CICLO CICLO CELLULARECELLULARE

E’ IL E’ IL MECCANISMO ESSENZIALE PER CUI TUTTI GLI MECCANISMO ESSENZIALE PER CUI TUTTI GLI ORGA=ORGA=NISMI SI RIPRODUCONONISMI SI RIPRODUCONO..

NELLE NELLE SPECIE UNICELLULARI SPECIE UNICELLULARI (BATTERI, (BATTERI, LIEVITI…LIEVITI…) ) CIA=CIA=SCUNA DIVISIONE CELLULARE GENERA UN NUOVO SCUNA DIVISIONE CELLULARE GENERA UN NUOVO ORGA=ORGA=

NISMO COMPLETO.NISMO COMPLETO.

NELLE NELLE SPECIE MULTICELLULARI SPECIE MULTICELLULARI VICEVERSA LUNGHE E VICEVERSA LUNGHE E COMPLESSE DIVISIONI CELLULARI SONO NECESSARIECOMPLESSE DIVISIONI CELLULARI SONO NECESSARIE

PER PRODURRE UN ORGANISMO FUNZIONANTE.PER PRODURRE UN ORGANISMO FUNZIONANTE.

TRE PROCESSI SONO NECESSARI PER FAR SI TRE PROCESSI SONO NECESSARI PER FAR SI CHE DA UNA CELLULA (CHE DA UNA CELLULA (ZIGOTEZIGOTE) SI SVILUPPI) SI SVILUPPI

UN ORGANISMO COMPLETO:UN ORGANISMO COMPLETO:

1)1) LA SINGOLA CELLULA DEVE CRESCERE E DIVIDERSILA SINGOLA CELLULA DEVE CRESCERE E DIVIDERSIPER DARE ORIGINE A PIU’ CELLULE (PER DARE ORIGINE A PIU’ CELLULE (CICLO CELLULARECICLO CELLULARE););

2)2) LE CELLULE CHE DA ESSA ORIGINANO DEVONOLE CELLULE CHE DA ESSA ORIGINANO DEVONOACQUISIRE VIA VIA DELLE PROPRIETA’ PECULIARI,ACQUISIRE VIA VIA DELLE PROPRIETA’ PECULIARI,TRASCRIVENDO SPECIFICI GENI CHE LE PORTINO ATRASCRIVENDO SPECIFICI GENI CHE LE PORTINO A

FORMARE I VARI TESSUTI DELL’ORGANISMO FORMARE I VARI TESSUTI DELL’ORGANISMO ((DIFFERENZIAMENTODIFFERENZIAMENTO););

3)3) MANTENIMENTO DELL’OMEOSTASI CELLULAREMANTENIMENTO DELL’OMEOSTASI CELLULAREATTRAVERSO UN OPPORTUNO CONTROLLOATTRAVERSO UN OPPORTUNO CONTROLLO

DELLA MORTE CELLULARE (DELLA MORTE CELLULARE (APOPTOSIAPOPTOSI))

QUANDO UNO QUANDO UNO DIDI QUESTI MECCANSIMI NON FUNZIONA QUESTI MECCANSIMI NON FUNZIONA CORRETTAMENTE POSSONO INSORGERE MALATTIE NEOPLASTICHECORRETTAMENTE POSSONO INSORGERE MALATTIE NEOPLASTICHE

E DEGENERATIVE.E DEGENERATIVE.

…NEGLI…NEGLI EUCARIOTI PLURICELLULARIEUCARIOTI PLURICELLULARI

IL CICLO CELLULAREIL CICLO CELLULARE

InterfaseInterfase ((Fasi GFasi G11, S e G, S e G22))(ca. 20(ca. 20--24 h. 24 h. –– DIDI CUICUI1010--12 h. 12 h. DIDI FASE S)FASE S)

MitosiMitosi (ca. 1 h.)(ca. 1 h.)

OPPUREOPPURE

MeiosiMeiosi(da molte ore a decenni)(da molte ore a decenni)

IL CICLO CELLULARE IL CICLO CELLULARE –– USCITA DAL CICLOUSCITA DAL CICLONEGLI ORGANISMI PLURICELL.NEGLI ORGANISMI PLURICELL.

(es.:UOMO) ALCUNE CELLULE(es.:UOMO) ALCUNE CELLULE

PROLUNGANO ENORMEMEMENTE PROLUNGANO ENORMEMEMENTE

LA DURATA DELLA FASE GLA DURATA DELLA FASE G11, ,

POICHE’ NON SONO PRESENTIPOICHE’ NON SONO PRESENTI

I SEGNALI IDONEI A FAR I SEGNALI IDONEI A FAR

PARTIRE LA PROLIFERAZIONE PARTIRE LA PROLIFERAZIONE

OPPURE PERCHE’ LA CELLULA SI E’OPPURE PERCHE’ LA CELLULA SI E’

ESTREMAMENTE SPECIALIZZATA ESTREMAMENTE SPECIALIZZATA

(DIFFERENZIATA) E IN QUEL PARTICOLARE TESSUTO(DIFFERENZIATA) E IN QUEL PARTICOLARE TESSUTO

NON E’ RICHIESTA CRESCITA ULTERIORE.NON E’ RICHIESTA CRESCITA ULTERIORE.

QUANDO LA CELLULA NON SI DIVIDE PIU’ PER UN LUNGOQUANDO LA CELLULA NON SI DIVIDE PIU’ PER UN LUNGO

PERIODO PERIODO DIDI TEMPO, SI DICE CHE E’ “USCITA DAL CICLO”TEMPO, SI DICE CHE E’ “USCITA DAL CICLO”

CELLULARE E SI TROVA IN FASE GCELLULARE E SI TROVA IN FASE G00 (Es.: NEURONI O CELL. (Es.: NEURONI O CELL. MUSCMUSC.) .)

ALTRI TESSUTI, INCEVE,ALTRI TESSUTI, INCEVE,

DOPO UN LUNGO PERIODO DOPO UN LUNGO PERIODO DIDI

“QUIESCENZA” IN FASE G“QUIESCENZA” IN FASE G00,,

POSSONO, SOTTO APPROPRIATIPOSSONO, SOTTO APPROPRIATI

STIMOLI RIENTRARE NEL CICLOSTIMOLI RIENTRARE NEL CICLO

E RINNOVARSI (ES: FEGATO).E RINNOVARSI (ES: FEGATO).

INFINE ALTRI TIPI INFINE ALTRI TIPI DIDI TESSUTOTESSUTO

(ES: TESS. EPITELIALI) SONO(ES: TESS. EPITELIALI) SONO

IN CONTINUA RIGENERAZIONE.IN CONTINUA RIGENERAZIONE.

LE CELLULE CHE SI DIVIDONOLE CELLULE CHE SI DIVIDONO

IN CONTINUAZIONE SONO LEIN CONTINUAZIONE SONO LE

CELLULE STAMINALICELLULE STAMINALI..

CARATTERISTICA BASE CARATTERISTICA BASE DIDI QUESTEQUESTE

CELLULE E’ CHE HANNO UN CICLOCELLULE E’ CHE HANNO UN CICLO

CELLULARE “ASIMMETRICO”:CELLULARE “ASIMMETRICO”:

IN GENERE UNA CELLULA FIGLIAIN GENERE UNA CELLULA FIGLIA

CONTINUA A RIMANERE STAMINALE, MENTRE L’ALTRA INIZIACONTINUA A RIMANERE STAMINALE, MENTRE L’ALTRA INIZIA

UN PERCORSO UN PERCORSO DIDI DIFFERENZIAMENTO, CONTINUANDOSI A DIFFERENZIAMENTO, CONTINUANDOSI A

DIVIDERE, MA CON UN NUMERO DIVIDERE, MA CON UN NUMERO DIDI DIVISIONI LIMITATO NELDIVISIONI LIMITATO NEL

TEMPO.TEMPO.

IN FASE GIN FASE G11 LE LE CELLULECELLULE SONO SONO DIPLOIDI (2n)DIPLOIDI (2n) –– CIOE’ AVRANNO UN CIOE’ AVRANNO UN

NUMERO NUMERO DIDI COPPIE COPPIE DIDI CHRCHR. TIPICO DELLA SPECIE CONSIDERATA.. TIPICO DELLA SPECIE CONSIDERATA.

