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Le Cicline

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO SCUOLA UNIVERSITARIA INTERFACOLTA’ PER LE BIOTECNOLOGIE CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI. Le Cicline. Luca Orlando. Corso di biochimica prof. Tiziana Crepaldi. Le Cicline. D. E. A. B.

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  1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO SCUOLA UNIVERSITARIA INTERFACOLTA’ PER LE BIOTECNOLOGIE CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI Le Cicline Luca Orlando Corso di biochimica prof. Tiziana Crepaldi

  2. Le Cicline D E A B Cicline Mitotiche (M) B1/B2 Cdk1 Cicline G1 D1/D2/D3 Cdk4/6 E1/E2 Cdk2 Cicline G1/S Cicline S A1/A2 Cdk2/1 Altre cicline F, G, H

  3. Cicline Mitotiche  Mitosi scatenata da complesso B-Cdk1 attivato dopo completamento della fase S  L’attivazione B-Cdk comincia con l’accumulo della ciclina mitotica durante fase G2 Alberts, 4th edition

  4.  Il complesso B-Cdk1 attivato media tutti gli eventi cellulari necessari per la mitosi (condensamento cromosomi, assemblamento fuso mitotico,riarrangiamento citoscheletro di actina/microtubuli, dissassemblamento della lamina nucleare…)  Uno dei ruoli più importanti è mediare l’attivazione di APC (anafase promoting complex)La sua attività proteolitica permette lo svolgimento dell’anafase e la proteolisi della ciclina B, terminando la mitosi. Alberts, 4th edition

  5. Negli embrioni precoci l’inattivazione di B-CdK1 è data interamente dall’azione di Cdc20-APC Alberts, 4th edition Cellule però con fase G1 hanno bisogno di meccanismo protettivo da riattivazione di CdK Interviene molecola simile a cdc20 attivante APC: Htc1

  6. attivato da B-Cdk1 Cdc20-APC inibito da B-Cdk1 (fosforilazione diretta di Hct1) Htc1-APC Alberts, 4th edition Quindi l’attività di Htc1-APC inizia quando cdc20-APC comincia la distruzione della ciclina B Alberts, 4th edition

  7. ko delle cicline B cicline B1 e B2 sono entrambe coespresse nella maggior parte delle cellule dividenti diversa localizzazione subcellulare B1 citoplasmatica, associata a microtubuli B2 associata alla membrana interna Hanno inoltre diverso pattern di espressione durante spermatogenesi murina ruoli specializzati diversi

  8. vengono generati ceppi omozigoti per il gene ciclina B deleto della Ciclin Box, sito di contatto con Cdk1 Brandeis et al., 1998 Vitali, leggermente più piccoli, fertili , nessun tessuto anormale. B2-/- Letalità embrionale. B1 gene fondamentale B1-/- B1 probabilmente riesce a sopperire alla mancanza di B2 portando Cdk1 sui substrati di B2. B2 essendo associato alla membrana non riuscirebbe a sopperire alla mancanza di B1

  9. Cicline G1 Sherr., 2004  Cicline D (1/2/3) agiscono precocemente complessando con Cdk4/6 sotto stimolo di mitogeni  La sua azione opera su gli inibitori Rb e p27  Persiste o viene risintetizzata in base al tipo cellulare

  10. Cicline G1 (Sherr., 2004) Attivazione E-Cdk2 amplifica effetto su Rb e p27 ma in modo diverso: passaggio a indipendenza da mitogeni I substrati sono coinvolti direttamente nel ciclo cellulare (istoni, centrosomi, origine di replicazione...) La ciclina E viene poi degradata per P diretta da Cdk2 GSK-3B. Cdk2 lega poi con ciclina A estendendo ruolo sino a fase G2

  11. ko delle cicline D D1-/- : Vitale, più piccolo, anomalie alla retina/mammella D2-/-: Vitale, femmine non fertili, difetti celebrali e in LB D3-/-: Vitale. no maturazione LT nel Timo tessuto colpito specifico per quella ciclina: Ridondanza Doppio Ko: combinazione dei Ko singoli Es:D2/3-/- (solo D1): Morte prenatale per anemia megaloblastica (no linfociti maturi) C’è però sviluppo e organogenesi Basta una sola ciclina? Proliferazione indipendente da ciclina D?

