Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor
Celcyclus
De celcyclus is een cyclus van gebeurtenissen die
tot vermenigvuldiging van cellen leidt. De M-fase
bestaat uit de mitose gevolgd door de cytokinese.
Tijdens de S-fase vindt DNA replicate plaats. De
vaste volgorde en alles-of-niets beslissingen zijn
essenteel. De drie belangrijkste overgangen zijn:
START, G2/M en metafase naar anafase.
Verschillende Cdks en cyclines controleren
celdeling in meercellige organismen. Cdc genen
zijn nodig op een specifek moment van de
celcyclus. Fission yeast bevat Cdc2 en bakkersgist
Cdc28, deze coderen voor een vergelijkbaar
kinase enzym: Cdk1. Cdk1 is essenteel voor
meerdere stappen in de celcyclus van gist.
Humaan Cdk1 kan het gist Cdk1 vervangen
geconserveerd van gist tot mens. Cdk1 is
essenteel voor deling van menselijke cellen. De
gist bevat enkel Cdk1, zoogdieren bevaten er
meerdere.
Regulatie Cdks
Cycline transcripte en binding zijn nodig voor Cdk actvate. Combinates van verschillende Cdks en
cyclines reguleren de overgangen in de celcyclus.
Pagina | 1
, Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor
Ook al is het complex gevormd, betekent dit niet dat deze dan actef is. Positeve en negateve
fosforylering bepalen de Cdk actviteit. De fosforylering door Wee1 kinase is inhiberend, Cdc25
fosfatase verwijderd de inhiberende fosfaatgroep waardoor het complex actef wordt.
Cdk zonder cycline is inactef. Bij inactef Cdk komen ATP, substraat en kriteke aminozuren niet bij
elkaar. “Pacman” structuur van kinasen: nauw contact tussen ATP, substraat en kriteke aminozuren
is essenteel voor fosfaatoverdracht.
Door cycline binding draait de
helix N-terminus waardoor de
T-loop vrij komt. Er vindt dan
positeve fosforylering van de
T-loop plaats door CAK. Door
fosforylering van de T-loop
klapt deze weg waardoor
toegang is tot het substraat.
Het substraat bindt vervolgens
aan cycline. Pas daarna is er de
juiste oriëntate en contact
tussen ATP en het substraat.
Positeve feedback zorgt voor abrupte Cdk1-cycline B actviteit en M-fase entry. M-cycline bindt aan
Cdk1 en wordt gefosforyleerd door CAK en Wee1. Er is dan een inactef M-Cdk gevormd. Voor
actvate moet de inhiberende fosfaatgroep verwijderd worden door Cdc25. Cdc2 wordt gereguleerd
door M-Cdk, dit fosforyleert Cdc25 waardoor deze actef wordt. Dit zorgt voor positeve feedback, bij
een kleine hoeveelheid actef M-Cdk zal een enorme toename ontstaan.
Tegelijkertjd is er ook double negatve en dus positeve feedback naar Wee1. Actef M-Cdk remt
Wee1, waardoor deze geen inhiberende fosfaatgroep meer plaatst. Er zal hierdoor nog meer actef
M-Cdk gevormd worden.
Positeve feedback zorgt voor alles-of-niets beslissingen. Er zijn twee stabiele toestanden mogelijk,
daartussen zit niets bistabiliteit. Overgang van de ene naar de andere toestand kost energie, de
drempelwaarde moet overschreden worden. Dit voorkomt fouten in het systeem. Er is geen graduele
maar abrupte actvate en celcyclus overgang.
Remmende eiwiten
Er zijn twee groepen van Cdk inhibitor proteins (CKIs) die Cdk actvate blokkeren. CIP/KIP inhibitors:
p21, p27 en p57 binden aan het Cdk-cycline complex, dit verstoort ATP en substraat binding. Het
complex wordt zo geremd. INK inhibitors: p16, p15, p18 en p19 herkennen Cdk4 en Cdk6 en binden
hieraan. Het cycline kan niet binden waardoor de kinase nooit actef zal worden.
