YEAST AND CANCER Nobel Lecture, December 9, 2001 LELAND H. HARTWELL.

Prezentace na téma: "YEAST AND CANCER Nobel Lecture, December 9, 2001 LELAND H. HARTWELL."— Transkript prezentace:

1 YEAST AND CANCER Nobel Lecture, December 9, 2001 LELAND H. HARTWELL

2 Modelový organismus  vycházel ze studia virové morfogeneze  zvolil si za svůj model S. cerevisiae: - má eukaryotický buněčný cyklus (fáze G1, S, G2 a M) - má dělící vřeténko

3 Studium mutantů  teplotně-senzitivní mutanti  rostou při pokojové teplotě, ale jejich růst se zastaví při 36° C  izolace cca 1000 různých mutantů  charakterizace změn ve složení proteinů, syntéze DNA, buněčném dělení a buněčné morfologii po přechodu z normální teploty na teplotu represivní

4 Fotomikroskopie  na začátku BC tvoří kvasinky na svém povrchu malé pupeny, které se v průběhu cyklu zvětšují  z morfologie buňky lze snadno zjistit v jaké fázi BC se zrovna nachází  normální teplota => asynchronně se dělící masa buněk  restriktivní teplota => BC všech mutantních buněk se zastaví na stejném místě

5 Fotomikroskopie

6  morfologie všech zastavených buněk je stejná, stejně jako morfologie jejich jader  mutanti byli uspořádáni podle toho jak daleko pokročil BC než se zastavil (analyzováno bylo pučení, syntéza DNA, jaderné dělení a buněčné dělení)  proces, který se po změně teploty zastavil jako první, byl považován za primární defekt

7 Fotomikroskopie

8  některé buňky úplně zastavily svůj vývoj a vytvořily terminální fenotyp  u některých BC poktačoval  v každé sledované části BC se našel mutant s primárním defektem  fenotyp mutantů napovídal, že BC bude sestávat z poměrně jednoduché dráhy na sobě závislých regulačních kroků

9 cdc mutace

10 CDC28  první krok BC, kontrolovaný genem CDC28, je požadován k iniciaci dvou drah 1. pučení -> migrace jádra -> cytokineze -> oddělení buněk 2. replikace DNA -> rozdělení jádra -> cytokineze -> oddělení buněk  potvrzeno pomocí různých double mutantů

11 CDC28

12 Dělící vřeténko  podrobnější analýza mutantů, hlavně jejich dělícího vřeténka, pomocí elektronové mikroskopie  objev mutantů v krocích nezbytných pro iniciaci syntézy DNA: cdc28...duplikace dělícího vřeténka cdc4...separace pólů d. vřeténka cdc7...iniciace syntézy DNA

13 Dělící vřeténko

14 Mating faktor  zastavuje buňky přednostně v kroku CDC28  když se smíchají asynchronní kultury Mata a Matα všechny buňky se zastaví v G1 fázi, ve které spolu také fůzují  studium pomocí elektronového mikroskopu -> fůze jader v zygotě probíhá ve stejnou chvíli jako spojení dvou dělících vřetének -> nově vytvořené diploidní jádro začne BC ve fázi G1

15 Mating faktor

16 CDC28 krok = start  CDC28 je prvním krokem BC, po kterém se cyklus může větvit  probíhá interakce mezi růstem a dělením  nenastane, dokud buňka nedosáhne specifické velikosti  pokud proběhne, buňka může dokončit cyklus aniž by vyrostla

17 CDC28 krok = start

18

19 CDC28  cdc28 = protein kináza  cdc28  cdc2 (S. pombe)  MPF (Xenopus) => cyklin dependentní kinázy (P. Nurse)

20 Ztráta přesnosti dělení  rakovinné buňky se nejen dělí když nemají, ale mají i o dost horší přesnost dělení než normální buňky  chromozomové aberace i ztráty celých chromozomů  teplotně senzitivní mutanti rostoucí při maximální povolené teplotě  mutace v zásadním bodě BC může způsobovat genetickou nestabilitu nádorových buněk

21 Ztráta přesnosti dělení

22 Kontrola poškození DNA  mutanti senzitivní na radioaktivní záření  někteří neumějí zastavit svůj BC  kontrola poškození DNA (DNA damage checkpoint)  rad9 mutant..nárůst ztráty chromozomů

23 Kontrola poškození DNA

24 Řízení buněčného cyklu  „hodiny“ dáváné do pohybu periodicky pomocí cyklinů, nezávislé na tom co se v buňce děje X  série na sobě závislých událostí, kde musí jedna úspěšně proběhnout aby mohla následovat druhá => hodiny, ale s checkpointy