På vilka 3 sätt (system) regleras cellcykeln?

1. Extracellulära signaler: Tillväxtfaktorer.

2. Intracellulära faktorer: Övervakning och kontroll.

3. Checkpoints: Kontrollpunkter.

Vilka checkpoints finns under cellcykeln?

1. G1-fas: Ifall genomet i skadat går cellen ej in i S-fas. Kallas restriktionspunkten (R-point).

2. S-fas: Replikationen upphör ifall det finns skada på genomet.

3. G2-fas: Innan mitos kontrolleras att replikationen är fullbordad.

4. M-fas: Anafas blockeras ifall kromatiderna inte är rätt placerade.

Varför finns cellcykeln (4 anledningar)?

• Reglering av celldelning/tillväxt.

• Cancerrisk.

• För att skapa en ny individ (encelliga organismer).

• För att hindra skadat DNA att dela sig.

Vad är cykliner och hur regleras de?

Cykliner är proteiner som reglerar cellcykeln. De har följande uppgifter och egenskaper:

• Aktiverar och bildar komplex med CDK’s.

• Regleras av extracellulära signaler och transkriptionellt.

• Bryts ner genom ubiquitin-proteasom degradering.

Hur fungerar ubiquitin proteasome degradering?

1. ATP-beroende ubiquitin-ligas markerar en cyklin.

2. En polyubiquitinkedja bildas på cyklinen.

3. Proteosomen “tuggar” sönder proteinet genom proteolys.

Vad är CDK’s och vad är deras uppgift??

De är kinaser som fosforylerar proteiner involverade i mitos och replikation:

• Aktiveras genom att bli fosforylerade.

• Aktiverar nedbrytning av cyklin.

• Aktiverar framförvarande komplex och inaktiverar bakomvarande.

På vilka 4 sätt reglerar CDK’s cellcykeln?

• Binding till cyklin.

• Fosforylering vid aktivt säte.

• Regulatorisk inhibitorisk fosforylering.

• Binding till CKI’s.

Vilka cykliner och CDK’s finns under cellcykeln?

Cykliner: D, E, A, B (djävulen eldar alla barn)

CDK’s:

• CDK4/6

• CDK2

• CDC2

Beskriv förändringen av cykliner och CDK’s under cellcykeln olika faser (5 komplex totalt).

1. Under G1-fas binder Cyklin E-CDK4/6 fram till restriktionspunkten (R-punkten).

2. Vid R-punkt binder Cyklin E-CDK2 och gör att cellen går in i S-fas.

3. Under S-fas binder sedan istället Cyklin A-CDK2 för att fortsätta S-fasen.

4. Under S-fas byts sedan CDK2 ut mot Cyklin A-CDC2.

5. Under G2-fas binder CyklinB-CDC2.

På vilket sätt skiljer sig CDK från CDC?

Nomenklaturen.

Vad är CKI’s?

Cyklinberoende kinasinhibitorer. Dessa blockerar Cyklin-CDK-komplexens aktivitet vilket ger cellcykelarrest.

Vilka familjer av CDI’s finns och vilka komplex inhiberar de?

Hos eukaryoter:

INK4-familjen, inhiberar CDK4/6:

• p15

• p16

• p18

• p19

CIP/KIP-familjen, inhiberar resterande:

• p21

• p27

• p57

Vad är pRb och Rb1 och vad är dess uppgift?

pRb: Proteinet retinoblastomproteinet

Rb1: Den kodande genen.

Har en regulatorisk roll i cellcykeln, kallas tumörsupressorgenen. Grad av fosforylering reglerar cellen. Hindrar den från att gå in i S-fas för tidigt.

Hur ser pRb’s fosforyleringsgrad ut under cellcykeln?

1. G0-fas: Efter mitos, defosforylerat av PP1.

2. G1-fas: hypofosforylerad av Cyklin D-CDK4/6.

3. R-punkt → mitos: hyperfosforyleras av Cyklin E-CDK2.

Vad är E2F och hur fungerar det?

E2F är en transkriptionsfaktor som är bundet till pRb när det är hypofosforylerat, då är det inaktivt. När pRb fosforyleras vid R-punkten blir E2F fritt och aktivt. E2F uppreglerar Cyklin E vilket stimulerar cellen att gå in i S-fas.

