HÜCRE SİKLUSU Ondokuz Mayıs Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Onkoloji - PowerPoint Presentation

Slide1

HÜCRE SİKLUSU

Ondokuz Mayıs Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Onkoloji

Dr. Müge Karaoğlanoğlu

06/2008Slide2

HÜCRE SİKLUSUNUN EVRELERİ

M evresi

:

mitoz

G1 evresi

:

mitoz ile DNA replikasyonu arasındaki süreç

S evresi

:

DNA

sentezi

G2 evresi

:

m

itoza hazırlık dönemiSlide3

MİTOZ EVRESİ

Mitoz evresinde

kromozomlar birbirinden ayrılır ve hücre bölünmesi ( sitokinez) gerçekleşir.

Bu evre 1 saat sürer

Slide4

Profaz

:

kromatin

fibrillerinin daha fazla kısalıp kalınlaşması sağlanır

. Çekirdekçik

ortadan kalkmaya başlar,mikrotubul polimerizasyonuyla mitotik iğcikler oluşur.Prometafaz: Çekirdek zarı

parçalanır. Kinetokor mikrotubulleri

herbir

kromozoma sentromerinin her iki tarafındaki kinetokorlardan tutunur.

Metafaz

:

Sentriol çiftleri hücrenin zıt kutuplarına ulaşır

. Kromozomlar

mitotik iğcikler tarafından metafaz düzlemine doğru çekilirler.

Anafaz

:

Herbir

kromozomun

kardeş kromatitleri kinetokor mikrotubullerince zıt kutuplara doğru çekilir (Kinetokor mikrotubulleri kısalır

). Böylece

herbir kromozom takımı birbirinden ayrılıp

, kutuplara

doğru çekilir.

Telofaz

:

Profazın tüm olayları tersine döner

. Çekirdek

zarı yeniden birleşir

, çekirdek

oluşur. DNA’lar

kromatin

şeklinde gevşeyerek yeniden şekillenir

. Çekirdekçik

ortaya çıkar

.

Sitoplazma bölünmesi

: Mikroflamentlerin oluşturduğu kasılma halkasıyla, sitoplazma boğumlanır ve ikiye bölünürSlide5

Hücre döngüsünün %95’i interfazda (mitozlar arası dönem) geçer. Slide6

‘G1’ EVRESİ

G

1

evresi

:

ilk bölünmede oluşan eş hücrelerin tekrar hücre bölünmesine girmeden önceki evresidir.

Bu evrede DNA replikasyonu olmaz; RNA ve protein sentezi devam eder; evre 3-4 saat sürer ve hücre S evresine hazırlanır.Slide7

‘S’ EVRESİ

S

evresi

: DNA

replikasyonu, kromozomun çiftlenmesi, RNA ve protein sentezinin olduğu evredir

.

Bu

evre 6-8 saat sürer. Slide8

DNA SENTEZİ

DNA ve RNA’nın yapısını nükleotidler oluşturur.

Bu nükleotidlerin yapısında pürin ve pirimidin denilen azotlu bazlar bulunur.

Pürin bazları

: adenin, guanin

Pirimidin bazları

: sitozin, urasil, timin

Pürin ve pirimidin inhibitörleri, nükleotid ve dolayısıyla DNA-RNA sentezini bozarak etki gösterirler.Slide9

DNA SENTEZİ

DNA

; çok sayıda monodeoksiribonükleotidin 3





5

 fosfodiester bağlarıyla bağlanmasıyla oluşur.

Bu fosfodiester bağları kimyasallar ile ayrılabilir veya nükleazlar tarafından enzimatik olarak hidrolize edilebilirler.

Çift sarmalda, iki iplik arasında dar ve geniş girinti oluşur.

Daktinomisin dar girintiye etki ederek DNA ve RNA sentezini bozar (iplikleri birbirine yapıştırır).Slide10

DNA SENTEZİ

DNA’nın

replikasyonu:

DNA moleküllerinin doğru kopyalarının

yapılmasıdır

Bir

DNA molekülünün iki kolundan her biri,

yeni bir DNA kolu sentezi

için

kalıp olarak görev

görür.

Sonuçta iki

yeni DNA molekülü

meydana gelir.

