Celledeling Kapittel 11

Oversikt Celledeling hos prokaryoter Kromosomer Kromosomstruktur Cellesyklus- de 5 fasene Interfase Mitose Cytokinese Regulering av cellesyklus Kreft

Celledeling hos prokaryoter Hos prokaryote celler skjer celledelingen ved binær fisjon, hvor cellen deles i to halvdeler. Den genetiske informasjonen befinner seg i et enkelt, sirkulært dobbelt-trådig DNA molekyl.

Kromosomer Alle eukaryote celler har den genetiske informasjonen lagret i kromosomer. De fleste eukaryotene har mellom 10 og 50 kromosomer i cellene. Menneske celler har 46 (23 par).

Kromosom struktur Kromosomer består av kromatin, et kompleks av DNA og protein. Heterokromatin (alltid kondensert) og Eukromatin (kondensert kun ved celledeling). DNAet går som en enkelt, dobbelt-trådig fiber gjennom kromosomet. For hvert 200ede nukleotid dannes nukleosom. DNAet kveiles rundt histon protein. Karyotype – Et sett av kromosomer hos et individ (Menneske: se figur 11.6).

Kromosom struktur Diploid – En celle med to kopier av hvert kromosom (f.eks. kroppscellene hos menesker). Homologe kromosomer hos diploide celler består av to søster kromatider som holdes sammen i et område (centromer). Haploid - En celle med en kopi av hvert kromosom (f.eks. kjønnscellene hos mennesker).

Cellesyklus - de 5 fasene De 5 fasene av celledelingen er: G1: Primære vekst fase. S : DNA replikasjon G2: Sekundære vekst fase Disse tre underfasene utgjør Interfase M - Mitose C - Cytokinese

Interfasen G1 S G2 Størstedelen av celleveksten finner sted i G1. De fleste celler tilbringer lengst tid i denne fasen. S Hvert kromosom replikeres og det dannes søsterkromatider. Holdes sammen av et område som kalles centromer. Har festeområde for mikrotubuli (kinetochor). G2 Forberedelse til mitosen. Kromosomene kondenserer.

Mitose - Profase Centrosomene (hver bestående av to centrioler i dyreceller, fraværende i planteceller) går til hver sin side (pol) av cellen. Noe microtubuli går til senteret og danner spindel. Spindel fibrer går mellom centromerene. Kromosomene begynner å kondensere. Kjernemembranen løses opp til små vesikler. En annen gruppe spindel fester seg til kinetochorene på hvert søsterkromatid. Dette spindelet går mellom kromatidet og den ene centrosomen.

Mitose - Metafase Kromosomene samles i midtområdet av cellen. Metafaseplate eller ekvatorialplate dannes.

Mitose Anafase Telofase Søsterkromatidene draes mot hver sin pol. Mikrotubuli utfører her to typer bevegelse: Polene går fra hverandre (Polar spindel/mikrotubuli blir lengre). Centromerene beveger seg til hver sin pol (Kinetochor spindel/mikrotubuli blir kortere). Telofase Spindlet brytes ned. Kjernemembran gjendannes rundt hvert sett av søster kromatidene.

Cytokinese : Deling av cellen i to halvdeler. Dyreceller Cytoplasma snører seg inn på midten ved hjelp av actin filamenter og myosin. Planteceller Celleplate dannes fra vesikler med membran komponenter. Denne første celleveggen blir etterhvert det som kalles midtlamell når den primære celleveggen bygges på hver side av den. Innenfor denne dannes senere den sekundære celleveggen. Sopp og protister Mitosen finner sted inne i kjernen. Etter mitosen deles kjernen og en kjerne går til hver dattercelle i cytokinesen.

Cyklin og cyklin-avhengig kinase (Cdk) Cdk må være aktive for overgang mellom fasene i cellesyklusen. Cdk aktiveres ved binding til cyclin. Det aktive cyclin-Cdk komplekset katalyserer fosforylering av andre proteiner som er viktige i cellesyklusen. I løpet av en cellesyklus vil forskjellige cyclin være tilstede og aktivere cdk.

Kontroll av cellesyklus Eukaryote celler har bestemte kontrollpunkter som regulerer celledeling (“Av/På brytere”) G1 checkpoint – Nær slutten av G1 fasen. Her avgjøres det om miljøforholdene er egnet for eukaryot celledeling, eller om dette bør utsettes. G2 checkpoint – Nær enden av G2 fasen. DNA replikasjonen kontrolleres. M checkpoint - Ved metafase. Trigger avsluttingen av mitose og cytokinese, og start av G1 fasen.

M-phase-promoting factor Trigger DNA replication Trigger mitosis M-phase-promoting factor Mitotic cyclin MPF P G2 checkpoint G2 M C Cdk Cdk S G1 G1 checkpoint G1 cyclin P Start kinase Trigger DNA replication

MPF (Mitosis-Promoting-Factor) ved G2 checkpoint G2 cyclin eller mitotisk cyclin akkumuleres i G2 fasen. Et cyclin-cdk kompleks MPF (Mitosis-Promoting-Factor) dannes. MPF må selv fosforyleres av andre enzymer for å bli aktivt. MPF øker aktiviteten på disse enzymene. MPF aktiverer proteiner som ødelegger cyclin mot slutten av mitosen. Trigger mitosis M-phase-promoting factor Mitotic cyclin MPF P G2 checkpoint G2 M C Cdk S G1

G1 checkpoint og cdk-G1 cyclin G1-cyclin konsentrasjonen øker G1-cyclin binder cdk Også G1-cyclin-cdk-komplekset må fosforyleres for å bli en aktiv kinase Cdk G1 G1 checkpoint G1 cyclin P Start kinase

Molekylære mekanismer ved cellekontroll Hos encellede eukaryote celler (f.eks. sopp) er det cellestørrelsen som starter DNA replikasjon. Cellene i flercellede eukaryote organismer binder seg til små mengder vekstfaktorer som stimulerer deling. Dersom nabocellene bruker opp for mye av denne faktoren, er det ikke nok igjen til å sette i gang celledeling. Vekstfaktorer trigger/utløser det intercellulære signalsystemet.

Celle profilering og signalveier

Vekstfaktorer Eks: PDGF (Platelet-Derived Growth Factor) PDGF frigis fra Trombocytter (blodplater) ved sår Vekstfaktorer bindes til reseptorer i membranen og trigger celledeling. PDGF stimulerer hudceller til å deles og huden repareres.

Kreft Kreft vil bli gjennomgått mer grundig i kap. 18. Dersom celledelingen kommer ut av kontroll kan dette føre til kreft. Mange kreftceller har en mutasjon i genet p53 Har en viktig rolle i G1checkpoint. Ved skade på DNA i normale celler vil p53 inhiberer Cdk og hindrer celledeling. p53 stimulerer også aktiviteten til DNA reparasjons enzymene. Kreft kan også oppstå ved feil i forbindelse med vekstfaktorer og signalveier.

Kreft Cellesyklus påvirkes på flere måter: Proto-oncogener – koder for proteiner som stimulerer celledeling. PDGF er et slikt gen, andre er myc, fos og jun En mutasjon i disse genene kan medføre overuttrykk som igjen kan gi sterk celledeling og kreft. Tumor-suppressor gener – koder for proteiner som inhiberer celledeling. Rb (retinoblastoma) og p53 Også mutasjoner i disse genene kan medføre at celledelingen kommer ut av kontroll og det utvikles kreft.