3 ćwiczenie

4 Pages • 888 Words • PDF • 275.4 KB
Uploaded at 2021-09-24 06:45

This document was submitted by our user and they confirm that they have the consent to share it. Assuming that you are writer or own the copyright of this document, report to us by using this DMCA report button.


1|S t r o n a

Cytogenetyka i inżynieria chromosomowa Ćwiczenie 3 Kompleksy cyklin z kinazami białkowymi odgrywają kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego i ich aktywność jest odpowiedzialna za regulację dwóch punktów kontrolnych cyklu, między fazą G1 i S oraz fazą G2 i mitozą. Regulacja cyklu komórkowego

przez

kompleks

cyklina/kinaza

CDK

polega

na

uruchamianiu

kaskadowych reakcji fosforylacji i defosforylacji białek uczestniczących w odpowiednich fazach cyklu. Cykliny są białkami regulatorowymi kompleksu, a kinazy pełnią funkcje katalityczne.

Punkty kontrolne cyklu komórkowego Kompleks cyklina/kinaza CDK (MPF) jest odpowiedzialny za aktywację szeregu kinaz uczestniczących w procesach mitozy oraz działa bezpośrednio na pewne składniki komórki, których fosforylacja prowadzi do takich zmian na początku mitozy, jak: kondensacja chromosomów, rozpad otoczki jądrowej oraz zmiany w cytoszkielecie komórki. Jest to proces wieloetapowy: I – następuje synteza cykliny i jej połączenie z kinazą CDK, II - kompleks ten jest fosforylowany przez dwie kolejne kinazy w specyficznych miejscach; fosforylacja ta inaktywuje właściwości enzymatyczne kinazy CDK, co zapobiega przedwczesnemu wejściu komórek do fazy mitozy; III – w kolejnym etapie kinaza CDK jest fosforylowana w trzecim miejscu, co zapewnia maksymalną aktywację kompleksu w trakcie mitozy; IV – aktywny kompleks MPF fosforyluje szereg białek w komórce, wywierając swoje działanie zarówno pośrednio przez fosforylację innych kinaz i fosfataz, jak i bezpośrednio poprzez fosforylację różnych białek cytoplazmatycznych i jądrowych, czynników transkrypcyjnych oraz enzymów. Mitotycznymi substratami kompleksu MPF są m.in. laminy jądrowe, białka chromatyny, składniki mikrotubul oraz nukleolina czyli białko jąderka.

2|S t r o n a



Laminy jądrowe po ufosforylowaniu przez MPF stają się rozpuszczalne, a po defosforylacji łączą się ponownie tworząc otoczkę jądrową;



Fosforylacja białek chromatynowych HMG i histonów umożliwia maksymalną kondensację chromosomów podczas mitozy;



Fosforylacja białek związanych z mikrotubulami – MAP wpływa na zamiany w dynamice mikrotubul, obserwowane przy przejściu komórek z interfazy do mitozy;



MPF uczestniczy także w zahamowaniu transportu membran i pęcherzyków, co prowadzi do rozpadu aparatu Golgiego w trakcie mitozy;



MPF jest odpowiedzialny za fosforylację czynnika transkrypcyjnego TBP i innych

elementów

kompleksów

transkrypcyjnych,

co

prowadzi

do

zahamowania wszystkich form transkrypcji podczas mitozy; 

Rozpadowi jąderka towarzyszy przeprowadzana przez MPF fosforylacja nukleoliny, która jest składnikiem fibrylarnym jąderka.

Pod koniec mitozy MPF jest inaktywowany poprzez degradację podjednostki cyklinowej po uprzednim przyłączeniu ubikwityny. Równolegle z degradacją cyklin, kompleks APC (ligaza ubikwitynylowa, cyklosom lub kompleks promujący anafazę) jest odpowiedzialny

za rozdział chromatyd siostrzanych poprzez degradację specjalnego

białka inhibitorowego anafazy zwanego sekuryną. Proteoliza tego białka powoduje uwolnienie

i

odpowiedzialny

aktywację za

białka

rozpad

nazwanego

kompleksu

separyną,

kohezynowego

które

jest

bezpośrednio

chromatyd

siostrzanych.

Aktywność kompleksu APC kontrolują zakończenie mitozy. Podobny kompleks do MPF zwany SPF (ang. S-phase promoting factor) reguluje indukcję fazy S poprzez fosforylację i aktywację białek niezbędnych do replikacji DNA. Obok cyklin i kinaz CDK w regulacji cyklu komórkowego uczestniczy szereg kinaz aktywujących (CAK), fosfataz oraz inhibitorów kinaz.

