dr. selma yılmaz tıbbi biyoloji...q dna sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen...

46
Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji HÜCRE DÖNGÜSÜ VE KONTROLÜ Referans Kitaplar: Lodish, Alberts Molecular Cell Biology 1

Upload: others

Post on 24-Jan-2020

14 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Dr.SelmaYılmazTıbbiBiyoloji

HÜCREDÖNGÜSÜVEKONTROLÜ

Referans Kitaplar: Lodish, Alberts Molecular Cell Biology 1

Page 2: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

C. elegans ın erken embriyogenezi sırasında hücre bölünmesi

Page 3: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

q Hücredöngüsükavramı,ökaryo4khücredegerçekleşenbazıolaylarınzamanlamasınıtasviriçinkullanılabilir.

q Döngüyeka@lan(replikeolan)soma4khücrelerde,hücrelerRNAlarıveproteinlerisentezlerler,DNAnınvekromozomunreplikasyonunuhazırlarlar.

3

ÖkaryoAkHücreDöngüsü(Siklüsü)VeKontrolüneBakış

Page 4: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

4

Ökaryotik hücre döngüsündeki başlıca olayların ve bir parental kromozomun yazgısının özeti

Mitozfazı:Kromozomyoğunlaşması,çekirdekzarının(nuclearenvelope)yıkımı,Kromozomayrılması

Mitozdan-Eş-kızyavruya:Kromozomyoğunluğununazalması,çekirdekzarının(nuclearenvelope)tekraryapımı,sitokinez

Eş-kızyavruhücreler

DNAsentezi

Page 5: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

5

ÖkaryoAkhücredöngüsüdörtfaza(M,G1,S,veG2fazları)ayrılır.Gophase,özeldinlenmefazıdır.G0fazı(dinlenmefazı)

q Kasvesinirhücrelerigibibazıhücrelerindöngülerinidurduklarıözeldurumdur.q Karaciğerveböbrekparenkimalhücrelerigibibazıhücreler,G0fazınayarı-kalıcıgirerler.q EpitelhücreleridiğerlehücrelerneredeysehiçbirzamanG0fazınagirmez,organizmanınyaşamısüresincebölünmeyisürdürürler.

ÖkaryoAkHücreDöngüsü(Siklüsü)

Page 6: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

6

G1(Gap1)fazı:DNAsenteziöncesihücreselbüyümeq NüklearDNAreplikasyonununbaşlamasıilemitozarasındakidönem,HücrelerRNAlarıveproteinlerisentezler.S(DNAsentezi)fazı:DNAreplikasyonuq NüklearDNAreplikasyonudönemi,DNAreplikasyonu.DNAsentezinevekromozomreplikasyonunahazırlamadevresi.

q DNAreplikasyonureplikasyonorijinindebaşlarveoluşur.q Sfazınınsonunda,herkromozomkendiDNAiçeriğiniikiyekatlarvesentromerinde(centromere)debirleşikikikızkardeşkroma4dlerden(sisterchroma4ds)oluşur.

ÖkaryoAkHücreDöngüsü

Page 7: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

G2fazı(gap2)q DNAsentezisonrası,amamitozöncesigerçekleşenhücreselbüyüme.q ReplikeedilmişolanDNA,hücrebölünmesiöncesiherhangibiryanlışolupolmadığıaçısındankontroledilir.

v G2fazıtamamlandıktansonra,hücrelerbirkaçaşamalıolanM(mito4kfaz)olarakdaadlandırılanmitozunkarmaşıkişlemlerinebaşlar.

q  G1,SandG2fazlarıberaberceinterfazolarakadlandırılır.q Hücredöngüsümitoz(enkısafaz,yaklaşık1hr)vebir

interphase(yaklaşık15-23saat)olmaküzereikianakısımdanoluşur.