OGNI CROMOSOMA (OGNI CROMOSOMA (DIDI UNA COPPIA) SARA’ COSTITUITO DA UN UNA COPPIA) SARA’ COSTITUITO DA UN

UNICO CROMATIDIO (CIOE’ DA UNA SOLA MOLECOLA UNICO CROMATIDIO (CIOE’ DA UNA SOLA MOLECOLA DIDI DNA), DNA),

CARATTERIZZATO DA UN CENTROMERO E DUE BRACCIA [p (corto) E CARATTERIZZATO DA UN CENTROMERO E DUE BRACCIA [p (corto) E

q (lungo)]. DURANTE LA FASE S, LA CELLULA CONTINUA AD AVERE q (lungo)]. DURANTE LA FASE S, LA CELLULA CONTINUA AD AVERE

UN ASSETTO DIPLOIDE (2n) MA OGNI CROMOSOMA SARA’ UN ASSETTO DIPLOIDE (2n) MA OGNI CROMOSOMA SARA’ COSTI=COSTI=

TUITO DA DUE CROMATIDI FRATELLI, UNITI IN PROSSIMITA’ DELTUITO DA DUE CROMATIDI FRATELLI, UNITI IN PROSSIMITA’ DEL

CENTROMERO DA MOLECOLE PROTEICHE DETTE CENTROMERO DA MOLECOLE PROTEICHE DETTE COESINECOESINE..

NOTANOTA: : IN QUESTO CASO NELLA FIGURAIN QUESTO CASO NELLA FIGURA“2n” E “4n” STA AD INDICARE LA “2n” E “4n” STA AD INDICARE LA QUANTITA’ QUANTITA’ DIDI DNA, O MEGLIO, ILDNA, O MEGLIO, ILNUMERO NUMERO DIDI FILAMENTI FILAMENTI DIDI CUI CUI CIASCUN CROMOSOMA E’ COSTITUITO!CIASCUN CROMOSOMA E’ COSTITUITO!

STUDIO DEL CICLO CELLULARE NEL LIEVITOSTUDIO DEL CICLO CELLULARE NEL LIEVITO

1) ORGANISMI CHE SI RIPRODUCONO1) ORGANISMI CHE SI RIPRODUCONORAPIDAMENTE (COME I BATTERI)RAPIDAMENTE (COME I BATTERI)

2) PROLIFERANO IN UNO STATO2) PROLIFERANO IN UNO STATOAPLOIDEAPLOIDE-- QUESTO E’ IMPORTANTEQUESTO E’ IMPORTANTE

PER ISOLARE E STUDIARE MUTAZIONIPER ISOLARE E STUDIARE MUTAZIONICHE INATTIVANO UN GENECHE INATTIVANO UN GENE

GRAZIE A LORO SONO STATI IDENTIFICATIGRAZIE A LORO SONO STATI IDENTIFICATIGENI GENI cdccdc CHE REGOLANO IL CICLOCHE REGOLANO IL CICLO

I MUTANTI I MUTANTI cdccdc SONO DETTI SONO DETTI CONDIZIONALICONDIZIONALI

IN RELAZIONE ALLA TEMPERATURA.IN RELAZIONE ALLA TEMPERATURA.

STUDIO DEL CICLO CELLULARE NELLO XENOPUSSTUDIO DEL CICLO CELLULARE NELLO XENOPUS

LA FECONDAZIONE DELL’UOVO LA FECONDAZIONE DELL’UOVO DIDI XENOPUS XENOPUS INNESCA UNA SERIE INNESCA UNA SERIE DIDI DIVISIONI DIVISIONI

DETTE DETTE DIDI CLIVAGGIO CLIVAGGIO –– UNA SINGOLA CELLULA GIGANTE SI DIVIDE SENZAUNA SINGOLA CELLULA GIGANTE SI DIVIDE SENZA

CRESCERE ULTERIORMENTE PER GENERARE UN EMBRIONE CONTENENTECRESCERE ULTERIORMENTE PER GENERARE UN EMBRIONE CONTENENTE

MIGLIAIA MIGLIAIA DIDI CELLULE PIU’ PICCOLE. DOPO 11 DIVISIONI, NEL GIRO CELLULE PIU’ PICCOLE. DOPO 11 DIVISIONI, NEL GIRO DIDI CACA. 7H. SI . 7H. SI

PRODURRA’ UN EMBRIONE FATTO DA 2PRODURRA’ UN EMBRIONE FATTO DA 21212 (4096) CELLULE. SI ALTERNANO SOLO FASI S ED M(4096) CELLULE. SI ALTERNANO SOLO FASI S ED M

DIDI CACA. 15 . 15 MINMIN. CIASCUNO, SENZA FASI G!. CIASCUNO, SENZA FASI G!

VANTAGGI DEGLI STUDI IN XENOPUS:VANTAGGI DEGLI STUDI IN XENOPUS:

•• CICLO SEMPLIFICATOCICLO SEMPLIFICATO

•• GRANDI DIMENSIONIGRANDI DIMENSIONI

E’ RELATIVAMENTE FACILE INIETTARE SOSTANZE E’ RELATIVAMENTE FACILE INIETTARE SOSTANZE NELL’UOVO DELLO XENOPUS PER DETERMINARE NELL’UOVO DELLO XENOPUS PER DETERMINARE

L’EFFETTO SULLA PROLIFERAZIONE L’EFFETTO SULLA PROLIFERAZIONE –– IN TAL MODO IN TAL MODO SONO STATI INDIVIDUATI NUOVI GENI REGOLATORI DEL SONO STATI INDIVIDUATI NUOVI GENI REGOLATORI DEL

CICLO.CICLO.

IL IL BrdUBrdU E’ UN ANALOGO ARTIFICIALE DELLA TIMIDINA.E’ UN ANALOGO ARTIFICIALE DELLA TIMIDINA.I NUCLEI CHE HANNO INCORPORATO I NUCLEI CHE HANNO INCORPORATO BrdUBrdU SONO VISUALIZZATISONO VISUALIZZATI

COLORANDOLI CON COLORANDOLI CON AbAb ANTIANTI--BrdUBrdU..

DIDI NORMA IN UNA POPOLAZIONE NORMA IN UNA POPOLAZIONE DIDI CELLULE CHE STANNO CELLULE CHE STANNO PROLIFERANDO RAPIDAMENTE MA IN MODO ASINCRONOPROLIFERANDO RAPIDAMENTE MA IN MODO ASINCRONO

IN OGNI MOMENTO CIRCA IL 30/40 % SONO IN FASE SIN OGNI MOMENTO CIRCA IL 30/40 % SONO IN FASE S

INDICE INDICE DIDI MARCATURAMARCATURA: DALLA PROPORZIONE : DALLA PROPORZIONE DIDI CELLSCELLSMARCATE NELLA POPOLAZIONE SI PUO’ STIMARE LA DURATAMARCATE NELLA POPOLAZIONE SI PUO’ STIMARE LA DURATADELLA FASE S (COME FRAZIONE DELLA INTERA DURATADELLA FASE S (COME FRAZIONE DELLA INTERA DURATADEL CICLO CELLULARE)DEL CICLO CELLULARE)

INDICE MITOTICOINDICE MITOTICO: PROPORZIONE : PROPORZIONE DIDI CELLULE IN MITOSICELLULE IN MITOSI

IL CITOFLUORIMETRO E’ LO STRUMENTO IL CITOFLUORIMETRO E’ LO STRUMENTO DIDIELEZIONE PER LO STUDIO DEL CICLO CELLULAREELEZIONE PER LO STUDIO DEL CICLO CELLULARE

TRE CATEGORIE TRE CATEGORIE DIDI CELLULECELLULEIN BASE AL LEGAME DELLO IODUROIN BASE AL LEGAME DELLO IODURO

DIDI PROPIDIO (PI):PROPIDIO (PI):

1)1) CELLULE IN FASE G1 (CHE ANCORACELLULE IN FASE G1 (CHE ANCORADEVONO REPLICARE IL DNA);DEVONO REPLICARE IL DNA);

2)2) CELLULE IN FASE G2/M (CHE HANNOCELLULE IN FASE G2/M (CHE HANNOREPLICATO IL DNA);REPLICATO IL DNA);

3)3) CELLULE IN FASE S (QUANTITA’ CELLULE IN FASE S (QUANTITA’ INTER=INTER=MEDIA MEDIA DIDI DNA.DNA.

CONTROLLO DEL CICLO CELLULARECONTROLLO DEL CICLO CELLULARE

PROTEINE CHE REGOLANO IL CICLOPROTEINE CHE REGOLANO IL CICLO

SCOPERTE ALLA FINE DEGLI ANNISCOPERTE ALLA FINE DEGLI ANNI

1980.1980.

