ÖKARYOTİK HÜCRE DÖNGÜSÜNÜN DÜZENLENMESİ Prof.Dr.Asuman Sunguroğlu

Hücreler neden bölünür? Büyüme Tamir/Yenilenme Üreme Aseksüel

Hücrenin yaşam döngüsü Hücre bölünmesi – Mitoz – 1 saat Birinci büyüme fazı, 11 saat İkinci büyüme fazı – 4 saat interphase Sentez fazı – DNA kopyalanır – 8 saat

HÜCRE DÖNGÜSÜ G1 = Yeni hücre meydana geldikten sonra hücre büyür. S – DNA replikasyonu gerçekleşir. G2 – Mitoz bölünme için hazırlık evresidir, hücre büyümeye devam eder. M – Mitoz: Birbirinin aynısı 2 hücre meydana gelir. Eğer hücre bölünmeyecekse G0 fazı olarak adlandırılan dinlenme fazında bekler – Hücre bölünmesi için hazırlık yapılmaz.

Hücrede G1 in sonlarında G2’nin sonlarında ve Mitozda kontrol noktaları bulunur.

Mayada G1’in sonlarındaki kritik bir nokta vardır, bu START noktasını geçince hücre bölünmesi mitoz tamamlanıncaya kadar devam eder.

Mayalardaki START noktasının eşdeğeri olarak memelide(insanda) Restriksiyon noktası yer alır. Hücrede bölünmeyi uyaran büyüme faktörleri veya mitojen varlığında hücre G0 dan G1’e geçer ve bölünmeye başlar.

Büyüme faktörleri uayrımını alan hücrede RAS/RAF/ERK Kinaz yolağı aktive olur ve ilk olarak Siklin D proteini sentezlenir.

Yaban-tip S.pombe genleri, üzerinde artı işaretiyle italik olarak yazılır (ör; cdc2 +); çekinik mutasyonlu genler ise üzerinde eksi işaretiyle italik olarak yazılır (ör;cdc2 -). Belirli genler tarafından kodlanan proteinler, genin sembolü ile isimlendirilir ve ilk harfi büyük olacak şekilde roman harfleriyle yazılarak gösterilir (ör; Cdc2).

S. cerevisiae yaban tip genler, S S.cerevisiae yaban tip genler, S.pombe’de olduğu gibi, italik büyük harflerle gösterilirler (ör; CDC28) ve çekinik mutant genler, italik küçük harflerle gösterilirler (ör; cdc28); yaban tip proteinler Romen harfleriyle ilk harfi büyük olarak yazılır (ör; Cdc28).

TABLO 20-1 Seçilmiş Siklinler ve Siklin-Bağımlı Kinazlar (CDK’lar) ORGANİZMA / PROTEİN ADI S. POMBE CDK Cdc2 Mitotik Siklin Cdc13 S. CEREVISIAE Cdc28 Orta-G1 siklin Cln3 Geç-G1 siklinleri Cln1, Cln2 Erken S-faz siklinleri Clb5, Clb6 Geç S-faz ve erken mitotik siklinler Clb3, Clb4 Geç mitotik siklinler Clb1, Clb2 OMURGALILAR Orta-G1 CDK CDK4, CDK6 Geç-G1 ve S-faz CDK CDK2 Mitotik CDK’lar CDK1, CDK2 Orta-G1siklinler D-tipi siklinler Geç-G1 ve S-faz siklin Siklin E S-faz ve mitotik siklin Siklin A Mitotik siklinler Siklin A, Siklin B

Moleküler Hücre Biyolojisi Lodish 2011

Moleküler Hücre Biyolojisi Lodish 2011

Aktif MPF P Baskılayıcı fosforilasyon Aktifleştiren fosforilasyon Moleküler Hücre Biyolojisi Lodish 2011

MPF:Maturation promoting factor Mitotik Siklin olarak sentezlenen SiklinB Siklin bağımlı Kinaz ile kompleks yapar ve Kinaz aktivasyonu gerçekleşir. Kinazın aktivasyonu için Thr161, baskılanması için Thr14 ve Tyr15e fosfat takılması gereklidir.

MPF MPF, aktivitesi için mitotik sikline ihtiyaç duyan bir protein kinazdır. MPF’nin protein kinaz aktivitesi, birçoğu hala tanımlanmayı bekleyen birçok spesifik protein substratın fosforlanmasıyla mitozun başlamasını uyarır.

Molecular Cell Biology Alberts, 3rd edition

Kondensin komplekslerinin MPF veya MPF tarafından düzenlenen bir kinaz tarafından fosforilasyonu erken mitozda kromozom yoğunlaşmasını sağlar.

Mitozun başlarında, lamin A, B ve C’nin, nükleoporinlerin ve iç nükleus zar proteinlerinin MPF-tarafından fosforilasyonu, lamin filamentlerinin depolimerizasyonuna, nükleer zarfın bütünlüğünü yitirmesine ve ER’a çekilmesine yol açan nükleer porların por alt komplekslerine ayrılmasına sebep olur.

Sccafold maintenance kompleks Moleküler Hücre Biyolojisi Lodish 2011

Telofaz esnasında nükleer zarın yeniden toplanması için model Telofaz esnasında nükleer zarın yeniden toplanması için model. Her bir seyrelen ve daha sonra biri diğerine füzyon yapan kromozomla ilişkideki endoplazmik retikulumun (ER) uzantıları kromozomun etrafında çift zar oluşturur. Fosfatı kopan nükleer por alt kompleksleri nükleer porlarda yeniden toplanarak karyomer olarak adlandırılan bireysel mini-nükleus oluştururlar. Çevrili kromozom daha fazla seyrelir ve her bir iğ kutbundaki tüm karyomerlerin nükleer zarlarının takip eden füzyonu, tam set kromozom içeren tek nükleusu oluşturur. NPC = nükleer por kompleks. [B. Burke ve J. Ellenberg, 2002, Nature Rev. Mol. Cell Biol. 3:487’den adapte edilmiştir.]