7

Arafaz(İnterfaz)

Page 8: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

8

Interfaz(arafaz,araevre):q G1(9saat),S(10saat),veG2(4.5saat)fazlarınınkombinasyonundanoluşur.q Yaklaşık15-23saatq İkihücreyebölünmeveyamitozlararasındakizamandır.q Genekpresyonuinterfazınbütünaşamalarıaracılığıylagerçekleş4rilir.Mitoz(Mfazı,mito4kfaz)q Hücredöngüsününenkısafazı,30dakika-1saat)q Birkaçaşamalıdırq Hücreninikieş-kızyavruhücreyebölündüğüzamandır.q Mfazıişlemlerienkompleksolanlarıdır.

q Mfazı4anabölümeayrılmış@r:—profaz,metafaz,anafaz,andtelofaz.

--vehücresitokinezegider–sitoplazmanınfizikselolarakbölünmesi--

ÖkaryoAkHücreDöngüsü(Siklüsü)

Page 9: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

9

q Maya hücre-bölünmesi döngüsü mutantlarının (cdc) saflaştırılması hücre döngüsünü kontrol eden genlerin anlaşılmasını sağlamıştır.

q Amfibik (yüzergezer) hayvanlar ve omurgalıların

yumurtaları ve eş zamanlı döllenmiş yumurtadan gelen erken embriyoları çalışmalarına mükemmel kaynaklar oluşturmuştur.

Hücre-Döngüsünü Kontrol Eden Proteinleri tanımı ve Saflaştırılmasında Çok Farklı Deneysel Sistemler Kullanılmıştır

Page 10: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Yeast S. pombe. S. pombe hücre döngüsünün ana olayları. Nükleer zarfın in S. pombe ve diğer mayalarda ayrılıp dağılmadığına dikkat ediniz.

Maya S. pombe. Hücre döngüsünün çeşitli aşamalarında iken gösterilen S. pombe hücreleri. Uzunlar mitoza girmek üzere; kısalar sitokinezi bitirmiş.

Page 11: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

q Herhücredöngüsündeikitemelişlemgerçekleşir:q Kromozomlarreplikeedilir(kopyalanır),vesonraq Eşitşekildeikikız-yavruhücreyeayrılırlar.

q Buişlemleriyürütenmekanizmalarökaryo4khücrelerinhepsindeaynıdır.

q Hücredöngüsüsırasındaolagelenişlemleryüksekdüzeydekontrolvekoordineedilir.

q HücredöngüsüasılolarakDNAreplikasyonuvemitozaşamalarındakontroledilir.

11

Memeli Hücrelerinde Hücre-Döngüsünün Kontrolü

Page 12: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

q Yüksek organizmalarda, hücre döngüsü kontrolü, esas olarak G1 cyclin-CDK komplekslerinin sentezi ve aktivitelerinin kontrolü yoluyla yapılır.

q G0veyaG1dekibirhücredehücredöngüsününbaşla@lması,birsinyal(birmitojen,örn.,birbüyüme(growth)faktörü)alınmasıylaolur.

q Ekstraselüler growth faktörleri, G1 cyclin-CDK komplekslerinin sentezini uyararak, mitojen (mitozu uyarır) olarak görev yaparlar.

q Mitojenlerbelirlibirsüregörevyap@klarında,uzaklaş@rıldıklarıhaldebile,hücredöngüsümitozaracılığıyladevameder.

Memeli Hücrelerinde Hücre-Döngüsünün Kontrolü

Page 13: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Memeli Hücrelerinde Hücre-Döngüsünün Kontrolü q G1‘ingeçsa`asındaki(lateG1)noktası,hücredöngüsünün

geçişlerininmitojenlerdenbağımsızhalegeldiğiyerdir,Sınırnoktası(restricAonpoint)olarakadlandırılır.

q Memelihücrelerindekisınırlama(restricAon)noktası,mayalardakiBAŞLAMA(START)noktasınaeş4r.

q KriAkhücre-döngüsügeçişleri: G1→Sfazı, metafaz→anafaz,ve anafaz→telofazvesitokinezgeridönüşümsüz(irreversible)dür,çünkübugeçişler,geridönüşüolmayanbirişlemolanproteinlerinyıkımı(degradasyon)yoluylaregüleedilir.

q Bununsonucunda,hücrelerhücredöngüsündeyalnızcatekyönegitmeyezorlanırlar.

