Genetyka kliniczna cz. 1 (WPROWADZENIE DO GENETYKI KLINICZNEJ; KIERUNEK LEKARSKI, ROK III) ZALECANE PODRĘCZNIKI (do przygotowania do ćwiczeń i uzupełnienia.

Prezentacja na temat: "Genetyka kliniczna cz. 1 (WPROWADZENIE DO GENETYKI KLINICZNEJ; KIERUNEK LEKARSKI, ROK III) ZALECANE PODRĘCZNIKI (do przygotowania do ćwiczeń i uzupełnienia."— Zapis prezentacji:

1 Genetyka kliniczna cz. 1 (WPROWADZENIE DO GENETYKI KLINICZNEJ; KIERUNEK LEKARSKI, ROK III)
ZALECANE PODRĘCZNIKI (do przygotowania do ćwiczeń i uzupełnienia treści wykładowych) Podstawy biologii komórki. B. Alberts, Wyd. Naukowe PWN, Wyd. 1. lub nowsze. Genetyka molekularna. Red.: Piotr Węgleński, PWN, Warszawa (Wydanie 2). lub nowsze Genomy, T.A. Brown, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2001 Genetyka, Krótkie wykłady, P.C. Winter, G.I. Hickey, H.L. Fletcher, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2000. Genetyka. Ilustrowany przewodnik. E. Passarge, Wyd. Lekarskie PZWL 2004 Biochemia, L. Stryer, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2000 i nowsze. A.L. SIEROŃ

2 TESTY SPRAWDZAJĄCE OPANOWANIE TREŚCI WYKŁADOWYCH
Genetyka kliniczna cz. 1 (WPROWADZENIE DO GENETYKI KLINICZNEJ; KIERUNEK LEKARSKI, ROK III) TESTY SPRAWDZAJĄCE OPANOWANIE TREŚCI WYKŁADOWYCH Terminy i miejsce w ogłoszeniach A.L. SIEROŃ

3 WYKŁAD 1 2007/8 WZROST WZROST WZROST WZROST

4 Metody genetyki i biologii molekularnej WYKŁAD 1 (WPROWADZENIE DO GENETYKI KLNICZNEJ; KIERUNEK LEKARSKI, ROK III) PODZIAŁY KOMÓREK CYKL KOMÓRKOWY FAZY CYKLU REGULATORY CYKLU AKTYWATORY BLOKERY APOPTOZA SZLAKI MEJOZA A.L. SIEROŃ

5 Segregacja chromosomów
CYKL KOMÓRKOWY Segregacja chromosomów Podział komórki 2 Wielkość Komórki 1 2 (4C) Zawartość DNA 1 (2C) Replikacja DNA CDK1 activity Cyclin levels

6 DNA JEDNONICIOWY MAJĄ GO NIEKTÓRE WIRUSY TYPU DNA CUKIER DEZOKSYRYBOZA
ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO MAJĄ GO NIEKTÓRE WIRUSY TYPU DNA Aleksander L. Sieroń

7 DNA DWUNICIOWY MAJĄ GO WSZYSTKIE EUKARIOTA, BAKTERIE I WIĘKSZOŚĆ
CUKIER DEZOKSYRYBOZA MAJĄ GO WSZYSTKIE EUKARIOTA, BAKTERIE I WIĘKSZOŚĆ WIRUSÓW TYPU DNA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO C G A T Aleksander L. Sieroń

8 RNA JEDNONICIOWY MAJĄ GO WIRUSY TYPU RNA (RETROWIRUSY) CUKIER RYBOZA
ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO MAJĄ GO WIRUSY TYPU RNA (RETROWIRUSY) URACYL ZA TYMINĘ Aleksander L. Sieroń

