Celbiologie 2023
Hoofdstuk 9: Celcyclus necrose en apoptose
Regulatie van de eukaryote cel
Inleiding
Celcylcus = een geordende serie van evenementen die in dit geval eukaryote cellen
doorlopen tijdens dewelke hun chromosomen dupliceren (DNA replicatie), gevold door een
proces van uiteenwijken zo dat elk van de kopijen terechtkomt in 1 van de 2 dochtercellen. De
regulatie hiervan is kritisch voor de ontwikkeling van het organism e, indien niet, zaken zoals
kanker. De chromosoomduplicatie en celdeling die aan de basis liggen van de celcyclus
verlopen nagenoeg analoog voor alle eukaryote cellen.
De celcyclus verloopt volgens een regelmatig en getimed
mechanisme
De meesten eukaryote cellen leven volgend een interne klok, dat houdt in dat ze de cyclus
doorlopen in 4 opeenvolgende fasen:
☺ Synthese fase of S -fase: de fase tijdens dewelke DNA dupliceert
☺ M-fase: worden de kopijen over de twee dochtercellen verdeeld
☺ G1-fase: langste, komt overeen met de periode waarin de nieuwe cel ‘geboren wordt’
na de mitose en voor de initiatie van de DNA synthese
☺ G2 -fase: kort, de tetraploïde cellen gaan zich voorbereiden op de mitose
Een typische celcyclus duurt 16 à 24 uren. In multi -cellulaire organismen kan dit echter tussen
de 8u -100 dagen zijn, afhankelijk van het type cel. De meeste variatie doet zich voort in de G1 -
fase.
Veel celtypes zoals neuronen, spiercellen en cellen van de ooglens zijn terminaal
gedifferentieerd, delen niet meer en verkeren in een zogenaamde rustfase, de G 0 -fase.
De onomkeerbare beslissing van de cel om te gaan prolifereren wordt gemaakt tijdens de G1 -
fase. Het is ook mogelijk dat DNA synthese plots geïnduceerd wordt, dit gebeurt o.i.v.
verschillende agentia zoals carcinogenen, tumor verwekkende virussen, of eiwitt en die
bekend staan als mitogenen. Groeiende cellen bevatten cytoplasmatische factoren die de
DNA replicatie stimuleren. Het actiemechanisme is echter onbekend.
Regulatie van de celcyclus
Verschillende macromoleculaire evenementen tijdens de eukaryote celdeling zijn sterk
gereguleerd in de tijd. Een beperkt aantal heterodimere proteïnekinasen spelen hierbij een
rol. Ze bevatten een regulatorische en katalytische subeenheid. De regulatorisch e
subeenheden van deze kinasen numet men cyclines (C). Hun conc. neemt toe of af in de
celcyclus. De katalytische subeenheden noemt men de cycline -afhankelijke kinasen of cylcin -
dependent kinases (Cdk) omdat ze enkel activiteit vertonen wanneer ze geassoci eerd zijn met
, cycline. Iedere Cdk kan met verschillende eiwitten C associëren. Het C bepaald welke
cellulaire eiwitten er zullen gefosforyleerd worden door het Cdk -cycline -complex (CdkC).
1. G1 CdkC-complexen
Komen tot expressie wanneer cellen aangezet worden tot replicatie. Ze bereiden de hele cel
voor op de S -fase door transcriptiefactoren te activeren d.m.v. fosforylatie. Ze veroorzaken de
expressie van enzymen die nodig zijn voor DNA -synthese en tevens de genen die coderen
voor de S -fase CdkC complexen. Initieel wordt het in bedwang gehouden door een
specifieke inhibitor. In de late G1 -fase induceren G1 -CdkC -complexen de degradatie van de S -
fase inhibitor door hem te fosfolyseren. Hierdoor komen de S -fase Cd kC -complexen vrij en
stimuleren de overgang naar de S -fase.
2. S-fase CdkC-complexen
Vanaf dat de S -fase inhibitoren gedegradeerd zijn, leiden de vrijgekomen S -fase CdkC -
complexen tot de activatie van de DNA pre -replicatiecomplexen doorfosforylatie van de
regulatorische ‘sites’ van de betrokken eiwitten. Ze worden in de G1 -fase geassemblee rd t.h.v.
de ORI’s (Origin of replication) in het DNA. Bovendien verhinderen ook de re -assemblage van
nieuwe pre -replicatiecomplexen. Deze inhibitie zorgt ervoor dat ieder chromosoom juist
eenmaal gerepliceerd wordt tijdens de pasasge doorheen de celcyclus met als belangrijke
consequentie dat het juiste aantal chromosomen in de dochtercellen blijft behouden.
3. Mitotische CdkC-complexen
Ze worden gesynthetiseerd tijdens de S -fase en de G2 -fase maar hun activiteit wordt
bedwongen zolang de DNA -synthese niet afgelopen is. Eenmaal geactiveerd, induceren zij de
chromosoomcondensatie, de afbraak van het kernmembraan, de assemblage van de
mitot ische spoelfiguren en de schikking van de gecondenseerde chromosomen t.h.v. de
metafaseplaat.