Pagina | 2
Celcyclus
De celcyclus is een cyclus van gebeurtenissen die
tot vermenigvuldiging van cellen leidt. De M-fase
bestaat uit de mitose gevolgd door de cytokinese.
Tijdens de S-fase vindt DNA replicate plaats. De
vaste volgorde en alles-of-niets beslissingen zijn
essenteel. De drie belangrijkste overgangen zijn:
START, G2/M en metafase naar anafase.
Verschillende Cdks en cyclines controleren
celdeling in meercellige organismen. Cdc genen
zijn nodig op een specifek moment van de
celcyclus. Fission yeast bevat Cdc2 en bakkersgist
Cdc28, deze coderen voor een vergelijkbaar
kinase enzym: Cdk1. Cdk1 is essenteel voor
meerdere stappen in de celcyclus van gist.
Humaan Cdk1 kan het gist Cdk1 vervangen
geconserveerd van gist tot mens. Cdk1 is
essenteel voor deling van menselijke cellen. De
gist bevat enkel Cdk1, zoogdieren bevaten er
meerdere.
Regulatie Cdks
Cycline transcripte en binding zijn nodig voor Cdk actvate. Combinates van verschillende Cdks en
cyclines reguleren de overgangen in de celcyclus.
Pagina | 1
, Moleculaire Biologie van de Cel Evelien Floor
Ook al is het complex gevormd, betekent dit niet dat deze dan actef is. Positeve en negateve
fosforylering bepalen de Cdk actviteit. De fosforylering door Wee1 kinase is inhiberend, Cdc25
fosfatase verwijderd de inhiberende fosfaatgroep waardoor het complex actef wordt.
Cdk zonder cycline is inactef. Bij inactef Cdk komen ATP, substraat en kriteke aminozuren niet bij
elkaar. “Pacman” structuur van kinasen: nauw contact tussen ATP, substraat en kriteke aminozuren
is essenteel voor fosfaatoverdracht.
Door cycline binding draait de
helix N-terminus waardoor de
T-loop vrij komt. Er vindt dan
positeve fosforylering van de
T-loop plaats door CAK. Door
fosforylering van de T-loop
klapt deze weg waardoor
toegang is tot het substraat.
Het substraat bindt vervolgens
aan cycline. Pas daarna is er de
juiste oriëntate en contact
tussen ATP en het substraat.
Positeve feedback zorgt voor abrupte Cdk1-cycline B actviteit en M-fase entry. M-cycline bindt aan
Cdk1 en wordt gefosforyleerd door CAK en Wee1. Er is dan een inactef M-Cdk gevormd. Voor
actvate moet de inhiberende fosfaatgroep verwijderd worden door Cdc25. Cdc2 wordt gereguleerd
door M-Cdk, dit fosforyleert Cdc25 waardoor deze actef wordt. Dit zorgt voor positeve feedback, bij
een kleine hoeveelheid actef M-Cdk zal een enorme toename ontstaan.
Tegelijkertjd is er ook double negatve en dus positeve feedback naar Wee1. Actef M-Cdk remt
Wee1, waardoor deze geen inhiberende fosfaatgroep meer plaatst. Er zal hierdoor nog meer actef
M-Cdk gevormd worden.
Positeve feedback zorgt voor alles-of-niets beslissingen. Er zijn twee stabiele toestanden mogelijk,
daartussen zit niets bistabiliteit. Overgang van de ene naar de andere toestand kost energie, de
drempelwaarde moet overschreden worden. Dit voorkomt fouten in het systeem. Er is geen graduele
maar abrupte actvate en celcyclus overgang.
Remmende eiwiten
Er zijn twee groepen van Cdk inhibitor proteins (CKIs) die Cdk actvate blokkeren. CIP/KIP inhibitors:
p21, p27 en p57 binden aan het Cdk-cycline complex, dit verstoort ATP en substraat binding. Het
complex wordt zo geremd. INK inhibitors: p16, p15, p18 en p19 herkennen Cdk4 en Cdk6 en binden
hieraan. Het cycline kan niet binden waardoor de kinase nooit actef zal worden.
Pagina | 2
