Az eukarióta sejtciklus szabályozása

Az eukarióta sejtciklus szabályozása kurzus tematikájaAz eukarióta sejtciklus szabályozása kurzus tematikája2006-2007 2. félév

1. Bevezetés és rövid áttekintés Deák Péter2. Ciklin-függő kinázok és foszfatázok Deák Péter3. A mitótikus orsó Belecz István4. Transzport folyamatok a sejtekben Szabad János5. A fehérjelebontás szerepe és mechanizmusa Deák Péter6. A proteaszóma felépítése és működése Udvardy Andor7. Sejtciklus ellenőrzési mechanizmusok Deák Péter8. DNS károsodást javító mechanizmusok Haracska Lajos9. Az apoptózis Monostori Éva10. A sejtciklus szabályozása az egyedfejlődés során Deák Péter11. A növényi sejtciklus szabályozás sajátosságai Horváth V. Gábor12. A sejtciklus és a rák kapcsolata Deák Péter13. Számonkérés – írásbeli teszt

• Sejtek sejtekből jönnek létreSejtek sejtekből jönnek létre• A sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusaA sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusa• Egysejtűek – új organizmus minden ciklus utánEgysejtűek – új organizmus minden ciklus után• Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra

van szükség van szükség• A sejtciklus nagy változatosságot mutatA sejtciklus nagy változatosságot mutat• A A sejtciklus lényeges hasonlóságokat mutatsejtciklus lényeges hasonlóságokat mutat• Sejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózataSejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózata

- biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata- biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata- meghatározza sejtciklus lefolyását- meghatározza sejtciklus lefolyását- biztosítja a folyamatok pontosságát- biztosítja a folyamatok pontosságát- beépített ellenörző mechanizmusok- beépített ellenörző mechanizmusok- képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre

• A sejtek megkettőzik makromolekuláik és organellumaik számát is

A megkettőződés és az osztódás ciklusa a sejtciklusA megkettőződés és az osztódás ciklusa a sejtciklus

• Sejtek sejtekből jönnek létreSejtek sejtekből jönnek létre• A sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusaA sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusa• Egysejtűek – új organizmus minden ciklus utánEgysejtűek – új organizmus minden ciklus után• Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra

van szükség van szükség• A sejtciklus nagy változatosságot mutatA sejtciklus nagy változatosságot mutat• A A sejtciklus lényeges hasonlóságokat mutatsejtciklus lényeges hasonlóságokat mutat• Sejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózataSejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózata

- biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata- biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata- meghatározza sejtciklus lefolyását- meghatározza sejtciklus lefolyását- biztosítja a folyamatok pontosságát- biztosítja a folyamatok pontosságát- beépített ellenörző mechanizmusok- beépített ellenörző mechanizmusok- képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre

• A sejtek megkettőzik makromolekuláik és organellumaik számát is

A setciklust szabályozás eredménye igen eltérő lehetA setciklust szabályozás eredménye igen eltérő lehet

• Sejtek sejtekből jönnek létreSejtek sejtekből jönnek létre• A sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusaA sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusa• Egysejtűek – új organizmus minden ciklus utánEgysejtűek – új organizmus minden ciklus után• Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra

van szükség van szükség• A sejtciklus nagy változatosságot mutatA sejtciklus nagy változatosságot mutat• A A sejtciklus lényeges hasonlóságokat mutatsejtciklus lényeges hasonlóságokat mutat• Sejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózataSejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózata

- biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata- biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata- meghatározza sejtciklus lefolyását- meghatározza sejtciklus lefolyását- biztosítja a folyamatok pontosságát- biztosítja a folyamatok pontosságát- beépített ellenörző mechanizmusok- beépített ellenörző mechanizmusok- képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre- képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre

• A sejtek megkettőzik makromolekuláik és organellumaik számát is

EmbriológiaEmbriológia BiokémiaBiokémia GenetikaGenetika

Fehérjeszerű anyag a Fehérjeszerű anyag a petesejtek érését petesejtek érését indukáljaindukálja

Tengerisün embrióban Tengerisün embrióban néhány fehérje néhány fehérje mennyisége a mennyisége a sejtosztódással sejtosztódással szinkronban változikszinkronban változik