  12. Triplo KO: morte intrauterina ma dopo organogenesi Proliferazione indipendente da D Livello di E, A Cdk2 non modificato (compensazione Cdk2 /altri meccanismi) MEFs incapaci di uscire da Go D fondamentale per sviluppo SC (Kozar et al., 2004) KO Cdk4/6 Singolo: Vitale Doppio: Simile effetto KO cicline D Cdk2 capace di legare D in vitro: complementazione?

  13. KO Cdk2 Vitali (fino a 2 anni!), sterili. MEFs proliferano bene dificoltà passaggio G0/ G1 KO Cicline E Singolo E1/E2: Vitale. Doppio: Aborto per malformazione trofoblasti Embrioni tetraploidi: morte prenatale per anomalie cardiache MEFs incapaci di uscire da G0 Gene essenziale:Fenotipo più grave che mancanza di Cdk2: ciclina E indipendente da Cdk2 o altro partner sconosciuto.

  14. CONCLUSIONI Negli eucarioti la presenza di Cdk molteplici permette aumento di combinazioni (più specificità) ma anche possibilità di interscambio  La perdita di complessi G1- Cdk è complementato da isoforme o da altre cicline conosciute/sconosciute IL fatto che vengano attivati effettori a valle anche con ko indica la presenza di meccanismi alternativi Complesso D-Cdk e Cdk2 non sono essenziali per il ciclo cellulare cellule somatiche. Sono però fondamentali assieme ad E per l’uscita dalla quiescenza (G0)

  15. IMPLICAZIONI NEL CANCRO Cicline D/E fondamentali per uscita quiescenza di SC Importanza in Cancer Stem Cells? (Kozar et al., 2004) MEFs mancanti di cicline G1 o relative Cdk resistenti all’azione di oncogeni come Ras, Myc p53DN IN VIVO: Cdk4-/- : refrattari a tumori alla pelle mediato da Ras, mentre i cheratinociti proliferano normalmente D1-/-: protezione da tumore alla mammella e intestinale

  16. Cicline G1 possibile target antitumorale? PRO  Mancanza di G1- Cdk attivato non sembra coinvolgere la funzionalità e proliferzione delle cellule somatiche  Un solo target conferisce resistenza CONTRO  Implicazione delle cicline non ancora chiarita  Effetto solo con alcuni oncogeni (es Ras)  G1- Cdk fondamentale per differenziazione stem cells.

  17. BIBLIOGRAFIA Living with or without cyclinsand cyclin-dependent kinases Charles J. Sherr1, and James M. Roberts GENES & DEVELOPMENT 18:2699–2711 Development of mice expressing a single D-type cyclin Maria A. Ciemerych, Anna M. Kenney, Ewa Sicinska, Ilona Kalaszczynska, Roderick T. Bronson, David H. Rowitch, Humphrey Gardner, and Piotr icinski1 GENES& DEVELOPMENT 16:3277–3289 Anticancer drug targets: cell cycle and checkpoint control Geoffrey I. Shapiro and J. Wade Harper Journal of Clinical Investigation December 1999 | Volume 104 | Number 12 1645 Cyclin B2-null mice develop normally and are fertile whereascyclin B1-null mice die in utero MICHAEL BRANDEIS, IAN ROSEWELL, MARK CARRINGTON, TESSA CROMPTON, MARY ANN JACOBS, JANE KIRK,JULIAN GANNO, AND TIM HUNT Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol. 95, pp. 4344–4349, April 1998 Mouse Development and Cell Proliferation in the Absence of D-Cyclins Katarzyna Kozar Maria A. Ciemerych,Vivienne I. Rebel Hirokazu Shigematsu, Agnieszka Zagozdzon, Ewa Sicinska,Yan Geng, Qunyan Yu, Shoumo Bhattacharya, Roderick T. Bronson, Koichi Akashi, Cell, Vol. 118, 477–491, August 20, 2004,

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