SISTEMA SISTEMA DIDI CONTROLLO BASATO SU:CONTROLLO BASATO SU:

1)1) OROLOGIO O TIMEROROLOGIO O TIMER;;

2)2) MECCANISMO MECCANISMO DIDI REGOLAZIONEREGOLAZIONE

DELL’ORDINE DEGLI EVENTI;DELL’ORDINE DEGLI EVENTI;

3)3) MECCANISMO CHE ASSICURIMECCANISMO CHE ASSICURI

CHE CIASCUN EVENTO VENGACHE CIASCUN EVENTO VENGA

SCATENATO SCATENATO UNA SOLA VOLTAUNA SOLA VOLTA

PER CICLOPER CICLO;;

4)4) INTERRUTTORI BINARIINTERRUTTORI BINARI (ON/OFF);(ON/OFF);

5)5) ROBUSTEZZAROBUSTEZZA;;

6)6) ADATTABILITAADATTABILITA’.’.

I PUNTI I PUNTI DIDI CONTROLLO OPERANO CONTROLLO OPERANO

GENERALMENTE ATTRAVERSOGENERALMENTE ATTRAVERSO

SEGNALI INTRACELLULARI SEGNALI INTRACELLULARI

NEGATIVI.NEGATIVI.

LA TRANSIZIONE TRA UNA FASE E L’ALTRA DEL CICLO E’ LA TRANSIZIONE TRA UNA FASE E L’ALTRA DEL CICLO E’ SOTTOPOSTA A SOTTOPOSTA A CONTINUE VERIFICHECONTINUE VERIFICHE, PER ESSERE SICURI CHE , PER ESSERE SICURI CHE LE PROCEDURE CARATTERISTICHE LE PROCEDURE CARATTERISTICHE DIDI UNA FASE SIANO STATE UNA FASE SIANO STATE COMPLETATE.COMPLETATE.

3 PRINCIPALI “CHECK3 PRINCIPALI “CHECK--POINT”:POINT”:

1) CHECKPOINT 1) CHECKPOINT DIDI INGRESSO IN FASE S (INGRESSO IN FASE S (TRANSIZIONE GTRANSIZIONE G11--SS););

2) CHECKPOINT 2) CHECKPOINT DIDI INGRESSO IN FASE M (INGRESSO IN FASE M (TRANSIZIONE GTRANSIZIONE G22--MM););

3) CHECKPOINT 3) CHECKPOINT DIDI COMPLETAMENTO FASE M (COMPLETAMENTO FASE M (METAFASE METAFASE ––CITODIERESICITODIERESI))

REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULAREREGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE

IL MECCANISMO FONDAMENTALE CHE REGOLA IL CICLO CONSISTEIL MECCANISMO FONDAMENTALE CHE REGOLA IL CICLO CONSISTE

IN UNA MODIFICAZIONE POSTIN UNA MODIFICAZIONE POST--TRADUZIONALE QUALE LA TRADUZIONALE QUALE LA

FOSFORILAZIONEFOSFORILAZIONE DEI RESIDUI SERINA E TREONINA DEI RESIDUI SERINA E TREONINA DIDI

SPECIFICHE PROTEINE CELLULARI. ATTORI CHIAVE IN QUESTOSPECIFICHE PROTEINE CELLULARI. ATTORI CHIAVE IN QUESTO

PROCESSO SONO UNA CHINASI (PROCESSO SONO UNA CHINASI (CDKCDK) ED IL SUO STRETTO ) ED IL SUO STRETTO

INTERATTORE (INTERATTORE (CICLINACICLINA). A LORO VOLTA LA LORO ATTIVITA’ E’). A LORO VOLTA LA LORO ATTIVITA’ E’

REGOLATA!REGOLATA!

IMPEGNO DELLA IMPEGNO DELLA CELLULA A DUPLICARECELLULA A DUPLICARE

IL DNAIL DNA

INNESCO DELLAINNESCO DELLADUPLICARE DEL DNADUPLICARE DEL DNA

INNESCO DEL MACCHINARIOINNESCO DEL MACCHINARIODELLA MITOSIDELLA MITOSI

I CAMBIAMENTI CICLICI NEI LIVELLI DELLE CICLINE PORTANO ALL’ASSEMBLAGGIOI CAMBIAMENTI CICLICI NEI LIVELLI DELLE CICLINE PORTANO ALL’ASSEMBLAGGIOED ALL’ATTIVAZIONE CICLICI DEI COMPLESSI CICLINAED ALL’ATTIVAZIONE CICLICI DEI COMPLESSI CICLINA--CDK. QUESTA ATTIVAZIONECDK. QUESTA ATTIVAZIONE

SCATENA A SUA VOLTA EVENTI DEL CICLO CELLULARE.SCATENA A SUA VOLTA EVENTI DEL CICLO CELLULARE.

QUATTRO CLASSI QUATTRO CLASSI DIDI CICLINE E CORRISPETTIVE CDK, CICLINE E CORRISPETTIVE CDK, CIASCUNA DEFINITA DALLO STADIO DEL CICLO CELLULARE CIASCUNA DEFINITA DALLO STADIO DEL CICLO CELLULARE

NELLA MAGGIORPARTE DELLE CELLULE UNA QUARTA CLASSE NELLA MAGGIORPARTE DELLE CELLULE UNA QUARTA CLASSE DIDI CICLINE (CICLINE (CICLINECICLINE G1) AIUTAG1) AIUTA

A PROMUOVERE IL PASSAGGIO ATTRAVERSO START (O PUNTO A PROMUOVERE IL PASSAGGIO ATTRAVERSO START (O PUNTO DIDI RESTRIZIONE).RESTRIZIONE).

NELLE NELLE CELLULE CELLULE DIDI LIEVITO ESISTE UN’UNICA CDK LIEVITO ESISTE UN’UNICA CDK CHE, A SECONDA DELLO STADIO DEL CICLO,CHE, A SECONDA DELLO STADIO DEL CICLO,SI LEGA A VARIE CICLINE.SI LEGA A VARIE CICLINE.

NELLE NELLE CELLULE DEI VERTEBRATI CELLULE DEI VERTEBRATI CICI SONO 4 CDKSONO 4 CDK: DUE INTERAGISCONO CON LE CICLINE G1;: DUE INTERAGISCONO CON LE CICLINE G1;UNA CON LE CICLINE G1/S ED UNA CON LE CICLINE M.UNA CON LE CICLINE G1/S ED UNA CON LE CICLINE M.

IN ASSENZA IN ASSENZA DIDI CICLINA IL SITO ATTIVO CICLINA IL SITO ATTIVO DIDI CDK E’ CDK E’ PARZIALMENTEPARZIALMENTEOSCURATOOSCURATO!!

AL MOMENTO DEL LEGAME DELLA CICLINA CDK AL MOMENTO DEL LEGAME DELLA CICLINA CDK SI ATTIVA SOLOSI ATTIVA SOLOPARZIALMENTEPARZIALMENTE..

NEL MOMENTO IN CUI LA KINASI ATTIVANTE CDK (NEL MOMENTO IN CUI LA KINASI ATTIVANTE CDK (CAKCAK) FOSFORILA) FOSFORILAUN AA. VICINO AL SITO ATTIVO DELLA CDK, SI HA UN AA. VICINO AL SITO ATTIVO DELLA CDK, SI HA L’ATTIVAZIONEL’ATTIVAZIONE

COMPLETA COMPLETA DEL COMPLESSO CICLINA/CDK!DEL COMPLESSO CICLINA/CDK!

LA CONCENTRAZIONE LA CONCENTRAZIONE DIDI CICLINE STA ALLA BASE DELL’ATTIVAZIONE DELLE CDK.CICLINE STA ALLA BASE DELL’ATTIVAZIONE DELLE CDK.

QUESTE ULTIME POSSONO ANCHE ESSERE ATTIVATE O INIBITE DA SPECIFICI CICLIQUESTE ULTIME POSSONO ANCHE ESSERE ATTIVATE O INIBITE DA SPECIFICI CICLIDIDI DEFOSFORILAZIONE/FOSFORILAZIONE!DEFOSFORILAZIONE/FOSFORILAZIONE!

KINASI KINASI Wee1Wee1 INIBISCE L’ATTIVITA’ INIBISCE L’ATTIVITA’ CdkCdk

FOSFATASI FOSFATASI Cdc25Cdc25 AUMENTA ATTIVITA’ AUMENTA ATTIVITA’ CdkCdk

I COMPLESSI CICLINAI COMPLESSI CICLINA--CDK SONO INATTIVATI DA PROTEOLISI REGOLATA CDK SONO INATTIVATI DA PROTEOLISI REGOLATA DIDI CICLINECICLINE

A CERTI STADI DEL CICLO.A CERTI STADI DEL CICLO.

