6B MED gio 13 novemb..

La sintesi del DNA:
incorporazione di BdUR
e analisi al citofluorimetro
Ciclo Cellulare
Meccanismo di replicazione
semiconservativo del DNA
Nelle cellule
sono quasi
inesistenti
embrionali le fasi G1 e G2
La durata del ciclo cellulare è condizionata dalla durata della
fase G1 la cui variabilità dipende in modo inversamente
proporzionale dal differenziamento della cellula
La fase S ha una durata costante
per le varie cellule di un organismo,
dipende dalla quantità di DNA
Anche la fase G2 ha una durata quasi
costante, è il completamento delle sintesi
(ad esempio di lipidi per assemblare poi due
membrane nucleari) e dell’allestimento del
meccanismo molecolare per la realizzazione
della mitosi (M)
In base al differenziamento della cellula, la fase G1 può durare
ore, giorni, settimane o molto più a lungo
Quando la fase G1 si protrae a lungo, si parla di G0, cioè una
fase stazionaria di attesa, oppure di Gz se l’uscita dal ciclo è
irreversibile
Il ritorno da G0 a G1 ed il
passaggio da G1 a S richiede
l’intervento di segnali
ambientali, chiamati mitogeni
o fattori di crescita
I cambiamenti dinamici nell'espressione genica in funzione
della progressione del ciclo cellulare sono regolati
dall’attività di specifici complessi ciclina/CDK che regolano
anche l’espressione genica che controlla l'accumulo delle
diverse cicline e quindi la regolazione dell'attività delle CDK
I geni regolati durante il ciclo cellulare codificano per
proteine ​che funzionano nelle successive fasi del ciclo cellulare
Nella maggior parte degli eucarioti, la trascrizione di questi geni
è raggruppata in tre ondate principali che coincidono con i tre
diversi punti di regolazione del ciclo cellulare, cioè G1/S,
G2/M, M/G1 (anafase)
Control of cell cycle transcription during G1 and S phases - Nat Rev Mol Cell Biol. 2013 Aug;14(8):518-28. doi:
10.1038/nrm3629 - Bertoli C, Skotheim JM, de Bruin RA
Le Cdk attivate dalle cicline sono proteine con attività enzimatica del tipo
serina-treonina chinasi
Fosforilano substrati coinvolti nelle varie fasi del ciclo, ad esempio nel
passaggio tra G1 ed S, fosforilano gli istoni e permettono la compattazione
dei cromosomi
Fosforilano la lamina della lamina nucleare,
disassemblando e frammentando la membrana nucleare
Altre proteine fosforilate sono quelle del
citoscheletro che servono al macchinario
della divisione
La sintesi delle cicline permette
l’attivazione dellle chinasi-ciclina
dipendenti (Cdk)
La transizione G1/S controlla la proliferazione cellulare, la
sua disregolazione promuove l’oncogenesi
Alla fine di G1, i complessi cicline/CDK promuovono le
modificazioni trascrizionali necessarie per entrare in S
La regolazione del ciclo cellulare eucariotico è molto
conservata, controllata dal signalling della rete dei check-point
e dal pathway delle ubiquitina ligasi
Il progredire nel ciclo cellulare viene arrestato in risposta al
danno al DNA o a sua replicazione incompleta
RB è un regolatore chiave, spesso mutato nei tumori, che
controlla trascrizionalmente la transizione G1-S
Control of cell cycle transcription during G1 and S phases - Nat Rev Mol Cell Biol. 2013 Aug;14(8):518-28. doi:
10.1038/nrm3629 - Bertoli C, Skotheim JM, de Bruin RA
La proteina del retinoblastoma (Rb)
Esistono quindi tre tipi di cellule con diversa durata del ciclo
cellulare:
Cellule molto specializzate che hanno perso la capacità di
dividersi e si trovano in fase Gz, irreversibile. Le cellule
molto specializzate come le cellule nervose, le cellule
muscolari, i globuli rossi hanno perso per sempre la capacità
di dividersi
Cellule differenziate che normalmente non si dividono, ma lo
possono fare in risposta ad uno stimolo appropriato, per
esempio le cellule del fegato che si trovano in fase G0 ma
che possono tornare in G1
Cellule attivamente proliferanti come le cellule staminali,
che hanno le fasi G1, S, G2 e Mitosi. Sono tutte le cellule
che possono proliferare, cioè le cellule embrionali e le cellule
staminali nei tessuti epiteliali e nel midollo osseo (globuli rossi
e bianchi), le cellule germinali maschili.
5’ 3’
5’
Identical
base sequences
3’
3’
5’
3’
5’
Meccanismo di replicazione del DNA di Watson e Crick
DNA polimerasi di
Eubatteri :
I e II che intervengono
nella riparazione e nella
sintesi dopo la rimozione
dei primer
III che interviene nel
processo di replicazione
DNA polimerasi di Eucarioti :
(alfa beta gamma delta
epsilon)
a (alfa), b (beta), e (epsilon)
funzionano nella riparazione
e nella sintesi del DNA dopo
la rimozione dei primer
a/d (alfa/delta) interviene nel
processo di replicazione
g (gamma) che replica il DNA
mitocondriale
• la sintesi di DNA inizia in una regione chiamata origine di replicazione
REPLICAZIONE DEL DNA
DEI BATTERI
• ogni cromosoma batterico ha una unica origine di replicazione
• la sintesi di DNA procede in modo bidirezionale, fino all’altra estremità
del cromosoma batterico
5’
La DNA Polimerasi
non può iniziare la
sintesi
Fig. 11.9a(TE Art)
3’
5’
5’
La Primasi
costruisce il primer
di RNA
La DNA polimerasi
inizia a sintetizzare
DNA prolungando il
primer di RNA
5’
3’
3’
5’
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