Cellbiology 5.VO

Voraussetzungen für erfolgreichen Zellzyklus (4)

Das genetische Material muss repliziert und an beiden Tochterzellen gleich vererbt werden, Alle essenziellen Organellen müssen dupliziert und zwischen den Tochterzellen aufgeteilt werden, Die Zellteilung muss an das Zellwachstum angepasst werden, Die Zellteilung muss an die Umgebung der Zelle angepasst werden

Phasen des Zellzyklus und was passiert

Interphase: hier findet die DNA-Replikation

statt, sie gliedert sich in G1-, S- & G2-Phase

Prophase: homologe Chromosomen lagern

sich zusammen

Promethaphase: Die Spindel bildet sich aus

und bindet an den Zentromeren der

Chromosomen

Metaphase: Die Chromosomen ordnen sich an

der Equatorialebene an

Anaphase: Der Spionageapparat zieht die

Chromosomen auseinander

Telophase: Die Zelle teilt sich in zwei

M-Phase: Mitose Phase→ hier findet die

Mitose/Meiose statt

G1-Phase→ „gap-phase 1“ Es ist ein Zustand

der Pluripotenz. Die Zelle kann sich

differenzieren, ruhig ("ruhend") werden,

wachsen... Die Länge von G1 kann variabel

sein

S-Phase→ DNA-Replikation

G2-Phase→ „gap-phase 2“ Lücke vor der

Mitose. Check-up-Zeit vor der Mitose.

unterschied früher embryonaler Zyklus, somatischer Zyklus

somatische Zellzyklus besteht aus vier Phasen,

während der frühe embryonale Zellzyklus

zwischen den Phasen S und M wechselt, ohne

dass die Phasen G1 und G2 dazwischenliegen.

wichtigste Modellorganismen in der Zellzyklusforschung

Hefe, Fruchtfliege, frühe Embryos Krallenfrosch, menschliche Zellen in Kultur

Möglichkeiten den Zellzyklus zu Überwachen durch

DAPI, Form

BdU, Quantifizierung des Grades der DNA-Synthese.

DNA-Replikation und Mitose sind (fast immer)

zeitlich getrennt...

Unvollständige Replikation könnte …

Deshalb …

Chromosomentrennung verhindern

werden die einzelnen Schritte fast

immer zeitlich getrennt ablaufen, damit die

Möglichkeit des Abbruches besteht.

Durchbruch in den 80er Jahren beim Kontrollsystem des Zellzyklus

Identifizierung der

Schlüsselproteine des Kontrollsystems,

zusammen mit der Erkenntnis, dass sie sich

von den Proteinen unterscheiden, die die

Prozesse der DNA-Replikation,

Chromosomentrennung und so weiter

durchführen.

Experiment Johnson und Rao 1970

Fazite

Erkenntnis

Zellen in verschiedenen Stadien wurden kombiniert

S-Phasenkern setzt etwas frei,

das den G1-Kern in S- treibt Phase

Fazit: G2-Kern ist resistent gegen S-

Phasen-fördernden Faktor

Fazit: G1 und G2 beeinflussen sich

nicht gegenseitig

Zellzyklus wird durch eine Reihe chemischer

Signale gesteuert, die frei zwischen

Zellkern und Zytoplasma diffundieren können.

Was ist also dieser Faktor oder eine

Reihe von Faktoren, die das

Fortschreiten des Zellzyklus steuern?

Cyclin mit cyclin dependant Kinase CdK

Wenn

Cyclin mit Cdk einen

Komplex bildet, wird die

Proteinkinase aktiviert, um

bestimmte

Zellzyklusereignisse auszulösen. Ohne Cyclin

ist Cdk inaktiv.

welche Art von Cyklinen gibt es bzw in welcher Phase kommen sie vor und wer entdeckte es

G1, G1/S, M, S

Hartwell, Sir Tim Hunt

Wie lösen verschiedene Cyclin-Cdk-

Komplexe unterschiedliche

Zellzyklusereignisse aus?

… kann die Eigenschaften des

CDK-Substrats verändern

Phospholyrierung

kann die Eigenschaften des

CDK-Substrats verändern

Verschiedene CDKs können unterschiedliche

Ausdrucksmuster und Ziele haben!

wie wird die Cyklin-CdK Aktivität reguliert

Ohne Cyclinbindung wird das aktive

Zentrum in Cdk durch die T-

Schleifenregion blockiert

B) Die Bindung des Cyclins bewirkt, dass

sich die T-Schleife aus dem aktiven

Zentrum bewegt

C) Die Phosphorylierung von Cdk2

(durch CAK) in der T-Schleife aktiviert

das Enzym weiter, indem sie die Form

der T-Schleife ändert und die Fähigkeit

des Enzyms verbessert, seine

Substrate zu binden.