IL MECCANISMO E’ SPESSO DIPENDENTE DAL IL MECCANISMO E’ SPESSO DIPENDENTE DAL

SISTEMA UBIQUITINA/PROTEASOMASISTEMA UBIQUITINA/PROTEASOMA!!

UBIQUITINEUBIQUITINE –– PROTEINE PICCOLEPROTEINE PICCOLE(76 AA.) UBIQUITARIE(76 AA.) UBIQUITARIE

E1E1 ATTIVA LE UBIQUITINEATTIVA LE UBIQUITINE

E2E2 IN ASSOCIAZIONE CON IN ASSOCIAZIONE CON E3E3PERMETTONO LA LIGAZIONEPERMETTONO LA LIGAZIONE

DELLE UBIQUITINE ALLE DELLE UBIQUITINE ALLE PRO=PRO=TEINE TARGET.TEINE TARGET.

LA POLIUBIQUITINAZIONELA POLIUBIQUITINAZIONECONSISTE NEL LEGAME MULTIPLOCONSISTE NEL LEGAME MULTIPLO

DIDI PIU’ UBIQUITINE. IN PIU’ UBIQUITINE. IN PARTICO=PARTICO=LARE IL CLARE IL C--TERMINALE TERMINALE DIDI CIA=CIA=SCUNA UBIQUITINA LEGA UNA SCUNA UBIQUITINA LEGA UNA

LISINA DELLA UBIQUITINA CHE LISINA DELLA UBIQUITINA CHE LA PRECEDE.LA PRECEDE.

SPESSO IN BASE AL RESIDUO SPESSO IN BASE AL RESIDUO DIDI LysLys UBIQUITINATO LE PROTEINE POSSONOUBIQUITINATO LE PROTEINE POSSONOSUBIRE UN DESTINO (DEGRADAZIONE) OD UN ALTRO.SUBIRE UN DESTINO (DEGRADAZIONE) OD UN ALTRO.

NEL CICLO CELLULARE DELLE CELLULE EMBRIONALI NEL CICLO CELLULARE DELLE CELLULE EMBRIONALI DIDI XENOPUS (V.XENOPUS (V.PRIMA) IL PRIMA) IL CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE DIPENDE QUASI CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE DIPENDE QUASI ESCLUSI=ESCLUSI=VAMENTE DA VAMENTE DA MECCANISMI POSTMECCANISMI POST--TRASCRIZIONALI TRASCRIZIONALI (FOSFORILAZIONE/(FOSFORILAZIONE/DE=DE=FOSFORILAZIONE…FOSFORILAZIONE…).).

NEI CICLI CELLULARI DELLA MAGGIORPARTE DEI TIPI CELLULARI INVECENEI CICLI CELLULARI DELLA MAGGIORPARTE DEI TIPI CELLULARI INVECEIL IL CONTROLLO TRASCRIZIONALE CONTROLLO TRASCRIZIONALE FORNISCE UN LIVELLO AGGIUNTO FORNISCE UN LIVELLO AGGIUNTO DIDIREGOLAZIONE.REGOLAZIONE.

CONTROLLO DELLA FASE SCONTROLLO DELLA FASE S

LA CELLULA DEVE REPLICARE LA CELLULA DEVE REPLICARE SOLO 1 VOLTA SOLO 1 VOLTA IL PROPRIO GENOMA AD OGNI CICLO IL PROPRIO GENOMA AD OGNI CICLO CELLULARE!CELLULARE!

SOLTANTO CELLULE IN G1 SONO COMPETENTI AD INIZIARE LA REPLICAZIONE DEL SOLTANTO CELLULE IN G1 SONO COMPETENTI AD INIZIARE LA REPLICAZIONE DEL DNA, MENTRE LE CELLULE IN G2 (CHE HANNO GIA’ COMPLETATO LA FASE S) NONDNA, MENTRE LE CELLULE IN G2 (CHE HANNO GIA’ COMPLETATO LA FASE S) NONSONO IN GRADO SONO IN GRADO DIDI REPLICARE IL PROPRIO DNA!REPLICARE IL PROPRIO DNA!

1)1) LA PROTEINA REGOLATRICE Cdc6 LEGALA PROTEINA REGOLATRICE Cdc6 LEGAIL COMPLESSO IL COMPLESSO DIDI RICONOSCIMENTO DELLARICONOSCIMENTO DELLAORIGINE (ORC) A LIVELLO DELLE DIVERSEORIGINE (ORC) A LIVELLO DELLE DIVERSE

ORIGINI ORIGINI DIDI REPLICAZIONE (INIZIO G1);REPLICAZIONE (INIZIO G1);2)2) ATTACCO DELLE PROTEINE ATTACCO DELLE PROTEINE McmMcm E E FORMAZI=FORMAZI=

NE DEL NE DEL COMPLESSO PREREPLICATIVO(COMPLESSO PREREPLICATIVO(prepre--RCRC));;3)3) SS--CdkCdk IN ASSOCIAZIONE AD UNA KINASI SCATEIN ASSOCIAZIONE AD UNA KINASI SCATE

NA A QUESTO PUNTO L’INIZIO NA A QUESTO PUNTO L’INIZIO DIDI REPLICAZIO=REPLICAZIO=NE DEL DNA;NE DEL DNA;

4)4) SS--CdkCdk QUINDI FA DISSOCIARE Cdc6 DA ORC DOPOQUINDI FA DISSOCIARE Cdc6 DA ORC DOPOCHE UN ORIGINE HA FUNZIONATO CHE UN ORIGINE HA FUNZIONATO –– CONSEGUENTECONSEGUENTE

DISASSEMBLAGGIO DISASSEMBLAGGIO DIDI prepre--RCRC!!5)5) SS--CdkCdk INOLTRE FOSFORILA Cdc6 ED INOLTRE FOSFORILA Cdc6 ED McmMcm DETER=DETER=

MINANDO LA UBIQUITINAZIONE MINANDO LA UBIQUITINAZIONE DIDI Cdc6 E LACdc6 E LAESPORTAZIONE DAL NUCLEO AL CITOSOL ESPORTAZIONE DAL NUCLEO AL CITOSOL DIDI

McmMcm;;6)6) ANCHE ANCHE MM--CdkCdk E G1/E G1/SS--CdkAIUTANOCdkAIUTANO AD EVITAREAD EVITARE

LA RILA RI--REPLICAZIONE DEL DNA!REPLICAZIONE DEL DNA!7)7) ALLA FINE DELLA MITOSI TUTTA L’ATTIVITA’ALLA FINE DELLA MITOSI TUTTA L’ATTIVITA’

CDK SI RIDUCE A ZERO: CONSEGUENZA E’ LACDK SI RIDUCE A ZERO: CONSEGUENZA E’ LADEFOSFORILAZIONE DEFOSFORILAZIONE DIDI Cdc6 E Cdc6 E McmMcm E E RICOSTITU=RICOSTITU=

ZIONE DEL ZIONE DEL prepre--RCRC..

CONTROLLO DELLA FASE MCONTROLLO DELLA FASE M

L’L’ATTIVAZIONE DELLA ATTIVAZIONE DELLA MM--CdkCdk INIZIA CON L’ACCUMULO DELLA CICLINA MINIZIA CON L’ACCUMULO DELLA CICLINA M(LIEVITO) O CICLINA B (VERTEBRATI)(LIEVITO) O CICLINA B (VERTEBRATI)

NELLE NELLE CELLULE EMBRIONALI CELLULE EMBRIONALI LA SINTESI LA SINTESI DIDI CICLINA M (O B) E’ COSTANTECICLINA M (O B) E’ COSTANTEPER TUTTO IL CICLO CELLULARE E L’ACCUMULO PER TUTTO IL CICLO CELLULARE E L’ACCUMULO DIDI CICLINA M RISULTACICLINA M RISULTADA UNA DIMINUZIONE DELLA SUA DEGRADAZIONE.DA UNA DIMINUZIONE DELLA SUA DEGRADAZIONE.

NELLA NELLA MAGGIORPARTE DEI TIPI CELLULARI MAGGIORPARTE DEI TIPI CELLULARI LA CICLINA M AUMENTA LA CICLINA M AUMENTA DU=DU=RANTE LE FASI G2 ED M A CAUSA RANTE LE FASI G2 ED M A CAUSA DIDI UN AUMENTO DELLA TRASCRIZIONE UN AUMENTO DELLA TRASCRIZIONE DEL GENE DELLA CICLINA M! DEL GENE DELLA CICLINA M!