INHIBITORY WRZECIONA PODZIAŁOWEGO Ukształtowane wrzeciono kariokinetyczne znajduje się w stanie równowagi z pulą niezwiązanych cząsteczek tubuliny. Mikrotubule łączą się i rozpadają z połączeń w sposób ciągły, co zapewnia stały cykl obiegu podjednostek mikrotubul wrzeciona. Istnieją

3|S t r o n a

jednak czynniki, które mogą zakłócić równowagę w kierunku braku polimeryzacji mikrotubul, powodując degradację wrzeciona podziałowego. Do takich czynników zaliczamy: 

kolchicynę



niską temperaturę



ciśnienie hydrostatyczne



promieniowanie UV

Jeśli taki czynnik degradujący wrzeciono podziałowe zostanie usunięty w profazie, to następuje jego szybkie odtworzenie i przywrócenie aktywności. Kolchicyna - działanie i zastosowanie. Kolchicyna jest alkaloidem pochodzenia roślinnego (Colcicum autumnale L.) o wzorze sumarycznym C22H25O6N. Była ona środkiem najwcześniej używanym w celu zahamowania mitozy. W obecności kolchicyny nie tworzy się wrzeciono podziałowe, wobec czego chromosomy metafazowe rozrzucone są na obszarze całej komórki. Są one nieco grubsze i krótsze niż w normalnej mitozie, a w wyniku odpychania się chromatyd siostrzanych od siebie przyjmują charakterystyczny kształt litery X. W anafazie następuje podział centromeru, ale wobec braku wrzeciona chromatydy nie przesuwają się ku biegunom komórki. W telofazie nie następuje cytokineza, w związku z czym wszystkie chromosomy potomne wchodzą w skład nowego jądra o podwojonej liczbie chromosomów. Przedłużone działanie kolchicyny prowadzi do dalszej poliploidyzacji. Nagromadzenie komórek metafazowych w wyniku uszkodzenia wrzeciona podziałowego oraz luźne ułożenie chromosomów w komórce i ich kształty pozwalają na dokładną analizę kariotypu. Z tych względów kolchicyna ma szerokie zastosowanie w badaniach cytogenetycznych. Oprócz kolchicyny równie powszechnie stosowany jest kolcemid, syntetyczny związek będący pochodną kolchicyny (diacetylometylokolchicyna). Istnieje ponadto kilka alkaloidów roślinnych o podobnym działaniu. Należą do nich między innymi: winkrystyna, winblastyna, kumaryna, oleandryna, dezacetylooleandryla. Mechanizm działania kolchicyny polega na wiązaniu się jej z podjednostkami rnikrotubul w miejscach połączeń sąsiednich monomerów. Mikrotubule cytoplazmatyczne i mikrotubule wrzeciona znajdują się w dynamicznej równowadze z pulą podjednostek nie połączonych w mikrotubule. Związanie kolchicyny przez wolne podjednostki zakłóca

4|S t r o n a

stan równowagi, co prowadzi do stopniowego zanikania mikrotubul. Pewne czynniki powodują utratę zdolności kolchicyny do wiązania się z białkami mikrotubul. Należą do nich: bufor Tris, witaminy z grupy B oraz światło, które przekształca kolchicynę w luminokolchicynę. Najczęściej stosuje się wodne (w wodzie destylowanej) roztwory kolchicyny. Do tkanek zwierzęcych stosowane są również roztwory wpłynie Hanksa, Parkera i PBS, w których kolchicyna ma jednak mniejszą trwałość. Zalecane stężenia wahają się od 0.05 do 0.5 g/ml, czas działania od 2 do 3 godzin. Lepsze działanie daje dłuższe działanie kolchicyny o niższych stężeniach. Roztwór kolchicyny powinien być przechowywany w 4°C w ciemności. W ciemności należy również inkubować materiały w kolchicynie.

Przebieg podziałów mitotycznych. U góry mitoza normalna, u dołu c-mitoza (powstają komórki poliploidalne).
3 ćwiczenie

Related documents

4 Pages • 888 Words • PDF • 275.4 KB

2 Pages • 730 Words • PDF • 287.9 KB

28 Pages • 8,748 Words • PDF • 493 KB

22 Pages • 1,247 Words • PDF • 1.3 MB

6 Pages • 524 Words • PDF • 60.3 KB

50 Pages • PDF • 18.8 MB

192 Pages • PDF • 88.7 MB

14 Pages • 3,326 Words • PDF • 212.7 KB

4 Pages • 919 Words • PDF • 645.8 KB

30 Pages • 660 Words • PDF • 1.1 MB

10 Pages • 2,506 Words • PDF • 276.9 KB

29 Pages • 4,211 Words • PDF • 545.2 KB