Hoofdstuk 9: Celcyclus necrose en apoptose
Regulatie van de eukaryote cel
Inleiding
Celcylcus = een geordende serie van evenementen die in dit geval eukaryote cellen
doorlopen tijdens dewelke hun chromosomen dupliceren (DNA replicatie), gevold door een
proces van uiteenwijken zo dat elk van de kopijen terechtkomt in 1 van de 2 dochtercellen. De
regulatie hiervan is kritisch voor de ontwikkeling van het organism e, indien niet, zaken zoals
kanker. De chromosoomduplicatie en celdeling die aan de basis liggen van de celcyclus
verlopen nagenoeg analoog voor alle eukaryote cellen.
De celcyclus verloopt volgens een regelmatig en getimed
mechanisme
De meesten eukaryote cellen leven volgend een interne klok, dat houdt in dat ze de cyclus
doorlopen in 4 opeenvolgende fasen:
☺ Synthese fase of S -fase: de fase tijdens dewelke DNA dupliceert
☺ M-fase: worden de kopijen over de twee dochtercellen verdeeld
☺ G1-fase: langste, komt overeen met de periode waarin de nieuwe cel ‘geboren wordt’
na de mitose en voor de initiatie van de DNA synthese
☺ G2 -fase: kort, de tetraploïde cellen gaan zich voorbereiden op de mitose
Een typische celcyclus duurt 16 à 24 uren. In multi -cellulaire organismen kan dit echter tussen
de 8u -100 dagen zijn, afhankelijk van het type cel. De meeste variatie doet zich voort in de G1 -
fase.
Veel celtypes zoals neuronen, spiercellen en cellen van de ooglens zijn terminaal
gedifferentieerd, delen niet meer en verkeren in een zogenaamde rustfase, de G 0 -fase.
De onomkeerbare beslissing van de cel om te gaan prolifereren wordt gemaakt tijdens de G1 -
fase. Het is ook mogelijk dat DNA synthese plots geïnduceerd wordt, dit gebeurt o.i.v.
verschillende agentia zoals carcinogenen, tumor verwekkende virussen, of eiwitt en die
bekend staan als mitogenen. Groeiende cellen bevatten cytoplasmatische factoren die de
DNA replicatie stimuleren. Het actiemechanisme is echter onbekend.
Regulatie van de celcyclus
Verschillende macromoleculaire evenementen tijdens de eukaryote celdeling zijn sterk
gereguleerd in de tijd. Een beperkt aantal heterodimere proteïnekinasen spelen hierbij een
rol. Ze bevatten een regulatorische en katalytische subeenheid. De regulatorisch e
subeenheden van deze kinasen numet men cyclines (C). Hun conc. neemt toe of af in de
celcyclus. De katalytische subeenheden noemt men de cycline -afhankelijke kinasen of cylcin -
dependent kinases (Cdk) omdat ze enkel activiteit vertonen wanneer ze geassoci eerd zijn met
, cycline. Iedere Cdk kan met verschillende eiwitten C associëren. Het C bepaald welke
cellulaire eiwitten er zullen gefosforyleerd worden door het Cdk -cycline -complex (CdkC).
1. G1 CdkC-complexen
Komen tot expressie wanneer cellen aangezet worden tot replicatie. Ze bereiden de hele cel
voor op de S -fase door transcriptiefactoren te activeren d.m.v. fosforylatie. Ze veroorzaken de
expressie van enzymen die nodig zijn voor DNA -synthese en tevens de genen die coderen
voor de S -fase CdkC complexen. Initieel wordt het in bedwang gehouden door een
specifieke inhibitor. In de late G1 -fase induceren G1 -CdkC -complexen de degradatie van de S -
fase inhibitor door hem te fosfolyseren. Hierdoor komen de S -fase Cd kC -complexen vrij en
stimuleren de overgang naar de S -fase.
2. S-fase CdkC-complexen
Vanaf dat de S -fase inhibitoren gedegradeerd zijn, leiden de vrijgekomen S -fase CdkC -
complexen tot de activatie van de DNA pre -replicatiecomplexen doorfosforylatie van de
regulatorische ‘sites’ van de betrokken eiwitten. Ze worden in de G1 -fase geassemblee rd t.h.v.
de ORI’s (Origin of replication) in het DNA. Bovendien verhinderen ook de re -assemblage van
nieuwe pre -replicatiecomplexen. Deze inhibitie zorgt ervoor dat ieder chromosoom juist
eenmaal gerepliceerd wordt tijdens de pasasge doorheen de celcyclus met als belangrijke
consequentie dat het juiste aantal chromosomen in de dochtercellen blijft behouden.
3. Mitotische CdkC-complexen
Ze worden gesynthetiseerd tijdens de S -fase en de G2 -fase maar hun activiteit wordt
bedwongen zolang de DNA -synthese niet afgelopen is. Eenmaal geactiveerd, induceren zij de
chromosoomcondensatie, de afbraak van het kernmembraan, de assemblage van de
mitot ische spoelfiguren en de schikking van de gecondenseerde chromosomen t.h.v. de
metafaseplaat.