A MONTE LA KINASI A MONTE LA KINASI POLO FOSFORILAPOLO FOSFORILA

Cdc25 ATTIVANDOLACdc25 ATTIVANDOLA

MECCANISMI MOLECOLARI IGNOTI ASSICURANO CHE LA MITOSI (MECCANISMI MOLECOLARI IGNOTI ASSICURANO CHE LA MITOSI (MM--CdkCdk))SI ATTIVI SOLO DOPO CHE L’INTERO DNA SI SIA DUPLICATO.SI ATTIVI SOLO DOPO CHE L’INTERO DNA SI SIA DUPLICATO.

CELLULE CELLULE DIDI MAMMIFERO TRATTATE CON IDROSSIUREA (INIBITORE CHIMICOMAMMIFERO TRATTATE CON IDROSSIUREA (INIBITORE CHIMICODELLA SINTESI DEL DNA) NON PROGREDISCONO IN MITOSIDELLA SINTESI DEL DNA) NON PROGREDISCONO IN MITOSI

CELLULE CELLULE DIDI MAMMIFERO TRATTATE CONTEMPORANEAMENTE CON MAMMIFERO TRATTATE CONTEMPORANEAMENTE CON IDROS=IDROS=SIUREA E CAFFEINA MOSTRANO DIFETTI NEL SIUREA E CAFFEINA MOSTRANO DIFETTI NEL PUNTO PUNTO DIDI CONTROLLO DELLA CONTROLLO DELLA REPLICAZIONEREPLICAZIONE DEL DNA E PROGREDISCONO VERSO UNA MITOSI SUICIDA!DEL DNA E PROGREDISCONO VERSO UNA MITOSI SUICIDA!

MM--CdkCdk ATTIVATA DETERMINA:ATTIVATA DETERMINA:

•• FOSFORILAZIONE E DEPOLIMERIZZAZIONE DELLE LAMINE NUCLEARI;FOSFORILAZIONE E DEPOLIMERIZZAZIONE DELLE LAMINE NUCLEARI;

•• CONDENSAZIONE DEI CROMOSOMI;CONDENSAZIONE DEI CROMOSOMI;

•• RIARRANGIAMENTI DEI MICROTUBULI ED ASSEMBLAGGIO DEL FUSORIARRANGIAMENTI DEI MICROTUBULI ED ASSEMBLAGGIO DEL FUSOMITOTICO.MITOTICO.

IL COMPLESSO CHE PROMUOVE L’ANAFASE (APC) FA “SCATTARE” L’INTERRUTTOREIL COMPLESSO CHE PROMUOVE L’ANAFASE (APC) FA “SCATTARE” L’INTERRUTTORECHE INIZIA LA SEPARAZIONE DEI CROMATIDI FRATELLI.CHE INIZIA LA SEPARAZIONE DEI CROMATIDI FRATELLI.

APC E’ UN’UBIQUITINO LIGASI CHEAPC E’ UN’UBIQUITINO LIGASI CHE

UNA VOLTA ATTIVATA MEDIANTE UNA VOLTA ATTIVATA MEDIANTE LE=LE=

GAME CON LA SUBUNITA’ ATTIVATRICEGAME CON LA SUBUNITA’ ATTIVATRICE

Cdc20, UBIQUITINA LA CICLINA M!Cdc20, UBIQUITINA LA CICLINA M!

IL BERSAGLIO PIU’ IMPORTANTE IL BERSAGLIO PIU’ IMPORTANTE DIDI APC E’ LA PROTEINA APC E’ LA PROTEINA SECURINASECURINA..ALLA FINE DELLA METAFASE APC DISTRUGGE LA SECURINA LIBERANDO LA PROTEASIALLA FINE DELLA METAFASE APC DISTRUGGE LA SECURINA LIBERANDO LA PROTEASISEPARASISEPARASI CHE TAGLIA LE SUBUNITA’ DELLE COESINE PERMETTENDO LA SEPAZIONECHE TAGLIA LE SUBUNITA’ DELLE COESINE PERMETTENDO LA SEPAZIONE

DEI CROMATIDI FRATELLI!DEI CROMATIDI FRATELLI!

PUNTO PUNTO DIDI CONTROLLO DELL’ATTACCO DEL FUSO: PROTEINE CONTROLLO DELL’ATTACCO DEL FUSO: PROTEINE Mad2Mad2VENGONO MASSIVAMENTE RECLUTATE SU CINETOCORI NON ATTACCATIVENGONO MASSIVAMENTE RECLUTATE SU CINETOCORI NON ATTACCATIALLE FIBRE DEL FUSO MITOTICO. CIO’ INIBISCE Cdc20ALLE FIBRE DEL FUSO MITOTICO. CIO’ INIBISCE Cdc20--APC E LA APC E LA DISTRU=DISTRU=

ZIONE DELLA SECURINA. COSI’ LA SEPARAZIONE DEI CROMATIDI NON PUO’ZIONE DELLA SECURINA. COSI’ LA SEPARAZIONE DEI CROMATIDI NON PUO’AVVENIRE FINCHE’ L’ULTIMO CINETOCORE NON SI E’ ATTACCATO! AVVENIRE FINCHE’ L’ULTIMO CINETOCORE NON SI E’ ATTACCATO!

L’INATTIVAZIONE STABILE L’INATTIVAZIONE STABILE DIDI CDK A CDK A

SEGUITO DELLA DEGRADAZIONE DELLA SEGUITO DELLA DEGRADAZIONE DELLA

CICLINA M PORTA ALLA TRANSIZIONE CICLINA M PORTA ALLA TRANSIZIONE

DALLA FASE M ALLA FASE G1.DALLA FASE M ALLA FASE G1.

QUESTA INATTIVAZIONE QUESTA INATTIVAZIONE DIDI CDK E’ CDK E’

FRUTTO DELL’ATTIVAZIONE FRUTTO DELL’ATTIVAZIONE DIDI Hct1,Hct1,

ACCUMULO DELLA PROTEINA CKIACCUMULO DELLA PROTEINA CKI

(INIBITORE DELLA CDK) ED INIBIZIONE(INIBITORE DELLA CDK) ED INIBIZIONE

DELLA TRASCRIZIONE DEL GENE DELLADELLA TRASCRIZIONE DEL GENE DELLA

CICLINA.CICLINA.

L’EVIDENZIAZIONEL’EVIDENZIAZIONE DEI SISTEMI DEI SISTEMI DIDI CONTROLLO DELLACONTROLLO DELLATRANSIZIONE GTRANSIZIONE G11 –– S NEI MAMMIFERI, E’ STATA ILLUMINANTE S NEI MAMMIFERI, E’ STATA ILLUMINANTE

PER IDENTIFICARE LE ALTERAZIONIPER IDENTIFICARE LE ALTERAZIONICHE PROMUOVONO LA PROLIFERAZIONE INCONTROLLATACHE PROMUOVONO LA PROLIFERAZIONE INCONTROLLATA

DELLE CELLULE TUMORALI.DELLE CELLULE TUMORALI.

UN CONTROLLORE ESSENZIALE PER LA PROGRESSIONE DELUN CONTROLLORE ESSENZIALE PER LA PROGRESSIONE DELCICLO DALLA FASE G1 ALLA S E’ COSTITUITO DAL COMPLESSO CICLO DALLA FASE G1 ALLA S E’ COSTITUITO DAL COMPLESSO

E2F/DP1, CUI PUO’ ASSOCIARSI L’INIBITORE DELLA E2F/DP1, CUI PUO’ ASSOCIARSI L’INIBITORE DELLA PROGRESSIONE DEL CICLO PROGRESSIONE DEL CICLO pRbpRb!!

pRbpRb: IL GUARDIANO DEL CICLO: IL GUARDIANO DEL CICLO

E2F/DP1 E2F/DP1

pRbpRb (Non fosforilato)(Non fosforilato)

cc--mycmyc, , cc--fosfos, , cc--junjun (e vari altri proto(e vari altri proto--oncogeni)oncogeni)

CiclineCicline DD

SCHEMA DELLA PROGRESSIONE DEL CICLO NEI SCHEMA DELLA PROGRESSIONE DEL CICLO NEI MAMMIFERIMAMMIFERI

FOSFORILAZIONE FOSFORILAZIONE DIDI pRbpRb

p53: IL “GUARDIANO MOLECOLARE”p53: IL “GUARDIANO MOLECOLARE”DELL’INTEGRITA’ DEL DNADELL’INTEGRITA’ DEL DNA

COME COME pRbpRb, , p53 E’ UN ONCOSOPPRESSOREp53 E’ UN ONCOSOPPRESSORE. SOTTO LO STIMOLO . SOTTO LO STIMOLO DIDI DANNO AL DANNO AL

DNA, p53 DNA, p53 TENDE A BLOCCARE LA PROGRESSIONETENDE A BLOCCARE LA PROGRESSIONE

ATTRAVERSO IL CICLO CELLULARE, FACENDO SI CHE GLIATTRAVERSO IL CICLO CELLULARE, FACENDO SI CHE GLI

EVENTUALI DANNI POSSANO ESSERE RIPARATIEVENTUALI DANNI POSSANO ESSERE RIPARATI!!