Page 14: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Hücredöngüsününanakontrolelementleri:1.Heterodimerikproteinkinazlar,siklin-CDKkompleksleri(fosforilasyonile)2)İkiubiquiAn-proteinligazkompleksi,SCFveAPC(yıkımyoluyla)3)Regülatörproteinfosfotazlar(defosforilasyonyoluyla)q Regülasyonyokluğunda,hücrelerkonrolsüzreplikeedilir

vebölünürler,kansergibihastalıklarayolaçarlar.

14

HücreDöngüsününAnaKontrolElementleri

Page 15: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

HücreDöngüsününAnaKontrolElementleri

G1 siklin CDKlar hücreyi S fazına hazırlarlar

SCF ubiquitin-protein ligaz S fazını indükler.

Mitotik siklin-CDKlar mitozdaki erken aşamalarını aktive eder.

İğ kutupları

APC/C ubiquitin-protein ligaz anafazı indükler

APC/C ve CDC14 fosfataz mitoz daki geç aşamaları indükler.

S-fazı siklin-CDK DNA replikasyon orijinlerini aktive eder.

Page 16: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

q Hücredöngüsü(cellcycle)geçişlerini,üçanasınıfSiklin-CDKkompleksleri,kontroleder:G1–fazı,S-fazı,vemitoAksiklin-CDK(MPF)kompleksleri

q Heterodimerikproteinkinazlar(Siklin-CDKkompleksleri),siklin(cyclin)denilenbirregülatörsubünitevesiklin-bağımlıkinazlar(cyclin-dependentkinases)denilenbirkataliAksubünitedenyapılmış@r.

q G1siklinCDKvediğersiklin-CDKkomplekslerininakAviteleri,kataliAksubünitelerdebulunanspesifikinhibeedicibölgelerdefosforilasyonveakAveedicibölgelerinregülasyonuyoluylagerçekleşir.

16

HücreDöngüsününAnaKontrolElementleri

Page 17: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

q Siklin-CDKkomplekslerininbirsiklinlebağlanmazlarsa,akAviteleriyoktur.

q Siklinlerinkonsantrasyonları,hücre,hücredöngüsündeilerledikçe,artarveazalır,hücre-döngüsüolaylarınıkontroleder.

q HerCDK,farklısiklinlerlebağlanabilirvebağlısiklin,hangiproteinlerinspesifikbirsiklin-CDKkompleksitaragndanfosforlanacağınıtayineder.

q Siklin-CDKkompleksleri,hücredöngüsünde,replikasyonvebölünmedeyeralançoksayıdahücreproteinifosforlarvedolayısıylaak4viteleriniregüleederler.

17

HücreDöngüsününAnaKontrolElementleri

Page 18: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

18

Siklin-CDKKompleksleri

a)SerbestCDK’lar b)Düşük-akAvitelisiklinA-CDK2

c)Yüksek-akAvitelisiklinA-CDK2

Page 19: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Bazısiklinler(cyclins)veSiklin-bağımlıkinazlar(Cyclin-dependentkinases(CDKs)MitoAksiklinveCDKdanoluşanbirheterodimergenelliklemitoz-uyarıcı(mitosis-promoAng)faktör(MPF)olarakanılır.

Page 20: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

KontrollüProteinFosforilasyonuveYıkılmasıHücreDöngüsüGeçişleriniKontrolEder1.G1siklinCDKlarhücreyiSfazınahazırlarlar.2.SCFubiquiAn-proteinligazSfazınıindükler.3.MitoAksiklin-CDKlar(MPF’ler)mitozdakierkenaşamalarınıak4veeder.4.APC/CubiquiAn-proteinligazanafazıindükler5.APC/CveCDC14fosfatazmitozdakigeçaşamalarıindükler.

