ćwiczenie 4.docx

(30 KB) Pobierz

Biologia hormonów i nowotworów – ćwiczenie 4

Cykl komórkowy

·          uporządkowany w czasie zespół procesów życiowych komórki zachodzących powtarzalnie w czasie podziału i po podziale

·          prowadzą one do kolejnego podziału albo cykl ulega zatrzymaniu

 

Cykliny- grupa białek biorących udział w regulacji cyklu procesów związanych z podziałem komórki

Przy przechodzenie komórki przez fazy G1,G2, S gwałtownie wzrasta poziom cyklin typu D,A,E  i w końcu B. Te cyklin łączą się ze swoimi kinazami cyklinozależnymi (Cdk) i aktywują je. Istnieją także inhibitory kinaz cyklino zależnych (cdki).

G1- cyklina D

S- cyklina E

G2-cyklina A

Mitoza – cyklina B

 

Kinazy- enzymy które fosforyzują substraty, przyłączają resztę fosforanową do innego substratu.

W cyklu komórkowym są główne punkty kontrolne cyklu komórkowego, pkty kiedy komórka sprawdza czy wszystko jest ok. i czy można przejść dalej.

 

Cykl komórkowy a telomery

-ochrona zakończeń chromosomów

-umożliwienie całkowitej replikacji chromosomu

-telomeraza (enzym zawierający RNA, będący matrycą), u nowotworów bardzo duża aktywność telomerazy !!

5TTAGGG 3’ – charakterystyczna dla eukariontów

Leczenie nowotworów to np. atakowanie ich telomerazy.

U podstaw transformacji nowotworowej leżą zmiany w aparacie genetycznym komórki, tj. mutacje o charakterze dominującym i mutacje o charterze recesywnym.

 

Mutacje dominujące :

-żeby mutacja miała efekt fenotypowy ,wystarczy aby zeszłą w jednym z alleli danego genu

 

Mutacje recesywne :

-Żeby mutacja miała efekt fenotypowy musi zajść w obydwóch allelach danego genu

 

Grupa genów biorących udział w nowotworzeniu:

1.        Onkogeny

2.        Geny supresorowe

3.        Geny mutatorowe

4.        Geny modulatorowe biorące udział w progresji i przerzutowaniu

5.        Geny polimorficzne

Liczba genów u człowieka wynosi 20-30 000

 

Onkogeny

Niezmutowane onkogeny to protoonkogeny

-są to geny odpowiedzialne za przekazywanie (transmisje ) sygnałów w komórce (pośrednio wpływają na regulację transkrypcji i replikacji DNA, cykl komórkowy, apoptozę)

- w warunkach prawidłowych geny te są w stanie spoczynku lub ich ekspresja jest bardzo niska i ściśle kontrolowana, a czas półtrwania produktów jest bardzo krótki.

- około 200 genów (sis, erb, ras, fos, jun, myc)

 

Onkogeny

-proces nowotworzenia powoduje mutacja dominująca (wystarczy mutacja w 1 allelu)

-przeważnie mutacje w komórkach somatycznych

-transformacja protoonkogenów w onkogeny może być wynikiem zmiany jakościowej jak i ilościowej.

Onkogeny

Produkty protoonkogenów należą do kilku funkcjonalnie różnych klas:

1.        Kodujące czynniki wzrost

2.        Receptorowe ,błonowe o aktywności kinazy tyrozynowej

3.        Receptory wewnątrzkomórkowe o funkcji czynników transkrypcyjnych

4.        Niereceptorowe kinazy tyrozynowe

5.        Białka G

6.        Kinazy serynowo/treoninowe

7.        Czynniki transkrypcyjne

 

 

Schemat przekazywania sygnałów w obrębie komórki

Czynnik wzrostu (sis) + receptor > wchodzi do białek sygnałowych> dalej do jądra komórkowego ,do czynnika transkrypcyjnego, np. mRNA a dalej do białek cyklu komórkowego > podział komórki

TABELKA !! Z GENAMI TWORZĄCYMI NOWOTWÓR ?

C-onc > mutacja> nowotwór

Abl >translokacja> ostra białaczka limfocytarna, przewlekła białaczka szpikowa

Ras ( H-ras, K-ras, N-ras)> mutacje punktowe >rak pęcherza moczowego, płuc, tarczycy, czerniak, przewlekła białaczka szpikowa, jelita grubego, trzustki, wątroby, nowotwory układu moczowo-płciowego

Myc ( L-myc, N-myc)>translokacja ,amplifikacja(powielenie)> Chłonia, rak płuc, sutka, rak szyjki macicy

KS>  translokacja > Mięsak Kaposiego

 

Geny supresorowe = antyonkogeny

·          w prawidłowych komórkach zaangażowane są w negatywną regulację cyklu komórkowego

·          w komórkach nowotworowych ulegają inaktywacji , poprzez mutacje recesywne ( mutacji podlegają 2 allele danego genu )

·          około 50 genów ( Rb, p53,APC, DCC, BRCA1)

·          mutacje mogą występować w komórkach rozrodczych

TABELKA !!