SE IL NUMERO DIMUTAZIONI ACCUMULATE E’ ECCESSIVO,SE IL NUMERO DIMUTAZIONI ACCUMULATE E’ ECCESSIVO,

ALLORA LA CELLULA SCEGLIE LA VIA DELL’ALLORA LA CELLULA SCEGLIE LA VIA DELL’APOPTOSIAPOPTOSI!!

UNA RARA MALATTIA GENETICA E’ LA UNA RARA MALATTIA GENETICA E’ LA ATASSIAATASSIA

TELANGECTASIATELANGECTASIA, CAUSATA DA UN DIFETTO NELLE, CAUSATA DA UN DIFETTO NELLE

PROTEINE CHINASI (ATM) CHE FOSFORILANO p53 IN PROTEINE CHINASI (ATM) CHE FOSFORILANO p53 IN RI=RI=

SPOSTA AD UN DANNO AL DNA DA RAGGI X.SPOSTA AD UN DANNO AL DNA DA RAGGI X.

I PAZIENTI AFFETTI DA QUESTA PATOLOGIA SONOI PAZIENTI AFFETTI DA QUESTA PATOLOGIA SONO

MOLTO SENSIBILI AI RAGGI X E SOFFRONO MOLTO SENSIBILI AI RAGGI X E SOFFRONO DIDI UNAUNA

AUMENTATA FREQUENZA AUMENTATA FREQUENZA DIDI CANCRO.CANCRO.

RIASSUMENDO, LA CELLULA, IN CASO RIASSUMENDO, LA CELLULA, IN CASO DIDI EMERGENZAEMERGENZABLOCCHERA’ BLOCCHERA’ LA PROGRESSIONE DEL CICLO, ENTRANDOLA PROGRESSIONE DEL CICLO, ENTRANDO

IN FASE G0 PER IN FASE G0 PER UNO DEI SEGUENTI MOTIVI:UNO DEI SEGUENTI MOTIVI:

1)1) DANNO AL DNADANNO AL DNA;;

2)2) PRESENZA NELL’AMBIENTE EXTRACELL. PRESENZA NELL’AMBIENTE EXTRACELL. DIDI FATTORIFATTORI(ES: TGF (ES: TGF bb) INIBITORI DI CRESCITA CELLULARE) INIBITORI DI CRESCITA CELLULARE;;

3)3) INIBIZIONE DA CONTATTO (IN CASO INIBIZIONE DA CONTATTO (IN CASO DIDI ECCESSIVOECCESSIVOINCREMENTO DELLA DENSITA’ CELLULARE)INCREMENTO DELLA DENSITA’ CELLULARE)

SCHEMA RIASSUNTIVO DEL SISTEMA SCHEMA RIASSUNTIVO DEL SISTEMA DIDI CONTROLLO DEL CICLO CELLULARECONTROLLO DEL CICLO CELLULARE

MITOSIMITOSIE’ IL PROCESSO E’ IL PROCESSO DIDI DIVISIONE CELLULARE CHE SI VERIFICADIVISIONE CELLULARE CHE SI VERIFICA

NELLE CELLULE SOMATICHE ED IN QUELLE INDIFFERENZIATENELLE CELLULE SOMATICHE ED IN QUELLE INDIFFERENZIATE

DELLA LINEA GERMINALE, ASSICURANDO ALLE CELLULEDELLA LINEA GERMINALE, ASSICURANDO ALLE CELLULE FIGLIEFIGLIE

UN’ASSEGNAZIONE OMOGENEA DELLE COMPONENTI CELLULARI,UN’ASSEGNAZIONE OMOGENEA DELLE COMPONENTI CELLULARI,

INCLUSO IL DNA ORGANIZZATO PER L’OCCASIONE IN CROMOSOMI!INCLUSO IL DNA ORGANIZZATO PER L’OCCASIONE IN CROMOSOMI!

SI IDENTIFICANO LE SEGUENTI FASISI IDENTIFICANO LE SEGUENTI FASI::

i)i) PROFASE;PROFASE;

ii)ii) PROMETAFASE;PROMETAFASE;

iii)iii) METAFASE;METAFASE;

iv)iv) ANAFASE;ANAFASE;

v)v) TELOFASE;TELOFASE;

vi)vi) CITODIERESI O CITOCHINESI.CITODIERESI O CITOCHINESI.

PROFASEPROFASE

LA PROFASE HA INIZIO CON IL COMPATTAMENTO DEI CROMOSOMI,LA PROFASE HA INIZIO CON IL COMPATTAMENTO DEI CROMOSOMI,GRAZIE A DEGLI ENZIMI (GRAZIE A DEGLI ENZIMI (CONDENSINECONDENSINE) ATTIVATE DA CDK.) ATTIVATE DA CDK.INIZIA AD ORGANIZZARSI ANCHE IL FUSO MITOTICO!INIZIA AD ORGANIZZARSI ANCHE IL FUSO MITOTICO!IN PARTICOLARE I CENTROSOMI (DA CUI SI DIPARTONO LE FIBRE DEL IN PARTICOLARE I CENTROSOMI (DA CUI SI DIPARTONO LE FIBRE DEL FUSO) SI DISPONGONO AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA.FUSO) SI DISPONGONO AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA.

PROMETAFASEPROMETAFASE

LA PROMETAFASE SI FA COINCIDERE CON LA LA PROMETAFASE SI FA COINCIDERE CON LA FRAMMENTAZIONE INFRAMMENTAZIONE INPICCOLE VESCICOLE DELL’INVOLUCRO NUCLEAREPICCOLE VESCICOLE DELL’INVOLUCRO NUCLEARE, CONSEGUENTE ALLA, CONSEGUENTE ALLADEPOLIMERIZZAZIONE DELLE LAMINE NUCLEARI (SEMPRE PER DEPOLIMERIZZAZIONE DELLE LAMINE NUCLEARI (SEMPRE PER FOSFO=FOSFO=RILAZIONE DA PARTE RILAZIONE DA PARTE DIDI CDK).CDK).SI INCOMINCIA A DELINEARE SEMPRE MEGLIO IL FUSO MITOTICO.SI INCOMINCIA A DELINEARE SEMPRE MEGLIO IL FUSO MITOTICO.QUESTO E’ IN PARTICOLARE COSTITUITO DA:QUESTO E’ IN PARTICOLARE COSTITUITO DA:i)i) FIBRE DEL CINETOCOREFIBRE DEL CINETOCORE;;ii)ii) FIBRE ASTRALIFIBRE ASTRALI;;iii)iii) FIBRE INTERPOLARIFIBRE INTERPOLARI..

METAFASEMETAFASE

I CROMOSOMI SI DISPONGONO IN POSIZIONE MEDIANA RISPETTOI CROMOSOMI SI DISPONGONO IN POSIZIONE MEDIANA RISPETTOI DUE POLI DEL FUSO, IN UNA STRUTTURA NOTA COME I DUE POLI DEL FUSO, IN UNA STRUTTURA NOTA COME PIASTRA PIASTRA

METAFASICAMETAFASICA. I MICROTUBULI DEL FUSO, ATTACCATI AI DUE . I MICROTUBULI DEL FUSO, ATTACCATI AI DUE CINETOCORI CINETOCORI DIDI OGNI CROMATIDIO FRATELLO, TENDONO A OGNI CROMATIDIO FRATELLO, TENDONO A

STRATTONARE QUESTI ULTIMI IN DIREZIONI OPPOSTE (AI POLISTRATTONARE QUESTI ULTIMI IN DIREZIONI OPPOSTE (AI POLIOPPOSTI DELLA CELLULA). QUANDO SI RAGGIUNGE UN EQUILIBRIOOPPOSTI DELLA CELLULA). QUANDO SI RAGGIUNGE UN EQUILIBRIO

TRA QUESTE FORZE AGENTI IN DIREZIONI OPPOSTE, I CROM.TRA QUESTE FORZE AGENTI IN DIREZIONI OPPOSTE, I CROM.SARANNO DISPOSTI IN PIASTRA METAFASICA!SARANNO DISPOSTI IN PIASTRA METAFASICA!

