Samenvatting celbiologie HST 18

Hoofdstuk 18: Celcycluscontrole, mitose en
celdood
1 OVERZICHT VAN DE CELCYCLUS

1.1 DE EUKARYOTE CELCYCLUS TELT 4 FASEN
• Eukaryote cellen die zich vermenigvuldigen doorlopen de celcyclus
• Groei en deling wisselen elkaar af → gecontroleerd proces
• Gelijkaardig in alle eukaryote cellen

1. De cel gaat groeien en zich voorbereiden op het latere
celdelingsproces
- er moeten voldoende nutriënten en componenten
aanwezig zijn
- chromosoom duplicatie
- interfase

2. Chromosoom segregatie
- het DNA wordt uitverdeeld over 2 polen van de cel

3. Celdeling
- de moedercel gaat delen in 2 nieuwe dochtercellen



1.1.1 Duur van de celcyclus
• Afhankelijk van het celtype: 30 min – jaren/nooit
• Snelste deling gebeurt meestal in de eukaryote cellen (in embryonale context)

1.1.2 De 4 fasen van de celcyclus
G1 (gap)
S (synthese) → interfase
G2 (gap)
M (mitose) → celdeling

• Voor een volgende fase kan aanvangen, moet er een
checkpoint gepasseerd worden (controle door
schakelaars)
• Slechts 1 mogelijke volgorde: interfase en mitose
• Splitsingsdeling van de zygote na de bevruchting
extreem snel (korte G1/G2)
• Schakelaars bepalen
o groei, controle
o celdeling




1

,1.2 CONTROLEPUNTEN IN DE CELCYCLUS CONTROLEREN DE BELANGRIJKSTE PROCESSEN IN DE CELCYCLUS
• Fase volledig uitvoeren vooraleer een nieuwe fase gestart kan worden
• Feedback systemen
o sensor → wat is de toestand van de vorige fase; terugkoppelen op de effectieve moleculaire schakelaar
o moleculaire schakelaars (rem) → volgende fase aan/uitzetten

1. ENTER S PHASE
- aftoetsen of de omgeving gunstig is voor de cel
- zijn er genoeg nutriënten aanwezig
- zijn de juiste celdelingssignalen aanwezig
- indien het checkpoint niet wordt gepasseerd, zal de
cel in de G1-fase blijven hangen
2. ENTER MITOSIS
- aftoetsen of alle DNA voldoende gerepliceerd is, en
of het niet beschadigd is
- indien het checkpoint niet wordt gepasseerd, gaat
de cel veel aandacht besteden om het DNA te
herstellen en verder te repliceren
3. PULL DUPLICATES CHROMOSOMES APART
- aftoetsen of de chromosomen correct uit verdeeld
zijn
- indien het checkpoint niet wordt gepasseerd, zal de
cel verhinderd worden om cytokinese uit te voeren



2 HET CELCYCLUS CONTROLE SYSTEEM

2.1 HET CELCYCLUS CONTROLE SYSTEEM STEUNT OP CYCLIN-AFHANKELIJKE KINASEN (CDKS)
• Biochemische AAN/UIT schakelaars → cyclische fosforyleringen/defosforyleringen

cycline Cdk (cyclin-dependent protein kinase)
- concentratie varieert - altijd aanwezig (constitutief)
- afbraak onder controle ubiquitine - kan alleen actief worden na binden cycline
- vorming via transcriptie/translatie → fosforylering van Cdk zorgt voor activatie
- enzymatisch inactief - snelle inactivatie (fosfatases/cycline afbraak)


2.1.1 De Cdk activiteit wordt tijdens de celcyclus geregeld door fosforylering en defosforylering
• Tijdens de verschillende fases in de cel gaat de hoeveelheid cycline wijzigen: actieve fases wisselen met inactieve
fases

o bij aanvang van de interfase is er geen cycline
aanwezig in de cel
o er wordt geleidelijk aan meer cycline
gevormd tot het einde van de mitose
o cycline gaat binden met Cdk
o Cdk wordt geactiveerd door een fosforylering
o op het einde van het complex wordt Cdk heel
snel geinactiveerd door afbraak van cycline
snelle proteolyse van trage transcriptie/translatie van
M-cycline via proteasoom M-cycline (geregelde genexprssie)
2

, 2.2 VERSCHILLENDE CYCLIN-CDK COMPLEXEN REGELEN VERSCHILLENDE STAPPEN IN DE CELCYCLUS
Het type complex bepaalt welke doelwit eiwitten er gefosforyleerd worden




Belangrijk in de G1-fase

Belangrijk in de overgangsfase van G1- naar S-complex

Belangrijk in de S-fase

Belangrijk in de M-fase




2.2.1 Verschillende Cdks geassocieerd met gepaste cyclines triggeren de verschillende fasen van de celcyclus
Wanneer S-Cdk voldoende S-cycline
gebonden heeft om actief te worden, kan de
volgende fase gestart worden. Het blijft
actief gedurende een langere tijd: S-, G2- en
deel M-fase

M-cycline wordt gevormd bij aanvang van
de G2-fase om zo het M-Cdk te activeren. Bij
deze activatie wordt de M-fase ingezet.

S- en M-clycline wordt heel snel maar gecontroleerd afgebroken door APC (anaphase promoting complex). Dat geeft
het einde van de celdeling aan. Uiteindelijk wordt er dan ook teruggekeerd naar de G1-fase



2.3 DE ACTIVITEIT VAN DE CDKS WORDT STOPGEZET DOOR CYCLINE AFBRAAK
APC= eiwit dat op het cycline een keten gaat
opbouwen van ubiquitine

Ubiquitine= elementair eiwit
Ubiquitine keten= signaal dat zorgt voor het afbreken
APC van cycline

Wanneer cyclines een ubiquitine keten bevatten, komen ze in de proteasomen terecht waar ze worden afgebroken
waardoor Cdk alleen achter blijft en geinactiveerd wordt.



2.4 DE ACTIVITEIT VAN CYCLIN-CDK COMPLEXEN HANGT AF VAN FOSFORYLATIE EN DEFOSFORYLATIE
Naast de binding van cycline aan Cdk, is er ook een fosforylering nodig om het complex te activeren. Voor de
overgang naar inactief naar actief, is er een tussenstap nodig.

Eenmaal cycline bindt, zullen er 2 kinases geactiveerd
worden die 2 soorten fosfaatgroepen op de Cdk
plaatsen:
- activerende fosfaatgroep
- 2 inhiberende fosfaten
→ Cdk blijft tijdelijk nog in inactieve toestand
In de laatste stap is een fosfatase Cdc25 nodig die de
inhiberende fosfaatgroepen verwijderd
→ activeren van M-Cdk
3