Università degli Studi di Catania

1. Università degli Studi di Catania

2. Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia Biologia e Genetica A.A. 2013-2014 Presenta

3. «Controllo del Ciclo Cellulare»

4. Leland H. Hartwell, Tim Hunt, Sir Paul M. Nurse Nobel per la medicina, 2001

5. XenopusLaevis • SphaerechinusGranularis • SaccharomycesCerevisiae • SchizosaccharomycesPombe

6. Fattore MPF • Maturating • Promoting • Factor • Ciclina • Cdk

9. Proteine bersaglio (ciclina B – cdk 2): -Istone H1(e condensine) con conseguente condensazione della cromatina;-Lamine Nucleari e demolizione dell'involucro nucleare;- Frammentazione dell’ Apparato di Golgie del Reticolo Endoplasmatico;-Microtubulicon formazione del fuso mitotico (MAP4);

10. Fattori MPF Specifici: • SchizosaccharomycesPombe: ciclina B e cdc2 • SaccharomycesCerevisiae: ciclina B e cdc28

11. Mammiferi

12. Formazione di MPF • Livelli di cdk = costanti • Livelli di cicline = variabili Concentrazione critica

13. Attività chinasica

19. Degradazione di MPF • RNP • Inibizione da contatto • Messaggeri molecolari

20. Enzimi E1, E2, E3 e APC • Legame isopeptidico tra glicina (gruppo COOH) dell’ ubiquitina e una lisina (gruppo NH2): • K48: Proteosoma • K63: altre vie di segnalazione

23. Senescenza Cellulare La durata della «vita» di una cellula è regolata da alcuni geni, denominati pro-invecchiamento, i quali codificano vie di segnalazione che accelerano la fase in questione.

24. Teorie sull’invecchiamento Invecchiamento Programmato Invecchiamento Quasi Programmato Invecchiamento non Programmato

25. Teoria dell’ Invecchiamento Programmato Esisterebbero dei geni regolatori che causerebbero, secondo uno schema predeterminato, i cambiamenti caratteristici dell’età senile.

26. Teoria dell’ Invecchiamento non Programmato Mutazioni

27. Dannodel DNA (UV, raggiX, chemioterapici) due principaliconseguenze: Arrestodel ciclocellulare (danno moderato) Apoptosi (danno forte)

28. Teoria dell’ Invecchiamento Quasi-Programmato Non si tratta di una via di mezzo. L’invecchiamento cellulare non è causato da un accumulo di danno molecolare casuale. L’invecchiamento è un aumento delle probabilità cha l’organismo possa morire.

29. Diversi tipi di cellule umaneprimarienormali (p.es. fibroblasti) messe in culturadopo un numerolimitato di replicazionicellularivannoincontro ad arrestoirreversibile del ciclocellulare e a modificazionimorfologiche denominate “senescenzareplicativa” (incapacitá a rientrare in ciclo)

30. L’arresto del CicloCellulare non è ancorasenescenza: la senescenzapuòessereguidata da percorsi di promozionedellacrescita, anche se la crescitareale è impossibile.

31. Le cellule possonoesserearrestatenellorociclo ma mantenereilloro PR (PotenzialeRigenerativo). Le cellule senescenti non possonodividersi in risposta a perdita di cellule perdendo la capacità di rigenerare i tessuti. Le cellule staminali e cicatrizzanti, nell’organismoa riposo, sono in grado di rigenerare i tessutidopo la perdita di cellule.

32. Cellule quiescenti, in cui i fattori di crescitasonoritirati, conservanoilPotenzialeRigenerativo. Cellule in blocco di ciclo e in presenza di fattori di crescitadiventanosenescenti.

33. Il mTOR e alcune vie chefavoriscono la crescitaconvertonoquiescenza in senescenza: questoprocessoprendeilnome di conversionegerogenica o geroconversione.

34. Oncogenigerogenici e gerogeni L’attivazionedeirecettori per ifattori di crescitasonouniversalinelcancro. GlioncogeniattivanoilmTOR. Poichèfortisegnalimitogenicichepromuovono la crescitaprovocanoarresto del ciclo, siesplicanoentrambe le condizioni di senescenza: arresto e segnalemTOR/crescita.

35. Gerosoppressori Geni (e loroprodotti) chesopprimono la geroconversione; questiagiscono in antagonismoalla via mTOR. Sonoanchesoppressoritumorali. Piccolemolecole (come la rapamacina) chesopprimono la geroconversione. Gerosoppressanti

36. Oncogenigerogenici e gerogeni L’attivazionedeirecettori per ifattori di crescitasonouniversalinelcancro. GlioncogeniattivanoilmTOR. Poichèfortisegnalimitogenicichepromuovono la crescitaprovocanoarresto del ciclo, siesplicanoentrambe le condizioni di senescenza: arresto e segnalemTOR/crescita.

37. CellulaGerogenica Oltreallaperdita del PotezialeRigenerativo, le cellule quiescentipossonoesseredistintedallesenescenti in base ailivelli di fosforilazione. Iperfunzione Ipertrofia Resistenzaallerisposte

38. Implicazioni del Malfunzionamento del Ciclo Cellulare nelle Patologie

39. Il PCNA (proliferatingcellnuclearantigen) è una proteina nucleare che ha un ruolo chiave nella sintesi del DNA a doppia elica (dsDNA). Attivo durante la fase G1 tardiva e la fase S, grazie alla sua conformazione a «molletta» riesce a rendere il DNA più facilmente accessibile alla DNA polimerasi così da consentirne la duplicazione. PCNA RFC= fattore di replicazione C.