S-faz siklin-CDK heterodimerleri geç G1’de birikirken, geç mitozda ve erken G1’de eksprese edilen ve Sic1 olarak adlandırılan inhibitörün bağlanması derhal engellenir. Çünkü Sic1, özellikle B-tipi siklin-CDK komplekslerini baskılar ve S-faz inhibitörü olarak görev yapar

DNA replikasyonu erken G1 boyunca orijinlerde toplanan replikasyon öncesi kompleksler tarafından başlatılır. S-faz siklin-CDK kompleksleri replikasyonun eş zamanlı olarak replikasyon öncesi komplekslerden başlamasını tetikler ve yeni replikasyon öncesi komplekslerin oluşumu, replikasyon öncesi komplekslerin fosforlanmış olması nedeniyle yeniden bir araya gelmeleri engellenir

TABLO 20-2 Siklin-CDK Aktivitesinin Düzenleyicileri REGÜLATÖR TİPİ FONKSİYONU KİNAZLAR VE FOSFATAZLAR CAK kinaz Siklin-CDK’ların aktivasyonunu sağlar Wee kinaz Siklin-CDK’ları baskılar Cdc25 fosfataz Cdc14 fosfataz Mitotik siklin-CDK’ları baskılamak için Cdh1’i aktive eder Cdc25A fosfataz Omurgalı S-faz siklin-CDK aktivasyonunu sağlar Cdc25C fosfataz Omurgalı mitotik siklin-CDK aktivasyonunu sağlar ATM/ATR kinazlar Kontrol noktasını denetler, Chk1/Chk2 kinazları aktifleştirir Chk1/Chk2 kinazlar Kontrol noktasını denetler, hücre-döngüsü duraklamasına neden olan Cdc25C ve Cdc25A fosfatazların inaktivasyonunu sağlar BASKILAYICI PROTEİNLER Sic1 S-faz siklin-CDK’lara bağlanıp baskılar CKI’lar p27KIP1, p57KIP2 ve p21CIP Siklin-CDK’lara bağlanıp baskılar INK4 Orta-G1 CDK’lara bağlanıp baskılar Mad2 İğ-organizasyonu denetim noktasını kontrol eder, Cdc20’ye bağlanarak anafazın başlamasını önler ve B-tipi siklin-CDK’ları inaktivasyonunu sağlar Rb E2F’lere bağlanır, birçok hücre döngü genlerinin transkripsiyonunu önler UBİKİTİN-PROTEİN LİGAZLAR SCF S-faz siklin-CDK’ları aktive etmek için fosforlanmış Sic1 veya p27KIP1’in yıkımını sağlar APC/C + Cdc20 Sekürinin yıkımını uyarır, anafazı başlatır. B-tipi siklinlerin kısmi yıkımına neden olur APC/C + Cdh1 Telofazı başlatmak için B-tipi siklinlerin tam olarak parçalanmasını uyarır ve metazoalardaki geminin, DNA replikasyon orijini üzerindeki replikasyon öncesi komplekslerin oluşmasını sağlar

TABLO 20-3 Kontrol Nokta Proteinleri . KONTROL NOKTASI AMAÇ SENSÖR EYLEM S faz iç kontrol noktası M-faza girmeden önce tüm DNA replikasyonunun tamamlanmasını temin eder ATR replikasyon çatallarını tespit eder Mitotik siklin-CDK’ların aktivasyonunu önlemek için Cdc25C’nin baskılanması, erken mitotik olayların engellenmesi İğ-organizasyonu kontrol noktası Anafazdan önce tüm kromozom kinetokorlarının iğ mikrotübüllerine bağlandığından emin olur Mad2 mikrotübüllere bağlanmamış kinetokorları tespit eder Separazın aktivasyonu için Cdc20’nin baskılanması ve anafazın başlamasının önlenmesi İğ-pozisyonu kontrol noktası Telofaz ve sitokinezden önce tüm kromozomların yavru hücrelere eşit şekilde dağılmasını temin eder (S.cerevisiae) Tem-1 tomurcuktaki iğ kutup kitlesinin uygun pozisyonunu tespit eder Cdc14 aktivasyonunun ve mitotik siklinlerin yıkımını ve geç mitotik olayların engellenmesi DNA-hasar kontrol noktası Hücre döngüsü boyunca DNA hasarını tespit eder ATM, ATR DNA hasarını tespit eder S faza girişi engellemek için Cdc25A’nın baskılanması, hücre döngüsü duraklamasını uyarmak için tüm siklin-CDK komplekslerinin p21CIP ile baskılanması

Hücre mitoza girebilmek için tüm genomunu kontrol eder, kromozom ve kromatid kırıkları gibi DNA hasarı varsa genomun gardiyanı olan p53 sentezlenir ve hücre G1 de bekletilir. Hasarın onarılması için süre verilir. Hasar onarılmazsa hücrede apoptosis denilen programlı hücre ölümü gerçekleştirilir.

Hücre döngüsünü baskılayan inhibitörler vardır Hücre döngüsünü baskılayan inhibitörler vardır. CİP/KİP(p21,p27,p57) ailesi ve INK4 ailesi(p15,p16,p18,p19)