20

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları

Page 21: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları 9. CdcA fosfataz Cdh’i aktive eder ve APC/C-Cdh1/proteazom mitotik siklinleri yıkıma uğratır

8. APC/C-Cdc20 proteazom securini yıkıma uğratır

7. Cdc25 fosfataz erken mitotik olayları aktive eden mitotik siklin-CDK’ları aktive eder.

6. S fazı siklin-CDK’ları prereplikasyon komplekslerini aktive ederler. 5. SCF/proteazom fosforlanmış

S-fazı siklin-CDK inhibitörünü yıkıma uğratır

DNA kopyalama

1.  DNA prereplikasyon kompleksleri başlangıçta bir araya gelirler.

2.  G1 siklin-CDK Cdh1’I inaktive eder.

3.  G1 siklin-CDK S-fazı siklin-CDK ekspresyonunu aktive eder.

4. G1 siklin-CDK S-fazı inhibitörünü fosforlar.

Cdh1 kinaz; APC/C ubiquitin ligaz, Cdc25 and CdcA fosfatazlar

Page 22: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

1.G1siklinCDKkomplekslerihücreyiSfazınahazırlarlar:Spesifiktranskripsiyonfaktörleriniuyarırlar.q  Hücrelerreplikeolmaküzerebirsinyalle(örn.,bir

büyümefaktörü)uyarıldıklarında,ilkönceG1siklinCDKkompleksleriekpreseedilir.

q  G1siklin-CDKkompleksleri,hücreleriSfazına,DNAsentezleyenenzimleriveS-fazısiklinleriniveCDK’larıkodlayangenlerintranskripsiyonunubaşlatantranskripsiyonfaktörleriniakAveederekhazırlarlar.

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları

Page 23: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

2.SCFubiquiAn-proteinligazSfazınıindükler:DNAreplikasyonunuuyarır.

q  Sfazısiklin-CDKlarıbaşlangıçtainhibitörlertarabndan,G1/Sfazısiklin-CDKlarinhibitörlerifosforlayanakadarkontrolal@ndatutulurlar.

q  BufosforlanmainhibitörlerinSCFubiquiAnligasetarabndanpoli-ubiquiAnlenmesineveproteazomlartarabndanyıkılmalarınasebepolur,S-fazısiklinCDK’larıserbestbırakır..

q  SerbestkalanS-fazısiklin-CDKları,dahasonrakromozomreplikasyonorijininebağlıolanregülatörproteinlerifosforlarlar,DNAsentezininbaşlamlmasını(DNAreplikasyonu)uyarırlar.

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları

Page 24: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Hücredöngüsündegeçişleringeridönüşsüz(irreversible)geçiş:q Büyükçokaltbirimliubiqui4nLigazları,hücre-döngüsününsiklinlervediğeranahtarregülatörlerininzamanıayarlıyıkımlarınakamlır,proteazomlartarabndanyıkılmaları(degradasyon)için,çoksayıdaubiqui4nle(polyubiqui4na4on)işaretler.Proteasome:(sitoplazmikproteinlerinyıkımınıyapanmolekülermakine)24

UbiquiAn-proteinligazlar

Page 25: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

SerbestkalanS-fazısiklin-CDKları,dahasonrakromozomreplikasyonorijininebağlıolanregülatörproteinlerifosforlarlar,böyleceDNAsentezininbaşlamlmasınıuyarırlar.

S-fazısiklin-CDKları

Page 26: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

3.MitoAksiklin-CDK’lar(MPFs)mitozdakierkenaşamalarınıakAveeder:kromozomyoğunlaşmasınavenükleerzarbndağılmasınasebepolurlar.q  MitoAksiklin-CDK(mitoz-veyamaturaAon-uyaran

faktörler-MPF)ak4viteleriiçinmito4ksiklinegerekduyar.q  MPFlerinsentezleriSveG2fazlarındayapılır,ancakak4viteleriDNAsentezitamamlananakadar,inhibitörbölgelerininfosforilasyonuylablokeedilir.q  İnhibitörbölgelerinindefosforilasyonuyladahasonrabir

kezakAveedildiklerinde,MPF’lerspesificproteinlerifosforlarlarvedolayısıylakromozomyoğunlaşmasınavenükleerzarbndağılmasınasebepolurlar.