Kimutatják, hogy a cdc2 Kimutatják, hogy a cdc2 gén terméke egy protein gén terméke egy protein kináz, ami komplexet kináz, ami komplexet alkot a ciklinekkelalkot a ciklinekkel

Klónozzák és Klónozzák és szekvenálják a ciklin A-t szekvenálják a ciklin A-t kódoló gént. Kimutatják, kódoló gént. Kimutatják, hogy petesejt érést hogy petesejt érést indukálindukál

Élesztőkben izolálnak Élesztőkben izolálnak sejtosztódási mutánsokat sejtosztódási mutánsokat – cdc gének– cdc gének

Tisztítják az MPF-t és Tisztítják az MPF-t és kiderül, hogy egy kináz, kiderül, hogy egy kináz, aminek két alegysége aminek két alegysége van:van:Cdc2 és ciklin BCdc2 és ciklin B

A citoplazma határozza meg a sejtmagi A citoplazma határozza meg a sejtmagi működéstműködést

A sejtmag határozza meg A sejtmag határozza meg a citoplazma működéséta citoplazma működését

M o l e k u l á r i s b i o l ó g i M o l e k u l á r i s b i o l ó g i aa

A petesejt osztódás nélkül növekszik

A megtermékenyített petesejt növekedés nélkül osztódik

pete

spermium

A karmosbéka petesejt osztódás nélkül növekszik, A karmosbéka petesejt osztódás nélkül növekszik, majd megtermékenyülés után növekedés nélkül osztódikmajd megtermékenyülés után növekedés nélkül osztódik

petesejt pete embrióÉ R É S AKTÍVÁCIÓ

A petesejt a meiózis-I

G2 fázisában vesztegel

A petesejt a meiózis-II

G2 fázisában vesztegel

meiózis-I M fázisa

megtermékenyített pete interfázisban

Progeszteronindukció Meiózis-I

Megtermékenyítésosztódások

sejtmag diploid sejtmag

A béka pete érése és aktívációjaA béka pete érése és aktívációja

M-fázisban lévő sejt citoplazmája

Interfázisban lévő sejt citoplazmája

Az elsődleges petesejt megérik, és eljut a

meiózis-II metafázisába

Az elsődleges petesejta meiózis-I G2 fázisában

vesztegel

Egy cEgy citoplitoplazmatikus faktor indukálja az elsődlegesazmatikus faktor indukálja az elsődleges petesejtek érésétpetesejtek érését

petesejt

sejtmag

Masui és Makert kísérlete

Citoplazma kivonat aktívált béka petékből

Sejtmagok béka hímivarsejtek-

ből

ATP

Sejtmentes sejtciklus: 40-60 perc

A sejtciklus szabályozó rendszer sejtmentesA sejtciklus szabályozó rendszer sejtmentes citoplazma kivonatban is működikcitoplazma kivonatban is működik

Minshull és Hunt kísérlete

Sejt és szövettenyészetek teszik lehetővé az Sejt és szövettenyészetek teszik lehetővé az emős sejtciklus tanulmányozásátemős sejtciklus tanulmányozását

G1 sejtmagok G1 sejtmagok azonnal S fázisba azonnal S fázisba

lépnek. S sejtmagok lépnek. S sejtmagok folytatják a DNS folytatják a DNS

replikációtreplikációt

G2 sejtmagok G2 G2 sejtmagok G2 fázisban maradnak. fázisban maradnak.

S sejtmagok S sejtmagok folytatják a DNS folytatják a DNS

replikációtreplikációt

G2 sejtmagok G2 G2 sejtmagok G2 fázisban maradnak. fázisban maradnak.

G1 sejtmagok S G1 sejtmagok S fázisba lépnek saját fázisba lépnek saját

ritmusuk szerintritmusuk szerint

Sejtfúziós kísérletek igazolták, hogy a csak Sejtfúziós kísérletek igazolták, hogy a csak G1 sejtek képesek DNS replikációraG1 sejtek képesek DNS replikációra

G1G1SS SS G1G1G2G2 G2G2

Az MPF mitózist indukál interfázisos sejtekbenAz MPF mitózist indukál interfázisos sejtekben

MM MM MMG1G1 SS G2G2

A G1 sejt kromoszómái

is kondenzálódnak

Az S sejt kromoszómái

is kondenzálódnak

A G2 sejt kromoszómái

is kondenzálódnak

ciklin A

ciklin B

ribonukleotid reduktáz

MPFMPF

ciklinciklin

mitózis mitózisinterfázis interfázis

rela

tív

konc

entrá

ció

A ciklinek és az MPF koncentrációja párhozamosanA ciklinek és az MPF koncentrációja párhozamosan változik a sejtciklus folyamánváltozik a sejtciklus folyamán