DNA replikasyonu, kromatin üzerinde binlerce yerde birden başlar ve devam ederSlide11

DNA SENTEZİ

DNA replikasyonu,

orijin

diye adlandırılan bir başlama noktasında

başlar

genellikle

iki yöndeki replikasyon

çatallarında 5





3



yönünde

ilerler

kalıp

olarak görev gören kol

3





5



yönünde okunur Slide12

DNA helikaz

: tek iplikli DNA’ya bağlanır, yakındaki çift iplikli bölgeye ilerleyerek ipliklerin açılmasını sağlar.

Bu iplikler açılırken süper kıvrımlar olabilir.

DNA topoizomerazlar

:

bu kıvrımları ortadan kaldırlar.

Tip I DNA topoizomeraz

: reversible olarak çift sarmalın tek ipliğini keser. Hem nükleaz (kesen) hem de ligaz (bağlayan) aktivitesi vardır.

Tip II DNA topoizomeraz

: her iki iplikte de kırılmalar yapar. Bunda da nükleaz ve ligaz aktivitesi vardır.Slide13

DNA SENTEZİ

DNA polimeraz III

: DNA zincir uzamasını sağlar (5





3

yönünde). ilk nükleotid alıcısı olarak RNA primerini kullanır. Ek olarak 3



5

 kontrol okuması da yapar. Yanlış okunan kısmı çıkarır ( ekzonükleaz aktivitesi).

DNA polimeraz III, bir RNA primerine yaklaşana kadar DNA sentezler. Bu durumda RNA çıkarılır ve boşluk

DNA polimeraz I

ile doldurulur ( polimeraz ve endonükleaz aktiviteleri). Slide14

DNA SENTEZİ

DNA replikasyonunda

DNA polimerazların

etkisi, kalıp kolun karşısında büyüyen DNA koluna

uygun deoksinükleozid trifosfatlardan (dNTP) deoksinükleozid monofosfatların (dNMP) girişini sağlamaktır.

Yeni bir DNA şeridinin sentezi tamamlandıktan sonra

DNA giraz

, replike olmuş DNA’nın tekrar doğal haline kıvrılmasına yardımcı olur .Slide15

RNA SENTEZİ

RNA sentezi (transkripsiyon), DNA’da saklanan genetik bilgilerin bir RNA molekülü (mRNA, tRNA, rRNA) şeklinde kopyalanması veya yazılması olayıdır.

Bir RNA molekülü, DNA’nın kalıp kolunun dizilişini bütünleyici ribonükleotidlerin ATP, GTP, CTP ve UTP’tan pirofosfatlar ayrılması suretiyle polimerizasyonu sonucunda, 5





3



yönünde sentezlenir. Slide16

RNA SENTEZİ

RNA sentezi için

RNA polimeraza

, başlama ve sonlanma sinyallerine gereksinim vardır Slide17

RNA SENTEZİ

RNA polimeraz kalıp kol tarafından yönetilen ve baz eşleşmesi kuralları tarafından yorumlanan spesifik bir diziliş içinde ribonükleotidleri polimerize ederken pirofosfatlar serbest bırakılır ve böylece RNA sentezlenirSlide18

RNA SENTEZİ

Transkripsiyon sonunda oluşan RNA’lar primer RNA’lar diye adlandırılırlar ve genellikle hemen

kullanılmazlar.

RNA

processing

diye tanımlanan bazı işlemlerden geçtikten sonra işlev görebilecek olgun RNA’lar haline

gelirler. Slide19

PROTEİN SENTEZİ

Protein sentezi (translasyon), gen ifadesinin son aşamasıdır. Transkripsiyonla RNA’ya kopyalanan genetik bilgi son olarak bir protein veya polipeptit zinciri haline

dönüştürülür

.Slide20

PROTEİN SENTEZ

İ

Protein sentezinin üç komponenti: mRNA, tRNA ve ribozomlardır.

mRNA

;

proteinin amino asit sırasını belirleyen kodu içerir.