Gen przeciwnowotworowy > lokalizacja chromosomu> nowotwór

APC> rak jelita grubego

p53>rak jelita grubego, rak płuc, rak sutka, swiaździak, kostniokomięsak

DCC>rak jelita grubego

MCC>rak jelita grubego

NFI>choroba Reclkinghaussena ( Nerwiakowłókniakowatośc)

Rb>siatkówczak , kostniakomięsak, rak płuc, rak pęcherza moczowego, rak sutka

WTI> nerczak złośliwy, zwojak zarodkowy, rak nerki, rak płuc, rak wątroby

 

 

APC ( adenomatous polyposis coli)

·          występuje w cytoplazmie oraz w jądrze komórkowym

·          bierze udział w regulacji wielu procesów w komórce, obejmujących podział, migrację, adhezję, różnicowanie komórek

·          gen APC położony jest na chromosomie 5 w regionie Q21 i zawiera 21 eksonów

·          ekspresja genu obserwowana jest we wszystkich tkankach

·          pierwsze eksony genu mogą tworzyć specyficzne tkankowo alternatywne transkrypty

 

Funkcja białka APC w kontroli proliferacji komórek

·          w komórkach śluzówki jelita grubego ten gen działa jako regulator cyklu komórkowego , reguluje poziom przekaźników w błonie komórkowej

·          w przypadku utraty funkcjonalności tego genu w tkance zostaje zaburzona równowaga między podziałami a śmiercią komórek

·          jeśli APC nie ma hamuje aktywność genów potrzebnych do podziału komórki

·           

Mutacje genu APC występują w  :

·          około 60- 85 % przypadków rodzinnej polipowatości gruczolakowa tej- FAP

·          zespole Gardnera

·          łagodnej formie rodzinnej polipowatości gruczolakowa tej jelita grubego –AAPC

·          zespole Turcota

·          HNPCC- zespół Lyncha

·          ten gen może ulec mutacji de Novo

·          w niedziedzicznych też może występować ta mutacja

 

Nabłonek prawidłowy(pod wpływem 5q recesyna APC) à stan przedrakowy(obniżenie poziomu metyzacji DNA) à

gruczolak I stopień (nowotwór niezłośliwy)(12p dominujaca k-ras)à gruczolak II stopień à gruczolak III stopień (nowotwór niezłośliwy)(wpływ 17p, recesywna, p53)à gruczolakorak(nowotwór złośliwy)à przerzuty (nowotwór złośliwy)

 

p53

·          czynnik transkrypcyjny

·          może oddziaływać na liczne białka komórkowe

·          mutacja negatywnie dominująca –wystarczy mutacja w 1 allelu, aby gen zmienił się w aktywny onkogen

·          tzw. strażnik cyklu komórkowego (jest w stanie zatrzymać cykl w różnych fazach)

·          białko p53 zatrzymuje cykl komórkowy na poziomie fazy G1 a S i daje szanse innym białkom na naprawę DNA

·          jeżeli powstało za dużo uszkodzeń lub naprawa DNA nie nastąpiła to p53 kieruje komórkę na drogę apoptozy(samobójstwo komórki)

Zmutowane białko p53:

·          brak kontroli cyklu komórkowego- niekontrolowana synteza DNA- niestabilność genetyczna, zmiany licznych chromosomów

·          brak drogi apoptotycznej- oporność komórek na leki przeciwnowotworowe

 

RB (pRb, Rb)

·          białko kodowane przez gen supresorowy RB1- retinoblastoma

RB niefosforyzowane – faza G1

RB fosforyzowane- fazy S, G2, M

Partner- czynniki transkrypcyjne rodziny E2F (dimery działek E2F-DP)

 

Mitozaà RB-P (fosfataza)àRB> RB , E2F-DP à cyklinyà RB-P àE2F-DP do DNA , do fazy G2, i z powrotem do Mitozy

 

Siatkówczak złośliwy (retinoblastoma)- 

o ile nie następuje w dzieciństwie to raczej nie nastąpi, na nim wykryto 1-szy gen supresorowy

 

Geny modulatorowe

·          biorą udział w progresji i przerzutowaniu

·          odpowiedzialne za nabranie przez komórkę cech złośliwości

Należą do nich:

·          geny kodujące białka powierzchniowe komórek typu E-kadheryn, integryn (ich mutacje prowadzą do  utraty inhibicji kontaktu)

·          geny kodujące enzymy proteolityczne (np. kolagenozy)

·          geny kodujące inhibitory enzymów proteolitycznych

·          geny supresorowe przerzutowania

 

Geny mutatorowe

·          geny kodujące białka, uczestniczące w naprawie DNA, np. : geny naprawy błędnie sparowanych po replikacji zasad (MMR)- hMSH2,Hmlh1

·          geny kodujące DNA metylazy i demytelazy modyfikujące cytozynę w parach 5’-CpG-3’

·          nie prowadzą bezpośrednio do kancerogenezy

·          przez upośledzenie mechanizmów kontroli wierności replikacji DNA oraz zaburzenia naprawy uszkodzeń przyczyniają się do braku równowagi genetycznej i niestabilności chromosomów

·          są podłożem silnych predyspozycji do rozwoju nowotworów

 

Geny mutatorowe

Funkcje i właściwości:

·          utrzymanie integralności DNA

·          procesy naprawcze uszkodzonego DNA

·          mutacje genów mutatorowych –niestabilność genomu

 

Geny polimorficzne

·          geny kodujące białka układu odpornościowego

·          geny kodujące enzymy metabolizmy ksenobiotyków: fazy 1- np. cytochrom i fazy 2-np. kodujące transferazy glutationowe (GST)

 

Mechanizmy naprawy DNA

Łańcuchy DNA w każdej komórce ciała ludzkiego są uszkadzane codziennie w 10 tys. Miejsc i pomimo sprawnego systemu naprawczego, ludzkie DNA w każdej komórce ciała jest na stałe uszkodzone w 100 tys. miejsc

 

Główne mechanizmy naprawy DNA, które wykształciły komórki w odpowiedzi na uszkodzenia:

Szlak naprawy: przez bezpośrednią rewersję, przez wycinanie (BER, NER, MMR), przez rekombinację (HRR, NHEJ, SSA)

 

Rodzaje białek uczestniczących w naprawie DNA :

1.        Białka rozpoznające uszkodzenie

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin