Лекция 11 Цитологические основы размножения и роста организмов

Лекция 11. Цитологические основы размножения и роста организмов. Деление клеток. Регуляция митоза.

Способы деления клеток n Митоз ( - нить) – непрямое деление эукариотических, в результате которого образуются две дочерние клетки, идентичные материнской n Мейоз (meiosis - уменьшение) – редукционное деление, приводящее к появлению уникальных дочерних клеток с уменьшенным в два раза количеством наборов хромосом по сравнению с материнской клеткой n Амитоз – прямое деление клетки, при котором ядро делится перешнуровкой, веретено деления не образуется, а хромосомы остаются в деспирализованном состоянии

Значение разных способов деления клеток Митоз рост многоклеточных организмов регенерация гаметогенез у растений и грибов бесполое размножение животных вегетативное размножение растений и грибов Мейоз гаметогенез у животных спорообразование у растений и грибов спорогония у некоторых простейших основа комбинативной изменчивости Амитоз описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток.

История изучения вопроса n 1824 – Ж. -Л. Дюма, Ж. -Б. Прево. Дробление яиц у лягушки n 1873 А. Шнейдер, 1874 И. Д. Чистяков, 1875 Э. Стразбургер

История изучения вопроса n n n n 1879 - «кариокинез» - В. Шлейхер - нить 1878 - «митоз» - В. Флемминг 1888 – «хромосома» В. Вальдейер 1953 – А. Говард, С. Пелк. Расчленение интерфазы на этапы (интервалы – gap. англ. ) 1963 – Л. Лайта, Г. Квастлер. Возможность перехода в состояние «вне цикла» . 1963 – Гелфант. Возможность выхода в состояние «вне цикла» перед делением 1969 – О. Епифанова, В. Терских. Понятие о пролиферативном покое

n Клеточный цикл – последовательность событий между митотическими делениями эукариотической клетки.

G 0

Группы клеток по их пролиферативному потенциалу n Ш. Леблон 1964 n статичные (непролиферирующие) клетки – сегментоядерные лейкоциты, эритроциты, тучные клетки, миоциты, нейроны n растущие (медленно пролиферирущие) – лимфоциты, хондроциты, гепатоциты n обновляющиеся клеточные популяции – клетки гемопоэтической системы, эпителиев внутренних органов, эпидермиса

Сверочные точки Сверочная точка в G 1 проверка интактности (целостности, неповрежденности) ДНК Сверочная точка в S-фазе контроль правильности репликации; возможность остановки репликации при нехватке нуклеотидов Сверочная точка в G 2 выявление ранее пропущенных повреждений; детекция полноты репликации Сверочная точка сборки веретена деления определение законченности прикрепления всех кинетохоров к микротрубочкам веретена деления

Пролиферативный покой особое физиологическое состояние клетки, в котором она остается, не пролиферируя, но полностью сохраняя жизнеспособность и возможность вступления в цикл под влиянием адекватного стимула n периоды покоя обозначаются R (rest - покой) R 1 – соответствует G 0 G 1 R 2 – соответствует G 0 G 2 n

Факторы роста (всего более 100) ФР (Growth Factor) - группа белковых молекул, индуцирующих синтез ДНК в клетке. Кроме того, некоторые ФР в зависимости от типа клеток мишеней n индуцируют дифференцировку n подавляют пролиферацию n инициируют апоптоз Отличия от гормонов n только аутокринный или паракринный механизм действия n эффекты ФР могут продолжаться в течение нескольких дней ФР взаимодействуют с соответствующими рецепторами с высокой степенью аффинности (сродства)

Общие правила 1. Для поддержания жизни нормальных клеток высших организмов абсолютно необходимо их взаимодействие с уникальной комбинацией специфических ростовых факторов 2. Одна клетка может взаимодействовать с несколькими ФР; один ФР может оказывать влияние на разные типы клеток. 3. Уровень экспрессии данного ФР, а также восприимчивость и характер ответа являются специфичными для каждого данного типа клеток. 4. ФР могут взаимодействовать между собой, при этом одни могут ингибировать действие других.

Факторы роста n PDGF – полипептид с молекулярной массой 30 к. Д n синтезируется тромбоцитами и освобождается в крови во время ее свертывания n PDGF - основной фактор роста сыворотки крови позвоночных, потенциальный митоген клеток соединительной ткани n клетки мишени - мезенхимальные клетки, глиальные клетки, гладкие мышцы, плацентные трофобласты

Факторы роста n n n • • • EGF - эпидермальный фактор роста - полипептид с молекулярной массой 6000, состоит из 53 аминокислотных остатков впервые изолирован из слюнных желез мыши впоследствии он был найден во многих нормальных и патологически измененных тканях в определенных условиях может вызывать малигнизацию клеток активирует протоонкогены некоторые протоонкогены клетки-мишени - эпителиальные, мезенхимальные и глиальные клетки

Факторы роста n FGF - семейство FGF в настоящее время представлено девятью членами. Молекулярная масса различных форм FGF-2 от 16800 до 25000 n помимо FGF-1 и FGF-2 семейство включает некоторые онкобелки, фактор роста кератиноцитов , фактор роста эндотелия сосудов и другие факторы n стимулирует: синтез ДНК деление различных клеток мезенхимального происхождения (гладкомышечные и клетки сосудистого эндотелия) ь ь

Факторы роста n IL – интерлейкины - большая группа белков, синтезируемых в основном Т- клетками, но в некоторых случаях и другими клетками n растворимые пептиды n стимулируют образование предшественников В-лимфоцитов и образование Т-хелперов n каждый из IL действует на отдельную, ограниченную группу клеток, экспрессирующих специфичные для данного IL рецепторы n функции IL связаны с активностью других физиологически активных пептидов и гормонов: эндотелина, пролактина и др.

Факторы роста n Эритропоэтин (ЭПО) - гликопротеин со свойствами гормона n стимулирует продукцию эритроцитов, гемопоэтический фактор роста n основным местом синтеза ЭПО у взрослого человека являются почки, около 10% продукции гормона приходится на клетки печени

Факторы роста n инсулиноподобные (IGF) – продуцируются клетками печени, являются одноцепочечными полипептидами, IGF-I и IGF-II n в качестве мишеней – самые разные клетки n разное влияние IGF на клетки-мишени объясняется различиями в их взаимодействии с рецепторами n IGF участвуют в развитии плода n в постэмбриональном периоде основное значение в регуляции роста имеет IGF-I. Он стимулирует пролиферацию клеток всех тканей, в первую очередь хрящевой и костной

митоген внутренняя поверхность мембраны рецепторы мембраны передача сигнала в ядро TF (активация) репликация ДНК деление клетки

Регуляция митотического цикла n n n контроль осуществляется путем взаимодействия между двумя классами белков: циклинами (сусlin, ≈10, Т. Хант) ферментами протеинкиназами (здесь: циклинзависимыми киназами, cdk, Л. Хартвел)

Митоген синтез E 2 FDP p. RB cyclin D 1 -D 3 +3 + cyclin D 1 -D 3 cdk 4, 6 p. RB + E 2 FDP активация генов клеточного деления

G 1 cyclin D 1 -D 3/cdk 4, 6 G 1 S cyclin E/cdk 2 S cyclin A/cdk 2 G 2 cyclin B/cdk 1

Нарушения клеточного цикла n n n ошибки в контроле пролиферации могут привести к неопластической трансформации протоонкогены, опухолевые супрессоры участие всех трех в контроле клеточного цикла, апоптоза, целостности генома, дифференцировке клеток

Гены супрессоры опухолевого роста n ген RB 1 (хромосома 13) → белок p. RB n р53 (страж генома), в норме кодирует фактор транскрипции (контролирует репарацию ДНК, апоптоз, остановку клеточного цикла)