CyklinE-CDK2 stimulerar yttligare fosforylering av pRb (positiv feedback-loop).

Vad är p53 och vad har den för egenskaper?

p53 aktiveras vid flera olika stimuli och kan bland annat ge upphov till:

• Cellcykelarrest

• Apoptos

• blockering av angiogenes

Vad är p53’s mekanism vid DNA-skada?

1. p53 fosforyleras → MDM2 kan ej inhibera p53 längre.

2. Aktivt p53 stimulerar transkription av p21.

3. p21 blocker cyklin E-CDK2-komplex → pRb fosforyleras ej → inget fritt 2EF → cellcykelarrest.

Vad är MDM2’s funktion?

Märker p53 med ubiquitinmärkningar→ proteosom proteolyserar proteinet.

Vilka delar består mitosen av?

• Profas

• Prometafas

• Metafas

• Anafas

• Telofas

• (Cytokines)

Hur sker övergången från G2-fas till M-fas?

→ Under G2-fas bildas mycket Cyklin B-CDC men förblir inaktivt på grund av inhibitorisk fosforylering av Wee1.

→ Aktivering av Cdc25 defosforylerar komplexen vilket gör dem aktiva, det blir även positiv feedback loop → fler Cdc25

→ Cdc25 inaktiverar Wee1 och cellen går in i M-fas.

Hur ser kromosomerna ut under profasen?

Varje profas-kromosom innehåller två systerkromatider som hålls ihop av cohesin.

Vad sker under profasen?

1. Centerosomerna betsånde av centrioler har under S-fas replikerats och placerar sig vid varsin sida av nucleus.

2. Under profas bildas kommer centerosomerna bilda mikrotubuli, utskott, som sträcker sig mot mitten av spolarna.

Vilka mikrotubuli finns i kärnspolen?

Centerosomen är negativt laddad medan miktotubuli är positiva:

• Aster mikrotubuli: fäster till cellmembranet.

• Interpolära: fäster till andra centerosomens mikrotubuli.

• Kinetokor: fäster till kinetokor.

Vad händer under prometafas?

• Kärnmembranet fosforyleras och löses upp vilket gör att mikrotubuli kan komma åt kromosomerna.

• Mikrotubuli binder till kromosomernas centeromer genom ett proteinkomplex som kallas kinetokor.

• Kinetokoren kan lokalisera DNA-sekvensen på centeromeren. Varje systerkromatid har en kinetokor.

• Kromosomerna börjar förflytta sig mot cellens mittlinje mha motorproteiner.

Vad sker under metafas?

• Alla kromosomer ligger i ekvitorialplanet och detta kallas för metafasplattan.

• Här finns den så kallade “spider assembly checkpoint”. Ifall kromosomerna ej är rätt placerade träder cellen ej in i anafas.

Vad sker under anafasen?

1. Enzymet separas tar bort kohesin som tidigare hållt ihop systerkromatiderna.

2. De börjar röra sig åt motsatt håll medan mikrotubuli förkortas.

3. Här finns motorproteiner såsom dyein och kinesin som hjälper rörelserna mot varsin pool.

Vad sker under telofasen?

1. Kärnmembranet återskapas genom dett det defosforyleras.

2. Två dotterkärnor med dotterkromosomer har bildats.

3. Kromosomerna kommer dekondenseras osv.

Vad sker under cytokines?

Cytoplasman separeras eller klyvs i två. Denna process avslutar mitosen genom att en kontraktil ring bestående av aktin- och myosinfilament snörper av de två dottercellerna.

Hur förändras kromosomerna under cellcykeln?

1. Under S-fas och replikation binder cohesin kring kromosomen för att hålla samman systerkromatiderna.

2. Under profas binder kondensin in.

3. Vid anafas kommer separas att avlägsna cohesin vilket gör att systerkromatiderna separeras.

4. När de har separerats kommer kondensin avlägsnas och dotterkromosomerna återgår till att packas tätare.

Vad gör Cdc20?

1. CDK’s fosforyleras APC.

2. Cdc20 kan då binda in och aktivera APC (anafase promoting complex) som inhiberar securin.

3. När securin inhiberar blir separas aktivt → cohesin avlägsnas och systerkromatider separeras.