Protein sentezi başlayacağı zaman, sitoplazmada bulunan amino asitler, kendilerine özgü, Mg

2+ gerektiren

aminoaçil-tRNA sentetaz

enzimleri yardımıyla tRNA’lara bağlanarak aminoaçil-tRNA şeklinde aktiflenirler. Slide21

Protein sentezi başlarken

; ribozom alt üniteleri, mRNA , aminoaçil -tRNA, GTP ve başlama faktörleri (IF)’nin varlığı gereklidir.

mRNA’nın 5

′

ucuna yakın bir bölgesinde

başlama kompleksi oluşur .mRNA üzerinde başlama kodonu ( AUG veya GUG ) özel bir başlatıcı tRNA ile tanınır. Bu tRNA prokaryotlarda N-formile metiyonin içerir.Slide22

Başlama kompleksi oluştuktan sonra, GTP’ın hidrolizi ve elongasyon faktörü (EF-Tu) sayesinde, bu kompleksteki A (amino) yerine, mRNA’nın buraya rast gelen kodonunu tamamlayan antikodonu içeren aminoaçil-tRNA gelir.Slide23

Ribozomda bulunan

peptidil transferaz

enziminin katalitik etkisiyle P (peptid) yerindeki fmet-tRNA’da bulunan aminoaçil grubu, A (amino) yerindeki aminoaçil-tRNA’nın aminoaçilinin serbest amino grubuna peptit bağı ile bağlanmak üzere taşınır.Slide24

GTP’nin hidrolizi ve EF-G (uzama faktörü) sayesinde P yerindeki tRNA kompleksten ayrılır

A yerindeki dipeptidil-tRNA, A yerinden P yerine yer değiştirirken

ribozom, mRNA üzerinde 3



ucuna doğru bir kodon ilerler ve A yerine uygun aminoaçil-tRNA gelir.Slide25

PROTEİN SENTEZİ

Son iki basamaktaki olayların tekrarı sonucunda polipeptit zinciri amino-terminal uçtan karboksil-terminal uca doğru uzar.

Polipeptit zincirinin uzaması sonlandırılacağı zaman, A yerine UAG, UAA, UGA sonlandırma kodonlarından biri gelir; buraya terminasyon faktörü (RF) bağlanır ve önce polipeptidil-tRNA bağı hidroliz olur daha sonra diğer komponentler dissosiye olurlar. Slide26

G

2

evresi

:

S ve M evreleri arasındaki evredir.

Bu evrede DNA replikasyonu olmaz, RNA ve protein sentezi devam eder.

evre 3-4 saat sürer ve hücre büyüklüğü iki katına ulaşır. ‘G2’ EVRESİSlide27

‘G0’ EVRESİ

G

0

evresi

:

Hücre döngüsünün dışında, son farklılaşmasını tamamlamış ve bölünmesi duran hücrelerin dinlenme evresidir.

Birkaç saat, birkaç gün veya ömür boyu sürebilir.

Bu evrede hücrede tüm biyokimyasal olaylar aktif bir şekilde devam etmektedir.Slide28

‘G0’ EVRESİ

G

0

dinlenme evresindeki hücre bölüneceği zaman, G

1

evresinin başlangıcından itibaren hücre bölünme döngüsüne girer.

Büyüme faktörleri, sitokinler ve tümör virüsleri gibi mitojenik iletiler, G0 evresindeki hücrenin G1 evresine girmesine yol açmaktadır. Slide29

NORMAL HÜCRE SİKLUSU

Büyüme faktörü



Büyüme faktörü reseptörü



Sinyal iletimi



Kopyalanmanın aktivasyonu



Hücre bölünmesiSlide30

Hücre siklusunda önemli 3 basamak

1) Hücre yüzey reseptörleri

2) sinyal iletim yolu

3) Nükleer transkripsiyon faktörleridir.

Bu olaylar;

SİKLİNLER ve KONTROL

NOKTALARI ile regüle

edilirler.Slide31

Uyarı iletim yolu ile alınan sinyaller nükleusa iletilir.