9 DNA może „kształtować siebie” na różne sposoby aby „osiągnąć własne” cele w życiu. Struktura krystaliczna połączeń między dwiema jego formami dostarcza informacji o tym jak DNA może osiągać te „akrobatyczne” figury. Ryc. 1 | Nowy skręt. Struktura połączenia dwóch form B–Z opracowana przez Ha et al. (Ha, S. C., Lowenhaupt, K., Rich, A., Kim, Y. G. & Kim, K. K. Nature 437, 1183–1186 (2005).)1. Obszar lewoskrętny Z-DNA łączy się z prawoskrętną strukturą B-DNA poprzez złącze w którym jedna para zasad jest wykręcona na zewnątrz lub wystaje z heliksu DNA. (Ryc. zmodyfikowana z ref. 1.) Richard R. Sinden NATURE|Vol 437|20 October 2005

10 Upakowanie DNA w nukleosomie
histony 2x [H2A, H2B, H3 i H4] (niebieskie i zielone) H1 (żółty) DNA 146 pz DNA między nukleosomami około 60 pz

11 Schemat upakowania DNA w nukleosomie

12 Nić DNA Włókno Nukleosomalne Solenoid Supersolenoid Chromatyda Chromosom

13 Początek składanie/aktywacja
Początek składanie/aktywacja (białko) aktywna kohezja postępujące widełki replikacyjne czynniki Replikacji początek wyładowań hamowania

14 Metody biologii molekularnej WYKŁAD 1 (WPROWADZENIE DO GENETYKI LEKARSKIEJ; KIERUNEK LEKARSKI, ROK III) CYKL KOMÓRKOWY FAZY CYKLU REGULATORY CYKLU AKTYWATORY BLOKERY APOPTOZA SZLAKI MEJOZA A.L. SIEROŃ

15 Cykl komórkowy 0,5 DO 24 GODZIN Bloker guzów geny, CDK Blokowanie
Czynniki wzrostu Oncogeny Cykliny & CDK Bloker guzów geny, CDK Blokowanie „Punkt zakazu” (Niemożliwość powrotu) Nowa komórka siostrzana Mitoza (podział komórek) Początek cyklu Cykl komórkowy 0,5 DO 24 GODZIN Synteza, (Podwojenie DNA)

16 Cykl komórkowy 0,5 DO 24 GODZIN Nowa komórka siostrzana
Mitoza (podział komórek) Regulacja przez mitochondria Początek cyklu Czynniki wzrostu Onkogeny Cykliny & CDK Cykl Krebsa (mitochondria) Bloker guzów geny, CDK Blokowanie Synteza, (Podwojenie DNA) „Punkt zakazu” (Niemożliwość powrotu) Cykl komórkowy 0,5 DO 24 GODZIN Aleksander L. Sieroń

17 MEJOZA CYKL KOMÓRKOWY APOPTOZA FAZY CYKLU SZLAKI REGULATORY CYKLU
AKTYWATORY BLOKERY APOPTOZA SZLAKI MEJOZA A.L. SIEROŃ

18 CYKL KOMÓRKOWY Segregacja chromosomów Podział komórki Replikacja DNA
2 Wielkość komórki 1 2 Zawartość DNA 1 Replikacja DNA Stężenie Cyklin Aktywność CDK (kinazy cyklino zależne – fosforylazy)

19 Cykl komórkowy jest regulowany przez CDK (kinazy zależne od cyklin).
POCZĄTEK CYKLU

20 Cykliny aktywują CDK POCZĄTEK CYKLU

21 Strukturalny mechanizm
aktywacji Cdk Chapter 3 The Cell-Cycle Control System© 2007 New Science Press Ltd

22 Niskocząsteczkowe białka, p9cks i p15cdk-BP, i modulują ich aktywność
ściśle wiążą się z CDK i modulują ich aktywność POCZĄTEK CYKLU

23 Fosfatazy białkowe (cdc25) i inne kinazy (cdk7/cyklina H, polo)
Aktywatory CDK: Fosfatazy białkowe (cdc25) i inne kinazy (cdk7/cyklina H, polo) aktywują CDK. POCZĄTEK CYKLU

24 MEJOZA CYKL KOMÓRKOWY APOPTOZA FAZY CYKLU SZLAKI REGULATORY CYKLU
AKTYWATORY BLOKERY APOPTOZA SZLAKI MEJOZA A.L. SIEROŃ