40. PCNA (peso molecolare 34 kDa) è molto conservata nelle specie e l’isoforma umana mostra un’analogia sia con con quella del ratto che con quella del lievito. Proteina ausiliaria della DNA polimerasi δ, il suo complesso con la ciclina svolge un ruolo fondamentale nei meccanismi di regolazione del ciclo cellulare. Infatti a seguito di studi effettuati su nuclei di uova di rana trattate con siero di pazienti affetti da LES, gli anticorpi anti-PCNA sono in grado di bloccare la sintesi del dsDNA, impedendo l’attacco della DNA pol. δ

41. Lupus Erimatoso Sistemico Malattia cronica di natura autoimmune. Gli autoanticorpi prodotti causano una risposta immunitaria dannosa che provoca alterazioni tissutali. Nel caso del lupus si parla di ipersensibilità di tipo III: si vengono a creare complessi antigene-anticorpo che interagendo con i mediatori del siero e col sistema del complemento causano risposta infiammatoria generale o localizzata.

42. Tra gli autoanticorpi prodotti si annoverano quelli anti-PCNA, anche se non sono esclusivi nell’indicare tale patologia. Infatti recenti studi hanno dimostrato che, in pazienti affetti da LES, si riscontrano autoanticorpi anti-PCNA diretti contro il PCNA libero, ma anche contro proteine PCNA-associate. In pazienti affetti da altre patologie autoimmuni, virali o infiammatorie sono stati osservati autoanticorpi anti-PCNA diretti contro specifiche proteine PCNA-associate e non contro il PCNA libero. A prescindere dalla specificità, vi sono indicazioni che indicano che gli anticorpi anti-PCNA nel LES si associno a interessamento renale, cerebrale e trombocitopenico. Cellule LE: Generalmente granulociti che hanno fagocitato frammenti nucleare degenerati

43. Descrizione&Sintomi Lupus: lesioni post-rash simili al morso o graffio di un lupo. Erimatoso: (ερυϑρός , dal greco) rossore tipico dell’eritema Sistemico: coinvolgimento diversi organi del corpo. Il LES causa anche artrite (artrite lupica), il che rende la patologia classificabile tra le malattie reumatiche.

44. Manifestazioni tipo eritema polimorfo. Eritema iniziale delle mani

46. Non esiste una causa specifica per l’insorgenza del LES; tuttavia basi genetiche indicano che mutazioni (casuali o ereditarie) sulla regione del cromosoma 6 che codifica per il sistema HLA possano influenzare lo sviluppo della malattia. Uno dei primi farmaci utilizzati per il trattamento fu il chinino, in seguito associato con l’acido acetilsalicilico, odiernamente sostituiti con corticosteroidi. Nella fase iniziale, si manifestano: febbre, mialgia, artralgia, deficit di capacità cognitive. Le lesioni renali e cutanee godono della maggior importanza diagnostica e prognostica.

47. G1/S Cell Cycle Checkpoint Defect in Lymphocytes from Patients with Alzheimer's Disease. Ipotizzando un rapporto di specularità tra cellule nucleate sanguigne, quali i linfociti, e neuroni si sono effettuati degli studi su pazienti affetti da Alzheimer confrontandoli con gruppi di controllo sani.

48. A seguito della raccolta di campioni di sangue, è stato messo in evidenza, che linfociti attivati ​​in pazienti con AD non si arrestano nella fase G1 e progrediscono alla tarda fase del ciclo cellulare, nonostante il trattamento con rapamicina, farmaco immunosoppressore usato per impedire il rigetto di trapianto. Se ne deduce che i linfociti di soggetti con morbo di Alzheimer sono meno sensibili alla rapamicina. Fondamentalmente i risultati mostrano che la proporzione di cellule nella fase G1 del gruppo AD era inferiore a quella del gruppo di controllo (70,29 ± 6,32% vs 76.03 ± 9.05%, p = 0,01), così come la proporzione di cellule in fase S è stata superiore a quello del gruppo di controllo (12,45 ± 6,09% vs 6,03 ± 5,11%, p = 0.001). Una crescente evidenza indica che linfociti periferici possono essere sfruttati come sonda neurale genetica, infatti numerosi studi su disturbi psichiatrici hanno dimostrato che le alterazioni del metabolismo e della funzione cellulare nel sistema nervoso centrale, così come alterazioni di neurotrasmettitori principali e sistemi ormonali sono correlati a funzioni cellulari e metaboliche alterate nei linfociti.

49. Inibitori Cdk-4 come agenti neuroprotettivi. Gli inibitori Cdk-4 sembrano inibire il processo apoptotico innescato tra l’altro dalla mancanza di NGF (fattore di crescita neurale)

50. L’attivazione di Cdk-4 da parte di alcuni stimoli pro-apoptotici porta all’iperfosforilazione di proteine Rb, il che porta alla dissociazione di un complesso repressore con conseguente espressione di geni apototici e innesco della morte cellulare programmata. Studi recenti si basano sull’introduzione di molecole inibitrici in grado di bloccare il sito di legame di Cdk-4.