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları

Page 27: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Mitozunbaşlangıcında,nüklearlaminlerinvediğerbazıproteinlerinmitoAkfazfaktörü(MPF)-yöneAmlifosforilasyonunüklearzarbndağılmasıvedağılmasınaveERmembranınaerimesigibierkenmitoAkolaylarıuyarır.

Page 28: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

4.APC/CubiquiAn-proteinligazanafazıindükler:

Kromozomlarıntümümetafazdüzleminde(plate)yeraldığında,diğerbirubiquiAnligaseolan,anafazuyarıcıkompleks(anaphasepromoAngcomplex-APC/C),securin’iyıkımiçinpoliubiqui4nler

SecurinmetafazkromozomununkızkardeşkromaAdlerinibirliktetutmayayardımedenbirproteindir.

Securininproteazomlartarabndangerçekleş4rilendegradasyonu(yıkımı),anafazıbaşla@rvekız-kardeşkromaAdlerayrılır.

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları

Page 29: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

5.APC/CveCDC14fosfatazmitozdakigeçaşamalarıindükler:

Anafazınsonunda,APC/C,mitoAksiklinleripoliubiqui4nleyerekyıkımlarınayolaçar.

Mito4ksiklinlerinyıkımı,mito4kCDK’larınproteinkinazak4vitesinak4vitesininkaybınayolaçar.

MitoAksiklin-CDKkinazak4vitesininyokoluşunabağlıolarak,kromozomalyoğunlaşmavevesairedensorumluproteinlerfosfatazlartaragndandefosforilasyonauğrar.

Hücre Döngüsünün Kontrol Mekanizmaları

Page 30: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

30

MitoAkOlaylarınKontrolündeKulllanılanMolekülerMekanizmalar

q Nüklearmembranınyenidenyapılmasıvesitokinez,devamlı(cons4tu4ve)şekildeakAfolanfosfatazabağlıdır.

q Geçanafazda,mito4ksiklinlerinyıkımlarıdolayısıylaMPFinak4fhalegeldiğinde,devamlışekildeakAfolanfosfatazlarmito4kCDKlartarabndanspesifikproteinlerekonulanfosfatlarıuzaklaş@rır.

q Bununsonucunda,kromozomlarınyoğunluğuazalır(decondense),venuklearmembranlaryenidensentezlenir.

q Hücrelerbundansonratelofazagirer,buradasitokinezoluşur,böylecehücredöngüsütamamlanır.

Page 31: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Nüklear por kompleksinin dağılması ve nükleer membranın ağsı ER yapıya erimesi ve Nüklear membranın yeniden yapılması

Page 32: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

32

q Çokhücreliorganizmalarda,gelişimvebüyümesırasındahücredöngüsünündoğrukontrolüherdokununşeklivebüyüklüğüaçısındançokönemlidir.

q Farklılaşmışhücrelerinçoğu,G1sırasında,hücredöngüsündençekilir,G0aşamasınageçer.

q Bazıfarklılaşmışhücreler(örn.,fibroblastvelenfositler)döngüyeyenidengirmekvereplikeolmakiçinuyarılabilirler.

q Çoksayıdamitoz-sonrasıfarklılaşmışhücre,oysa,yenidenreplikeolmakiçinhücredöngüsüneaslayenidengirmez.

q Memelihücreleri,hücredöngüsügeçişleriniregüleetmekiçinçeşitliCDKvesiklinlerkullanır.

q SiklinD-CDK4/6ortadangeçG1’ekadar;siklinE-CDK2geçG1veerkenS‘de;siklinA-CDK2S’de;vesiklinA/B-CDK1G2’deveanafazboyuMdefonksiyonyapar.