25 lub przez modyfikacje enzymatyczne (wee1, KAP, etc.)
Blokery CDK: Liczne białka blokują CDK wiążąc się z nimi stechiometrycznie (CIP1, INK4) lub przez modyfikacje enzymatyczne (wee1, KAP, etc.) POCZĄTEK CYKLU

26 aktywny nieaktywny aktywny PROFAZA METAFAZA aktywny
Przejście profaza/metafaza: liczne enzymy utrzymują w profazie nieaktywny kompleks cdc2/cyklina B nieaktywny aktywny (G2) MITOZA (M) nieaktywny aktywny PROFAZA METAFAZA nieaktywny aktywny PROFAZA METAFAZA

27 G2 MITOZA (M) nieaktywny aktywny Przejście profaza/metafaza:
Uszkodzenie DNA zatrzymuje komórki w profazie przez wpływ na aktywność cdc25 nieaktywny aktywny MITOZA (M) G2

28 Przejście profaza/metafaza: Inne czynniki regulatorowe!
MITOZA (M)

29 Oznaczanie aktywności kinazowej CDK1/cyklina B

30 Potencjalne miejsca blokowania aktywności CDK
Miejsca fosforylowane Miejsca oddziaływania CDC25 Miejsca wiązania blokerów białkowych Kieszeń wiązania ATP Miejsca wiązania substratu Pętla fosfotreoniny Domena wiązania CKS CYKLIN „Skrzynka rozpadowa” Komórkowa lokalizacja domen

31

32 KOMÓRKA W SPOCZYNKU P O Z O R N I E !!!

33

34 WCZESNA PROFAZA KONDENSACJA CHROMATYNY

35

36 PÓŹNA PROFAZA CHROMOSOMY WĘDRUJĄ DO PŁYTKI METAFAZOWEJ

37

38 PÓŹNA METAFAZA CHROMOSOMY W PŁYTCE METAFAZOWEJ

39

40 Mitoza: Wczesna Anafaza
WĘDRÓWKA CHROMATYD DO BIEGUNÓW

41 MITOZA: PÓŹNA ANAFAZA DEKONDENSACJA CHROMATYNY

42 TELOFAZA CYTOKINEZA

43 KOMÓRKI POSTMITOTYCZNE
MITOZA: KOMÓRKI POSTMITOTYCZNE INTERFAZOWE JĄDRA

44 Partnerzy CDK

45 (natężenie cyklu Krebsa) (Różnicowanie komórek)
Na podstawie czynniki wzrostowe (natężenie cyklu Krebsa) i.t.p. faza S Cyklina D Cyklina E (Podziały komórek) (Różnicowanie komórek) (Naprawa komórek)

46 Wykrywanie uszkodzenia
Replikacja Uszkodzenie DNA Mocznik (HU) Wykrywanie uszkodzenia Faza S Odzysk „Zacisk” „Ładowacz zacisku”

47 Zatrzymanie cyklu komórkowego
Onkogeny (np. E1A, Myc) Uszkodzenie DNA (UV, leki) p19ARF Kinazy (np. ATM, DNAPK) p53 Zatrzymanie cyklu komórkowego lub apoptoza

48 Rb defosforylowane Cyklina B Cyklina A Cyklina D Cyklina E
Rb fosforylowane Na podstawie

49 (UV, PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE, LEKI, ITP.)
USZKODZENIE DNA (UV, PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE, LEKI, ITP.) p53 p21 *CYKLINA-CDK CYKLINA-CDK ATP ADP *E2F CYKLINA + CDK Rb:E2F ppRb G1 S

50 BRCA1 G2 M USZKODZENIA W KOMÓRCE ATM/ATR ? hCds1/Chk2
ATM, ATR i hCds1/Chk2 są białkami odpowiadającymi na uszkodznia w komórce zmieniając fosforylację produktu genu BRCA ATM/ATR ? hCds1/Chk2 BRCA1 Chk1 – Kinaza regulatorowa Cdc25C Kinaza Wee1 Cdc2/cyklina B G2 M

