az eukarióta sejtciklus szabályozása
DESCRIPTION
Az eukarióta sejtciklus szabályozása. Az eukarióta sejtciklus szabályozása kurzus tematikája 2006-2007 2. félév. Bevezetés és rövid áttekintésDeák Péter Ciklin-függő kinázok és foszfatázokDeák Péter A mitótikus orsó Belecz István Transzport folyamatok a sejtekbenSzabad János - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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