Ruderman és Hunt kísérlete

Egysejtű élesztők tették lehetővé a az eukarióta sejtciklus Egysejtű élesztők tették lehetővé a az eukarióta sejtciklus genetikai analízisétgenetikai analízisét

A sarjadzó (A sarjadzó (Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae) ) és a hasadóés a hasadó((Schizosaccharomyces pombeSchizosaccharomyces pombe) élesztő életciklusa) élesztő életciklusa

diploid sejtek

haploid sejtek

meiózis meiózis

konjugáció konjugáció

néhány törzsben diploid sejtek osztódnak

néhány törzsben haploid sejtek osztódnak

Hasadó élesztőSarjadzó élesztő

PERMISSZÍV HŐMÉRSÉKLETPERMISSZÍV HŐMÉRSÉKLET RESTRIKTÍV HŐMÉRSÉKLETRESTRIKTÍV HŐMÉRSÉKLET

G1G1 G1G1SS SSG2G2 G2G2MM MM

Hőérzékeny mutánsok viselkedéseHőérzékeny mutánsok viselkedése

X gén

Y gén

cdc 28

cdc 28

nincs telep képződés

cdc 28ts sejtek 25 oC-on

transzformáció vad típusú élesztő DNS

fragmenteket hordozó plazmidokkal

transzformált cdc 28ts sejtek

35 oC-on

sejtek osztódnak és telepet alkotnak

plazmid izolálás

Élesztő cdc gének klónozási sémájaÉlesztő cdc gének klónozási sémája

EmbriológiaEmbriológia BiokémiaBiokémia GenetikaGenetika

Fehérjeszerű anyag a Fehérjeszerű anyag a petesejtek érését petesejtek érését indukáljaindukálja

Tengerisün embrióban Tengerisün embrióban egy fehérje mennyisége a egy fehérje mennyisége a sejtosztódással sejtosztódással szinkronban változikszinkronban változik

Kimutatják, hogy a cdc2 Kimutatják, hogy a cdc2 gén terméke egy protein gén terméke egy protein kináz, ami komplexet kináz, ami komplexet alkot a ciklinekkelalkot a ciklinekkel

Klónozzák és Klónozzák és szekvenálják a ciklin A-t szekvenálják a ciklin A-t kódoló gént. Kimutatják, kódoló gént. Kimutatják, hogy petesejt érést hogy petesejt érést indukálindukál

Élesztőkben izolálnak Élesztőkben izolálnak sejtosztódási mutánsokat sejtosztódási mutánsokat – cdc gének– cdc gének

Tisztítják az MPF-t és Tisztítják az MPF-t és kiderül, hogy egy kináz, kiderül, hogy egy kináz, aminek két alegysége aminek két alegysége van:van:Cdc2 és ciklin BCdc2 és ciklin B

A citoplazma határozza meg a sejtmagi A citoplazma határozza meg a sejtmagi működéstműködést

A sejtmag határozza meg A sejtmag határozza meg a citoplazma működéséta citoplazma működését

M o l e k u l á r i s b i o l ó g i M o l e k u l á r i s b i o l ó g i aa

kontrol

+ koffein+ koffein

+ hidroxiurea+ hidroxiurea

+ hidroxiurea+ hidroxiurea+ koffein+ koffein

NORMÁLIS MITÓZIS

NORMÁLIS MITÓZIS

LEÁLL S FÁZISBANLEÁLL S FÁZISBAN

ÖNGYILKOS MITÓZISÖNGYILKOS MITÓZIS

Ellenőrzési mechanizmusok biztosítják a Ellenőrzési mechanizmusok biztosítják a sejtciklus szabályos lefutásátsejtciklus szabályos lefutását

Ellenőrzési mechanizmusban szerepet játszó Ellenőrzési mechanizmusban szerepet játszó gének azonosításagének azonosítása

A sejtciklus kutatás az egyetlen A sejtciklus kutatás az egyetlen tudományterület, amelyben szorzás és osztás tudományterület, amelyben szorzás és osztás

alatt ugyanazt értjükalatt ugyanazt értjük

cell multiplication = cell division