Nükleusta transkripsiyon gen düzeyinde yapılır ve transkripsiyon faktörleri ile kontrol edilir.Slide32

Hücre proliferasyonuna yol açan transkripsiyon

faktörleri;

Protoonkogenler; c-myc

Tümör süpresör gen; p53, Rb

Transkripsiyon faktörleri fosforile olur, DNA’ya afinitesi değişir.Slide33

HÜCRE SİKLUSU

KONTROL NOKTALARI

G1/S ve G2/M



Hücre siklusu kontrol mekanizmalarındaki defekt



Kanser hücrelerindeki genetik bozukluğun ana nedeniSlide34

G1/S kontrol noktası

Restriksiyon noktası:

DNA hasarı kontrol edilir

DNA hasarı var ise;

Hücre siklusta tutulur

DNA tamir mekanizmaları harekete geçer

DNA hasarı tamir edilemez ise;

Apoptozis harekete geçer

S fazı

;

Geri dönüşü olmayan nokta

Hücre çoğalmadan önce son hazırlıkların yapıldığı dönemSlide35

G2/M kontrol noktası

DNA kopyalanmasının tamamlanması

Hücrenin emniyetli bir şekilde mitoza başlaması

Kardeş kromatidlerin ayrılması

Özellikle

iyonize radyasyonla

hasarlanan hücreler G2/M kontrol noktasını aktive eder ve hücre G2’de kalır

Bu noktadaki defektler kromozomal anomalilere neden olurSlide36
Slide37

Hasar görmüş DNA’ya bağlanan protein komplekslerin hedefi ATM ve ATR olarak simgelenen birbiri ile ilintili iki tirozin kinazdır ve bunlar DNA hasarına cevaben aktifleşirler. ATM ve ATR, Chk2 ve Chk1 kinazları fosfatllayarak aktive ederler.

Chk2 ve ATM tafından fosforillenen p53, G1/S kontrol noktasındaki duraksamadan sorumludur.Slide38

İĞ KONTROL NOKTASI

Mitozun sonlarında yer alır.

Kromozomların yavru hücrelere tam ve doğru dağıtılması için mitotik iğ üzerindeki dizilimlerini gözlemler.Slide39

SİKLİNLER

Hücre siklusunun spesifik fazlarında sentezlenirler.

Sırasıyla D, E, A, B ortaya çıkar.

Siklin bağımlı kinazlar (CDK) ile kompleks oluşturunca etki gösterirler.

CDK inhibitörleri ile veya proteazlarla inaktive edilirler.Slide40

Fonksiyonları CDK’ları aktive etmektir

CDK aktivasyonundan sonra siklin seviyeleri hızla düşer

SİKLİNLERSlide41

SİKLİNLER

CDK

; hücre siklusu boyunca inaktif formda bulunur

Hücrenin diğer faza ilerlemesini, hedef proteinleri fosforize ederek sağlar

Siklinlerle bağlandıktan sonra fosforilasyonla aktive olurSlide42

Sessiz hücreler büyüme faktörleri ile uyarıldığı zaman

Siklin D ve Siklin E konsantrasyon artımı

SiklinD-CDK4 ve SiklinE-CDK2 aktivasyonu

RB fosforilasyonuSlide43

hücre siklusunun moleküler açma-kapama merkezi

RB fosforilasyonuSlide44

E2F; transkripsiyon faktörlerindendir.

Rb/E2F kompleksi, E2F tarafından kontrol edilen genlerin transkripsiyonunu engeller.Slide45

Kompleksten ayrılan hiperfosforilize RB, E2F kopyalanmasını aktive eder.Slide46

S fazına ilerlemek için SiklinE-CDK2 kompleksinin oluşması gerekir.

E2F’in aktive olması ile siklinE sentezi başlamıştır

Hücre siklusunda G1 / S sınır noktasında ilerlemeSlide47

M fazına ilerlemek için SiklinA-CDK2 kompleksinin oluşması gerekir.

E2F’in aktive olması ile siklinA sentezi başlamıştır

Hücre siklusunda G2 / M sınır noktasında ilerlemeSlide48

SiklinB-CDK1 inaktivasyonunu gerektirir.