Memeli Hücrelerinde Hücre- Döngüsünün Kontrolü (Go dan G1e)

Page 33: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Bölünmek üzere growth (büyüme) faktörleri ile muamele edilmiş kültür G0 hücrelerinde memeli siklin-CDK komplekslerinin aktivitesi

Page 34: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

34

G0-düzeyindedurdurulmuşmemelihücrelerindemitojen-ileuyarılangenexpresyonundaönemlinoktalar:q Erkencevapverenvegeçcevapverengenlerq Restric4on(Sınırlama)noktasındangeçiş,tümörbaskılayıcı

(represör)RbProteinininfosforilasyonunabağlıdır.q CyclinA,DNAsenteziveCDK1nınmitozagirmesiiçingerekir.q  İki4psiklin-CDKinhibitörü(CIPs)memelilerdekihücre-

döngüsükontrolündeönemlidir:Buinhibitörler,siklinA-CDK2akAvitesiniinhibeederveDNAreplikasyonubaşlamadanyıkımauğra@lmasıgerekir.

G0-düzeyindeDurdurulmuşMemeliHücrelerindeMitojen-ileUyarılanGenExpresyonu

Page 35: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

G0-düzeyindeDurdurulmuşMemeliHücrelerindeMitojen-ileUyarılanGenExpresyonu

q G0fazındakihücrelersiklinleriveyaCDK’larısentezlemezler.

q SuskunhücrelerinG0denG1‘egeçişlerivehücredöngüsününkaldığıyerdendevametmesiserumdakigrowthfaktörleri(mitojenler)tarabndante4klenir.

q Reseptörlerebağlandıktanhemensonra,growthfaktörleri,hücredehalihazırdavarolantranskripsiyonfaktörlerini(TFs)kullanarak,c-fos,c-jun,andc-mycgibierkencevapgenlerin(earlyresponsegenes)transkripsiyonunubaşla@rlar.

q Bugenlergeç-cevapveren(delayed-responsegenes)genlerintranskripsiyonunubaşla@r.

q Bugeç-cevapverengenleriçindeG1cyclin-CDKlarveE2Fdenilenbirtranskripsiyonfaktörüyeralır,

q E2F,Rbgenitarabndankontroledilir.

Page 36: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

Rb ve BAŞLAMA noktası q  Rb,birproto4ptumorsuppressor

genidir.q  Rbnininak4vasyonureAnadatümör

oluşumunayolaçar.q  Rbdiğerbirçoktümördedeinak4ve

edilmiş4r.q  Bölünmeyen(non-proliferaAng)

hücrelerde,RbproteiniE2F’nebağlanır,vekomplekshistonedeaseAlazlarıakAveeder,geninsusukunluğunayolaçar(genesilencing).

q  G1cyclin-CDKlarınekpresyonubirmitojentaragndanuyarıldığızaman,Rbfosforlanırveak4fhalegelenE2Fserbestkalır.

q  E2FSfazınageçişiçingerekliolangenlerin,yaniDNAsentezedicienzimlerin,SiklinEveA(G1/Sfazısiklinleri),CDK2,vekendisinintranskripsiyonunuak4veeder.

Page 37: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

37

q  Dene4mnoktaları(checkpoints)kromozomlarınbiraradavebütünolaraktutulduğundanvehücredöngüsündebirsonrakiaşamabaşlamadanöncehücredöngüsününkri4kaşamalarınıntamamlandığındaneminolmakiçindir.

DeneAmnoktaları:1.S-fazınagiriş(kopyalanmamış-DNA)deneAmnoktası2.İğ-ipliğioluşumu(spindle-assembly)deneAmnoktası3.Kromozom-ayrılma(segregaAon))deneAmnoktası4.DNA-hasar(damage)deneAmnoktası

HücreDöngüsününDüzenlenmesindekiDeneAmNoktalarıveAmacı

Page 38: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

HücreDöngüsününDüzenlenmesindekiDeneAmNoktaları

S-fazı giriş

S-fazı denetim noktası

DNA-hasar denetim noktası

İğ-ipliği denetim noktası

B-tipi siklinlerin APC/C-Cdh 1 tarafından poliubiquinlenmesi Securinin APC/C-

Cdc20 tarafından poliubiquinlenmesi

DNA-hasar denetim noktası

DNA-hasar denetim noktası

M-fazı girişi

Page 39: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

39

1.S-fazınagiriş(kopyalanmamış-DNA)deneAmnoktasıq  SveG2fazlarındaişgörür,Cdc25phosphatasetarabndan

CDK1inak4veedilmesiniinhibeetmekyoluylaDNAsentezitamamlanmadanöncemitozuyarıcıfaktörlerin(MPF)akAfolmasınıönler.