ANAFASEANAFASE

DOPO CHE, ATTRAVERSO UN ENNESIMO DOPO CHE, ATTRAVERSO UN ENNESIMO CHECKPOINTCHECKPOINT, LA CELLULA, LA CELLULASI E’ “ASSINCERATA” CHE LA DISPOSIZIONE DEI CROMOSOMI A LIVELLOSI E’ “ASSINCERATA” CHE LA DISPOSIZIONE DEI CROMOSOMI A LIVELLO

DELLA PIASTRA METAFASICA E’ CORRETTA, VIENE ATTIVATO ILDELLA PIASTRA METAFASICA E’ CORRETTA, VIENE ATTIVATO ILCOMPLESSO MULTIPROTEICO APC (COMPLESSO MULTIPROTEICO APC (AANAPHASE NAPHASE PPROMOTING ROMOTING CCOMPLEX)OMPLEX)

MEDIANTE FOSFORILAZIONE! TRAMITE QUESTO COMPLESSO LE COESINEMEDIANTE FOSFORILAZIONE! TRAMITE QUESTO COMPLESSO LE COESINECHE TENGONO INSIEME I CROMATIDI FRATELLI CHE TENGONO INSIEME I CROMATIDI FRATELLI DIDI CIASCUN CROMOSOMACIASCUN CROMOSOMA

VENGONO DEGRADATEE CIASCUNO VENGONO DEGRADATEE CIASCUNO DIDI ESSI MIGRA AI POLI OPPOSTI ESSI MIGRA AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA. NEL CONTEMPO LA CICLINA B VIENE DEGRADATA (SEMPREDELLA CELLULA. NEL CONTEMPO LA CICLINA B VIENE DEGRADATA (SEMPRE

DA APC), IN MODO TALE CHE L’ATTIVITA’ CDK VIENE INIBITA!DA APC), IN MODO TALE CHE L’ATTIVITA’ CDK VIENE INIBITA!

TELOFASETELOFASE

ALL’INIZIO DELLA TELOFASE ALL’INIZIO DELLA TELOFASE OGNI CROMATIDIO FRATELLO E’ GIA’ STATOOGNI CROMATIDIO FRATELLO E’ GIA’ STATOTRASPORTATO ALLE DUE OPPOSTE REGIONI DELLA CELLULATRASPORTATO ALLE DUE OPPOSTE REGIONI DELLA CELLULA. .

SI RIFORMA L’INVOLUCRO NUCLEARE SI RIFORMA L’INVOLUCRO NUCLEARE MEDIANTE DEMEDIANTE DE--FOSFORILAZIONEFOSFORILAZIONEDELLA LAMINA NUCLEARE ED DELLA LAMINA NUCLEARE ED I CROMOSOMI INIZIANO A DECOMPATTARSII CROMOSOMI INIZIANO A DECOMPATTARSI..

ANCHE GLI ALTRI ORGANULI CELLULARI CHE SI SONO EQUAMENTEANCHE GLI ALTRI ORGANULI CELLULARI CHE SI SONO EQUAMENTEDISTRIBUITI AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA INIZIANO A DISTRIBUITI AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA INIZIANO A

RIORGANIZZARSI!RIORGANIZZARSI!

CITOCHINESICITOCHINESI

NELLA CITOCHINESI L’AZIONE CONTINUA DELL’NELLA CITOCHINESI L’AZIONE CONTINUA DELL’ANELLO CONTRATTILE ANELLO CONTRATTILE

PROVOCA LA SEPARAZIONE IN DUE DEL CITOPLASMA CHE FISSA LAPROVOCA LA SEPARAZIONE IN DUE DEL CITOPLASMA CHE FISSA LA

FORMAZIONE FORMAZIONE DIDI DUE NUOVE CELLULE.DUE NUOVE CELLULE.

MEIOSIMEIOSINEGLI ORGANISMI EUCARIOTICI CHE SI RIPRODUCONO NEGLI ORGANISMI EUCARIOTICI CHE SI RIPRODUCONO

SESSUALMENTE, I GAMETI DEVONO CONTENERE UNA SOLA SESSUALMENTE, I GAMETI DEVONO CONTENERE UNA SOLA

COPIA DEL CORREDO CROMOSOMICO (DA 2n AD n)!COPIA DEL CORREDO CROMOSOMICO (DA 2n AD n)!

LA MEIOSI INTERESSA PROPRIO LE CELLULE DELLA LINEALA MEIOSI INTERESSA PROPRIO LE CELLULE DELLA LINEA

GERMINALE ED ENTRA IN GIOCO DURANTE LA GERMINALE ED ENTRA IN GIOCO DURANTE LA GAMETOGENESIGAMETOGENESI!!

L’INTERO PROCESSO PUO’ ESSERE DIVISO IN DUE L’INTERO PROCESSO PUO’ ESSERE DIVISO IN DUE

FASI:FASI:

i)i) PRIMA DIVISIONE MEIOTICA (PRIMA DIVISIONE MEIOTICA (MEIOSI IMEIOSI I):):

E’ UNA E’ UNA DIVISIONE RIDUZIONALEDIVISIONE RIDUZIONALE;;

ii)ii) SECONDA DIVISIONE MEIOTICA (SECONDA DIVISIONE MEIOTICA (MEIOSI IIMEIOSI II))

E’ UNA E’ UNA DIVISIONE EQUAZIONALEDIVISIONE EQUAZIONALE..

LA MEIOSI HA TEMPI MOLTO PIU’ LUNGHI DELLA LA MEIOSI HA TEMPI MOLTO PIU’ LUNGHI DELLA

MITOSI (NELLA NOSTRA SPECIE DURA 24 GIORNI MITOSI (NELLA NOSTRA SPECIE DURA 24 GIORNI

NEL MASCHIO E DECENNI NELLA FEMMINA)NEL MASCHIO E DECENNI NELLA FEMMINA)

2n 2c 1n 2c 1n 1c2n 2c 1n 2c 1n 1c

I MeiosiI Meiosi II MeiosiII Meiosi

2 cellule2 cellule 4 cellule4 cellule1 cellula1 cellula

nn -- indica la ploidiaindica la ploidiacc -- indica il contenuto di DNAindica il contenuto di DNA

MEIOSI I MEIOSI I -- PROFASEPROFASE

LA LA PROFASEPROFASE DELLA MEIOSI I E’ MOLTO LUNGADELLA MEIOSI I E’ MOLTO LUNGA

E SI POSSONO DISTINGUERE LE SEGUENTIE SI POSSONO DISTINGUERE LE SEGUENTI

SOTTOFASI:SOTTOFASI:

i)i) LEPTOTENELEPTOTENE;;

ii)ii) ZIGOTENEZIGOTENE;;

iii)iii) PACHITENEPACHITENE;;

iv)iv) DIPLOTENEDIPLOTENE;;

v)v) DIACINESIDIACINESI..

PROFASE PROFASE –– LEPTOTENE E ZIGOTENELEPTOTENE E ZIGOTENELA FASE INIZIALE DELLA PROFASE I MEIOTICA RICORDA LA LA FASE INIZIALE DELLA PROFASE I MEIOTICA RICORDA LA

PROFASE MITOTICA: I CROMOSOMI SI INIZIANO A COMPATTARE,PROFASE MITOTICA: I CROMOSOMI SI INIZIANO A COMPATTARE,E L’INVOLUCRO NUCLEARE SI FRAMMENTA.E L’INVOLUCRO NUCLEARE SI FRAMMENTA.

UNA DIFFERENZA PERO’ E’ MOLTO IMPORTANTE: I CROMOSOMIUNA DIFFERENZA PERO’ E’ MOLTO IMPORTANTE: I CROMOSOMIOMOLOGHI (DICROMATIDICI) SI APPAIANO A FORMAREOMOLOGHI (DICROMATIDICI) SI APPAIANO A FORMARE

STRUTTURE NOTE COME STRUTTURE NOTE COME TETRADITETRADI!!

PROFASE PROFASE –– PACHITENEPACHITENE

DURANTE QUESTA FASE VIENE A FORMARSI UN COMPLESSODURANTE QUESTA FASE VIENE A FORMARSI UN COMPLESSO

MULTIPROTEICO NOTO COME MULTIPROTEICO NOTO COME COMPLESSO SINAPTONEMALECOMPLESSO SINAPTONEMALE..

