PROGRAMMA di BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA

(in questa sezione saranno esposti i principali argomenti del programma ricordando che per avere una visione maggiormente dettagliata del corso è consigliabile studiare sui libri di testo opportuni)

La comunicazione cellulare e la trasduzione dei segnali. Classificazione dei recettori di superficie, trasduttori (la superfamiglia delle GTPasi, le proteine G trimeriche), effettori, secondi messaggeri. Le proteinchinasi e le proteinfosfatasi. Regolazione mediante modificazioni posttraduzionali di proteine. Il sistema dell’adenilato ciclasi. Regolazione ormonale di glicolisi, gluconeogenesi e metabolismo del glicogeno. Il sistema dei polifosfoinositidi. La mobilizzazione del calcio. Controllo della proliferazione cellulare: fattori di crescita e recettori tirosinchinasici. Molecole adattatrici e domini di interazione tra proteine. La proteina Ras e la sua attivazione; la via di trasduzione a valle di Ras, le MAPchinasi, attivazione della trascrizione. Il ciclo cellulare e la regolazione della crescita. La genetica del ciclo cellulare. Mutanti cdc in Saccharomyces cerevisiae e Schizosaccharomyces pombe. Il ciclo cellulare in Xenopous. La scoperta delle chinasi ciclinadipendenti (CDKs) ed il loro ruolo nel controllo delle varie fasi del ciclo cellulare. I diversi meccanismi che regolano le attività delle CDKs. Controllo del passaggio G1/S e G2/M in diversi organismi (lievito, uomo etc). Il controllo della fase S. I meccanismi di sorveglianza (checkpoints) che controllano la successione degli eventi in condizioni fisiologiche o la
risposta ad agenti genotossici (danni al DNA, blocchi replicativi etc). Le connessioni fra checkpoints ed il controllo della stabilità del genoma. Connessioni tra diversi aspetti del metabolismo del DNA (riparazione, replicazione e ricombinazione) nel controllo della stabilità del genoma. Ciclo cellulare e cancerogenesi. Meccanismi che controllano la segregazione dei cromosomi in mitosi.

(tratto dall'Università degli studi di Milano - www.unimi.it )

BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA

Si occupa di:

-         segnalazione cellulare

-         comunicazione cellulare

-         controllo ciclo cellulare

-         interazione proteina – proteina

TRADUTTORIàtrasducono il segnale

-         il messaggio, attraverso un serie di passaggi, raggiunge il bersaglio finale

-         geni implicati tantissimi

SEGNALAZIONE EXTRACELLULARE:

1)      segnalazione endocrinaàle ghiandole endocrine producono molecole (ormoni) rilasciati nel sangue e raggiungono gli organi bersaglio (cellule) anche lontani dalla ghiandola di partenza

2)      segnalazione paracrinaàla cellula produce una molecola segnale e la cellula bersaglio si trova vicino. Le molecola sono rilasciate nell’ambiente esterno (sinapsi)

3)      segnalazione autocrinaànella stessa cellula viene rilasciata una molecola segnale (ligando extracellulare) in grado di interagire con recettori presenti sulla stessa cellula

4)      segnalazione da proteine attaccate alla membrana plasmaticiàmolecola segnale legata alla membrana plasmatici e sulla cellula adiacente ci sono R che danno risposte (proteine della matrice extracellulare)

MOLECOLE SEGNALE:

ORMONI:

-         secreti da ghiandole endocrineàsangue

-         bersagli lontani

-         [ormone] nel sangue è bassa

-         vita breve

PROSTENOIDI:

-         prostaglandine, trombassani, leucotrieni

-         secreti da molti tipi di cellule

-         tessuti bersaglio vicini

-         molto labili

-         mediatori chimici locali

NEUROTRASMETTITORI

FATTORI DI CRESCITA

FEROMONI:

-         comunicazioni tra cellule di diversi organismi ma di = specie

-         idrosolubili: peptici, derivati da aa

-         legano R di membrana

-         danno risposte rapide

-         liposolubili: ormoni steroidei, della tiroide, acido retinoico

-         legano R intracellulari

-         risposte + lente e durature

-         entrano per diffusione

COMUNICAZIONE TRAMITE SEGNALI EXTRACELLULARI:

-         sintesiàdella molecola segnale nella cellula

-         rilascioàpuò essere controllato o meno

-         trasporto a cellule bersaglio

-         incontro molecola segnale – recettore

-         traduzione del segnale

-         risposteàmetabolica, trascrizione, movimento

-         rimozione del segnaleàdegradazione

SPECIFICITA’: interazioni deboli tra ligando e recettore

AMPLIFICAZIONE:

-         basta 1 molecola per attivare tante altre

-         gli enzimi + bassi a livello quantitativo sono di +

DESENSITIZZAZIONE o ADATTAMENTOàdiminuzione della risposta

INTEGRAZIONEàuna cellula presenta vari R capaci di captare molecole diverse

Una cellula può avere R diversi per ligandi diversi

Lo stesso ligando su cellule diverse interagisce con recettori diversi

Lo stesso ligando interagisce con = R ma su cellule diverseàrisposta diversa (Ach)

RECETTORI

-         proteine

-         cellule con R

-         ligandoàinterazioneàmisurazione effetto

-         affinità

-         n° di R per un tipo di L

-         peso e struttura

Per studiare i R occorre un L radioattivo in modo da misurare se si lega o no e per vedere cosa accade a L quindi si usano:

-         polipeptidi: per renderli radioattivi vengono iodati con ¹³⁵I

-         ormoni steroidei: “             “               “         àtrizio ³H

-         L legato a particelle di oro-colloidaleàM.E. (Microscopio elettronico)

-         Coniugare queste molecole a elementi fluorescentiàmicroscopio

In + capsule Petri si aggiunge a [  ] crescenti L* e mettendo in grafico i risultatiàsaturazione (L-R)

Rielaboro i dati per ottenere informazioni quantitative come il n° di R e l’affinità per il L:

ANALISI DI SCATCHARD:

R = recettore

L = ligando

RL = complesso

N = R totali

Spesso I R vengono endocitati dalla cellula (~ 37°C) e quindi non si raggiunge l’equilibrio per cui gli esperimenti vanno fatti a 4°C dove l’equilibrio si può raggiungere.

Per CALCOLARE il P.M. del RECETTORE:

-         esegue un’elettroforesi su SDS

-         R legato al L

-         Molecole cross-linkanti legano covalentemente R-L

-         Gel

-         L*àbanda radioattiva

-         RL – L = PM di R

-         LogPM è proporzionale alla migrazione (cm)

Per PURIFICARE i RECETTORI:

-         cromatografia per affinità

-         palline di separosio (substrato inerte con legato covalentemente L) legano il Làcolonnina

-         99% delle proteine passano e le proteine recettoriali si legano al separosio

-         lavo la colonnaàrecettore

-         stacco R da LàR purificato

Se conosco la sequenza nucleotidica di un RàcDNA per quel Ràtrasfettato in cellule che esprimono Ràmutagenesi sito-specificaàosservo.

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