2.İğ-ipliği-oluşumu(Spindle-assembly) deneAmnoktasıcheckpoint) q  Anafazınerkenbaşlamasınıönler,Mad2vediğer

proteinlerikullanarak,securinipoliubiqui4nleyenAPCspecificityfactorCdc20yikontroleder.

DeneAmnoktaları(checkpoints)

Page 40: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

40

3.Kromozom-ayrılma(segregaAon)deneAmnoktası q  Telofazvesitokineziyavrukromozomlardüzgünbirşekilde

ayrılanakadarönler,böyleceyavruhücrenintamsetkromozomuolur.

q  Kromozom-ayrılmadenetlemenoktasında,Cdc14fosfatazAPCspecificityfaktörCdh1‘yiakAveeder,budaB-4ptekisiklinleriyıkımauğramr,böyleceMitoAkfazuyarıcıfaktörlerin(MPF)inakAvasyonunusağlar.

Page 41: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

APC/C nin Kızkardeş Kromatidlerinin Ayrılmasını Düzenlemesi

Metafazkromozomlarısentrozomlardacohesinlerdenilenhalka-benzeriproteinlertarabndantutulur.İğ-iplikdene4mnoktasıişlemlerionayladığında,APC specificity factor (Cdc20)denilenbirprotein,kızkardeşkroma4dlerinayrılmasınıbaş[email protected]/CubiquiAnligaseak4veeder,busecurindenilenproteinipoliubiqui4nler,buproteinseparaseenziminininhibitörüdür.Securinproteazomlartarabndanyıkımauğradığında,separasecohesinlerinScc1bileşeninikeser,buproteinlerindağılmalarınavekızkardeşkroma4dleriniğipliklerininkutuplarınadoğruayrılmalarınayolaçar.

Page 42: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

APC/CninKızkardeşKroma4dlerininAyrılmasını

Düzenlemesi

separasecohesin’lerinScc1bileşeninikeser,kızkardeşkroma4dlerinayrılmasınayolaçar.

KızkardeşKroma4dle

Page 43: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

q  NondisjuncAonhücredöngüsüsırasındahomologkromozomlarınveyakızkardeşkroma4dlerindoğruşekildeayrılmalarındakibaşarısızlık@r.

q  Buolaykromozomlarınyavruhücrelereeşit-olmayanayrılmalarıyla(unequalsegregaAon)sonuçlanır.

q  Trisomy21de,annedegametogenezsırasındamayozbölünmede%95oranındanondisjuncAonolur.

İğ-ipliği-oluşumu/KromozomayrılmadeneAmnoktası

Page 44: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

44

q  DNAhasarına(UVışınlarınaveya–röntgenışınlarınabağlı)cevapolarakhücredöngüsühasartamiredilenekadardurdurulur.

q  Üçtümör-baskılayıcı(suppressor)protein(ATM/ATR,Chk1,vep53)budene4mnoktasıiçinsondereceönemlidir.

DNA-hasardeneAmnoktası

Page 45: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

45

q  UVışığıveyaröntgenışınlarınabağlıolarakoluşanDNAhasarınacevapolarakak4veolanATMveyaATRproteinkinazlar(ATM/ATR),Cdc25Afosfatazak?vitesikaybınayolaçanbiryollaG1veSfazındadurmayayolaçarlar.

q  AşırıDNAhasarınacevapolarak,p53ayrıcaapoptosisiuyarangenleriak4veeder.

DNA-hasardeneAmnoktası G1 denetimi noktası aracılığıyla ATM/

ATR-bağımlı sinyal sistemi

Birikme Transaktive edici fonksiyonda artış

G1 fazı durdurulması

Page 46: Dr. Selma Yılmaz Tıbbi Biyoloji...q DNA sentezi sonrası, ama mitoz öncesi gerçekleşen hücresel büyüme. q Replike edilmiş olan DNA, hücre bölünmesi öncesi herhangi bir

MitosisandMeiosis

46