TALE COMPLESSO FAVORISCE IL TALE COMPLESSO FAVORISCE IL CROSSING OVERCROSSING OVER, , SCAMBIOSCAMBIO

DIDI MATERIALE GENETICO FRA I CROMATIDI NON FRATELLIMATERIALE GENETICO FRA I CROMATIDI NON FRATELLI

DIDI CROMOSOMI OMOLOGHICROMOSOMI OMOLOGHI!!

PROFASE PROFASE –– DIPLOTENEDIPLOTENE

IL COMPLESSO SINAPTONEMALE SCOMPARE ED I CROMOSOMIIL COMPLESSO SINAPTONEMALE SCOMPARE ED I CROMOSOMI

OMOLOGHI, PUR TENDENDO A SEPARARSI, RIMANGONOOMOLOGHI, PUR TENDENDO A SEPARARSI, RIMANGONO

UNITI IN PROSSIMITA’ DELLE ZONE DOVE E’ AVVENUTO ILUNITI IN PROSSIMITA’ DELLE ZONE DOVE E’ AVVENUTO IL

CROSSING OVER (CROSSING OVER (CHIASMICHIASMI)! SU )! SU DIDI UNA TETRADE POSSONOUNA TETRADE POSSONO

VERIFICARSI PIU’ CHIASMI (NELL’UOMO SE NE OSSERVANOVERIFICARSI PIU’ CHIASMI (NELL’UOMO SE NE OSSERVANO

IN MEDIA 2 O 3 PER TETRADE).IN MEDIA 2 O 3 PER TETRADE).

PROFASE PROFASE –– DIACINESIDIACINESICON LA DIACINESI SI CONCLUDE LA PROFASE E SI ATTUA ILCON LA DIACINESI SI CONCLUDE LA PROFASE E SI ATTUA IL

PASSAGGIO ATTRAVERSO LA METAFASE I.PASSAGGIO ATTRAVERSO LA METAFASE I.DURANTE LA DIACINESI I CROMOSOMI SI CONDENSANO DURANTE LA DIACINESI I CROMOSOMI SI CONDENSANO ULTERIORMENTE, I NUCLEOLI SCOMPAIONOE SI CONCLUDEULTERIORMENTE, I NUCLEOLI SCOMPAIONOE SI CONCLUDE

L’ORGANIZZAZIONE DEL FUSO.L’ORGANIZZAZIONE DEL FUSO.IMPORTANTI DIFFERENZE CON IMPORTANTI DIFFERENZE CON

LA MITOSILA MITOSI SONO:SONO:i)i) ALLINEAMENTO ALLINEAMENTO DIDI COPPIE COPPIE DIDI CROMOSOMI CROMOSOMI

OMOLOGHI IN PIASTRA METAFASICAOMOLOGHI IN PIASTRA METAFASICA;;iiii) SOLO UNO DEI DUE CENTROMERI E’ LEGATO ) SOLO UNO DEI DUE CENTROMERI E’ LEGATO

ALLE FIBRE DEL FUSOALLE FIBRE DEL FUSO;;iiiiii) LE COESINE VENGONO DEGRADATE ) LE COESINE VENGONO DEGRADATE

SOLO IN MEIOSI II.SOLO IN MEIOSI II.

02_11.jpg Preparazione del Preparazione del complesso di assemblaggiocomplesso di assemblaggio

I cromosomi omologhi iniziano I cromosomi omologhi iniziano ad appaiarsi si formano i ad appaiarsi si formano i

bivalentibivalenti o o tetraditetradi

Avviene il Avviene il crossingcrossing--overover

Gli omologhi iniziano a separarsi Gli omologhi iniziano a separarsi ma restano uniti nei punti in cui è ma restano uniti nei punti in cui è

Avvenuto il Avvenuto il crossingcrossing--overoverSi visualizzano i Si visualizzano i chiasmi chiasmi

I bivalenti diventano più contrattiI bivalenti diventano più contratti

MEIOSI IIMEIOSI II

CON LA SECONDA DIVISIONE MEIOTICA, A PARTIRECON LA SECONDA DIVISIONE MEIOTICA, A PARTIRE

DALLE DUE CELLULE APLOIDI CON CROMOSOMIDALLE DUE CELLULE APLOIDI CON CROMOSOMI

DICROMATIDICI, SI FORMANO QUATTRO CELLULEDICROMATIDICI, SI FORMANO QUATTRO CELLULE

APLOIDI CIASCUNA CON UN SET COMPLETO APLOIDI CIASCUNA CON UN SET COMPLETO DIDI

CROMOSOMI MONOCROMATIDICI!CROMOSOMI MONOCROMATIDICI!

IN QUESTA FASE DELLA MEIOSI VENGONO RIPERCORSEIN QUESTA FASE DELLA MEIOSI VENGONO RIPERCORSE

LE STESSE IDENTICHE TAPPE DELLA MITOSI.LE STESSE IDENTICHE TAPPE DELLA MITOSI.

NOTA: DURANTE L’OOGENESI LA DIVISIONE MEIOTICANOTA: DURANTE L’OOGENESI LA DIVISIONE MEIOTICA

VIENE MOMENTANEAMENTE BLOCCATA IN METAFASE IIVIENE MOMENTANEAMENTE BLOCCATA IN METAFASE II

PER POI RIPRENDERE E COMPLETARSI DOPO CHE LA PER POI RIPRENDERE E COMPLETARSI DOPO CHE LA CEL=CEL=

LULA UOVO E’ FECONDATA!LULA UOVO E’ FECONDATA!

LA DIVERSITÀ DEI GAMETI PRODOTTI DA LA DIVERSITÀ DEI GAMETI PRODOTTI DA UN INDIVIDUO E’ PRINCIPALMENTE UN INDIVIDUO E’ PRINCIPALMENTE

DOVUTA A:DOVUTA A:

1)1) CROSSINGCROSSING--OVEROVER

2)2) ASSORTIMENTO INDIPENDENTEASSORTIMENTO INDIPENDENTE

L’UNIONE DEI CORREDI GENOMICI L’UNIONE DEI CORREDI GENOMICI DIDI DUE DUE GAMETI GENERA DUNQUE UN INDIVIDUOGAMETI GENERA DUNQUE UN INDIVIDUO

(ZIGOTE) UNICO ED IRRIPETIBILE.(ZIGOTE) UNICO ED IRRIPETIBILE.

IL SIGNIFICATO BIOLOGICO DELLA IL SIGNIFICATO BIOLOGICO DELLA

MEIOSI: LA VARIABILITA’ GENETICAMEIOSI: LA VARIABILITA’ GENETICA

ASSORTIMENTO INDIPENDENTE IN ANAFASE IASSORTIMENTO INDIPENDENTE IN ANAFASE I

NELL’UOMO IL SOLO ASSORTIMENTO NELL’UOMO IL SOLO ASSORTIMENTO

INDIPENDENTE PUO’ DETERMINARE LA INDIPENDENTE PUO’ DETERMINARE LA

FORMAZIONE FORMAZIONE DIDI

2^2^23 23 (DUE POSSIBILI ORIENTAMENTI AI DUE (DUE POSSIBILI ORIENTAMENTI AI DUE

POLI DEL FUSO, IL TUTTO ELEVATO AL NUMERO POLI DEL FUSO, IL TUTTO ELEVATO AL NUMERO

APLOIDE APLOIDE DIDI CROMOSIMI) CROMOSIMI) (8.400.000) DIVERSE (8.400.000) DIVERSE

COMBINAZIONI COMBINAZIONI DIDI DISTRIBUZIONE DEI DISTRIBUZIONE DEI

CROMOSOMI MATERNI E PATERNI NEI GAMETICROMOSOMI MATERNI E PATERNI NEI GAMETI

…A…A QUESTO SI AGGIUNGA LA VARIABILITA’ QUESTO SI AGGIUNGA LA VARIABILITA’

DETERMINATA DAL DETERMINATA DAL COCO. . E’ PRATICAMENTE E’ PRATICAMENTE

IMPOSSIBILE CHE, A MENO DEI GEMELLI IMPOSSIBILE CHE, A MENO DEI GEMELLI

MONOZIGOTI, VENGANO A COSTITUIRSI DUE MONOZIGOTI, VENGANO A COSTITUIRSI DUE

INDIVIDUI IDENTICI PER CASOINDIVIDUI IDENTICI PER CASO..