51 brak aktywności podziałowej
Linie kropkowane (krzyże) wskazują defekty w szlakach ATM i/lub ATR występujące w różnych liniach komórek rakowych. uszkodzenia DNA wczesna odpowiedź podtrzymanie brak aktywności podziałowej

52 Cykl komórkowy cdk 1 cykliny A i B pRB/RIZ1 p53 p21 pRB cdk2, 4 i 6
Nowa komórka siostrzana Mitoza (podział komórek) Początek cyklu Czynniki wzrostu Oncogeny Cykliny & CDK Bloker guzów geny, CDK Blokowanie Synteza, (Podwojenie DNA) „Punkt zakazu” (Niemożliwość powrotu) Cykl komórkowy cdk 1 cykliny A i B pRB/RIZ1 Wejście do Apoptozy p53 p21 pRB cdk2, 4 i 6 cykliny A, E i D Wyjście do G0 Wejście do Apoptozy

53 ? Uszkodzenie DNA Zanik Telomerów Onkogeny
Model apoptotycznej odpowiedzi komórek na cytotoksyny, napromieniowanie i niedobór cytokin. Białka BH3-tylko Puma, Noxa i Bim pośredniczą, zarówno w zależnej, jak i niezależnej od p53 odpowiedzi na stres. Odpowiedzi te są aktywowane jednakowo przez stres wymuszony (niedobór cytokin, cytotoksyny i promieniowanie), jak i sygnały o stresie, takie które powstają w czasie tumorogenezy od aktywowanych onkogenów, zaniku telomerów i w hypoksji. Aktywacja kinazy ATM lub białka Arf blokuje białko Mdm2, co wywołuje wzrost stężenia p53 w komórkach. P53 indukuje transkrypcję genów p21, Puma i Noxa, a także innych o słabo poznanym znaczeniu (pola zakreskowane). Aktywowanie Bcl-2 (i innych pokrewnych mu białek) przez białka BH3-tylko powoduje aktywację Bax i Bak co wzbudza apoptozę. Skróty: STS, staurosporyna; dex, deksametazon. ATM Arf ? Mdm2 ? Hipoksja p53 Niedobór cytokin Wypływ Ca2+ p21 Taksol PMA Zatrzymanie Cyklu komórkowego STS dex PIG3, PIG8, PERP P53AIP1, p53DINP1 Bim Puma Noxa ? Bcl-2 Bax/ Bak Villunger A. et al. (2003) Science, 302: Apoptoza

54 punkt kontrolny wymagane dla wyjścia z mitozy, które ma miejsce
Na podstawie punkt kontrolny meta anafaza cytokiny fazy S wymagane dla wyjścia z mitozy, które ma miejsce w fazach G1 i G2 cyklu komórkowego

55 kaskada kinazowa jąderko wyjście z mitozy
Na podstawie kaskada kinazowa jąderko wyjście z mitozy

56 kinaza naprawa faza S faza M i
uszkodzenie we wczesnej fazie S uszkodzenie w późnej fazie S/G2 kinaza naprawa faza S faza M i

57 Wejście do anafazy Wyjście z mitozy Zatrzymanie widełek Zatrzymanie
Wejście do anafazy Wyjście z mitozy Zatrzymanie widełek Zatrzymanie widełek

58 Uszkodzenia wrzeciona
Uszkodzenia wrzeciona kinaza meta metafaza

59 APC CDC20 HCT1/CDH1 meta anafaza
Na podstawie APC CDC20 HCT1/CDH1 meta anafaza cytokiny fazy S wyjście z mitozy

60 typ dziki uszkodzenie naprawa komórek nie może przywrócić
uszkodzenie typ dziki zmutowane komórki w punkcie kontrolnym nie mogą zatrzymać podziałów mikrokolonii naprawa komórek nie może przywrócić pojedynczych zmutowanych komórek

61 K O N I E C Cz. 1 WYKŁADU 1 DZIĘKUJĘ