Yeni bölünen hücreler;

Tekrar G1’e dönebilir

Sessiz döneme girebilir

Mitozdan çıkmaSlide49

SİKLİN BAĞIMLI KİNAZLAR

CDK4

Siklin D

ile kompleks oluşturur

Kompleks RB’yi fosforile eder

Hücre G1’de kontrol noktasına ilerler

CDK2

G1 geç döneminde

Siklin E

ile kompleks oluşturur

G1/S geçişinde rol alır

S fazında

Siklin A

ile kompleks oluşturur

G2/M geçişini kolaylaştırır

CDK1

Siklin B

ile kompleks oluşturur

G2/M geçişinde rol oynarSlide50

HÜCRE SİKLUSU İNHİBİTÖRLERİ

Cip/Kip

INK4/ARF

*

Tümör süpressör gibi davranırlarSlide51

Cip/Kip ailesi

p21, p27, p57

İnaktivasyon:

Siklin-CDK kompleksine bağlanarak sağlanırSlide52

p21’in kopyalama aktivitesi

:

p53’ün kontrolü altındadır

Hücre siklusunda p53:

Hasarlı hücrelerin ilerlemelerini

durduran veya yavaşlatan

kontrol mekanizmalarını tetikler

Apopitozuna yol açarSlide53

INK4a/ARF

Gen lokusu iki protein kodlar

1. p16INK4a

2. p14ARF

Hücre siklusunu bloke ederek tümör süpresör gen

gibi davranırSlide54

p16INK4a

SiklinD ile CDK4’e bağlanmak için rekabete girer.

SiklinD-CDK4 kompleksi oluşumunu inhibe eder.

RB fosforilasyonu engellenir.

Sonuç

: Hücre siklusu G1 sonunda kalırSlide55

p14ARF

p53 parçalanmasını önleyerek hücre siklusunu bloke eder.Slide56

HÜCRE SİKLUSU İNHİBİTÖRLERİ

Cip/Kip ailesi:

P21, p27

Siklin-CDK kompleksine bağlanarak hücre siklusunu bloke eder

p21, p53 tümör süpresörü ile uyarılır

p21, TGF

 gibi büyüme süpressörlerine yanıt verir

INK4/ARF ailesi:

p16INK4A, p14

p16INK4A, siklinD-CDK4’e bağlanır. RB’un inhibitör etkisini kolaylaştırır

p14ARF, MDM2 aktivitesini inhibe ederek p53 seviyesini arttırırSlide57

tumor suppressor

tumor suppressor

on

k

ogen

p16

cyclin D

cdk4

pRB

on

k

ogen

melanom,

glioblastoma, NSCLC,

a

kut

l

enfoid lösemiler

, T and B

hücre

non-Hodgkin

lenfo

ma

lar

retinoblastoma, osteosar

k

oma,

NSCLC

Meme kanseri

,

özefagus kans

er

i

,

hepato

selüler

karsinom

glioblastoma,

melanomSlide58

SİTOTOKSİK AJANLARIN ETKİ YERLERİ

Hücre

siklusu

düzeyinde

Antibiotikler

Antimetabolitler

S

(2-6h)

G

2

(2-32h)

M

(0.5-2h)

Alkilleyiciler

G

1

(2-



h)

G

0

Vinka alkaloidleri

Mitoz inhibitörleri

TaksoidlerSlide59

Kemoterapötiklerin

Etki

Yerleri

Faz

Spesifikler

G1

fazı

: L-Asp., pred.

S

fazı

:

Antimetabolitler

G2

fazı

:

Bleo

misin

,

etoposid

M

fazı

:

Vinkristin

,

vinbl

astin,

taxanlar

Faz

spesifik

olmayanlar

Alkilleyiciler

Cisplatin

Ant

i

titümör

antibiyotikler

Steroid

hormonlarSlide60

SİTOTOKSİK AJANLARIN ETKİ YERLERİ

h

ücresel

düzeyde

DNA

sentezi

Antimetabolitler

DNA

DNA transkripsiyonu

DNA duplikasyonu

Mitoz

Alkilleyiciler

Mikrotübül inhibitörleri

Topoizomeraz inhibitörleriSlide61

SİTOTOKSİK AJANLARIN ETKİ YERLERİ

6-MERKAPTOPURIN

6-THIOGUANIN

METOTREKSAT

5-FLUOROURASİL

HİROKSİÜRE

SİTARABİN

PÜRİN SENTEZİ

PİRİMİDİN SENTEZİ

RNA

DNA

DNA

RNA

PROTEİNLER

MİKROTÜBÜLLER

ENZİMLER

L-ASPARAGİNAZ

VİNKA ALKALOİDİ

TAKSOİDLER

ALKİLLEYİCİLER

ANT

i

B

iY

OT

i

KLER

ETOPOSİD