(Pre)historie buněčného cyklu.
description
Transcript of (Pre)historie buněčného cyklu.
![Page 1: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/1.jpg)
(Pre)historie buněčného cyklu.
Základní pojmy, modely a metody.
![Page 2: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/2.jpg)
Definice BC
Buněčný cyklus je posloupnost událostí, kterými z jedné buňky vzniká větší počet buněk, zpravidla dvě.
• typická biologická definice• BC je (také) „minimální ontogeneze“ - včetně
morfogenetických aspektů!
![Page 3: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/3.jpg)
(B. N
ěme
c, 1
90
0?)
![Page 4: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/4.jpg)
Inoue, 50. léta: „vláknité struktury“ (meiose mikrospor Lilium longiflorum)
![Page 5: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/5.jpg)
Endosperm, Haemanthus sp.
![Page 6: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/6.jpg)
Saccharomyces cerevisiae(budding yeast)
Mikroskopické metody: od barvení k GFP, SEM a konfokální mikroskopii
![Page 7: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/7.jpg)
Buněčný cyklus a morfogeneze – úhly pohledu
• Strukturní události (replikace DNA, segregace chromozómů, cytokineze)
• Začlenění do ontogeneze mnohobuněčného organismu
• Regulační stránka
![Page 8: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/8.jpg)
???
• Why do events occur in a particular order?
• How are superficially unrelated events kept in phase?
• How are growth and division co-ordinated?
• How does the cell know where to locate new structures?
(A.E. Wheals, 1976)
![Page 9: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/9.jpg)
(G0)
Obecné schéma eukaryotního buněčného cyklu
![Page 10: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/10.jpg)
Identifikace fází BC: metoda FLM (frequency of labelled mitoses)
Howard, A. & Pelc, S. Heredity 6 (suppl.), 261–273 (1953) - na buňkách kořene bobu!
![Page 11: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/11.jpg)
Metoda FLM přímo měří trvání fází
... ale je velmi pracná:
• 3H thymidin toxický ... nutno slabé značení
(Prescott, 1976)(autoradiografováno 3 měsíce!)
![Page 12: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/12.jpg)
Kde (pokud vůbec) buňky odcházejí z cyklu, a kde tráví většinu času?
(G0)
![Page 13: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/13.jpg)
FACS: moderní „alternativa“ FLM(ale měří něco jiného - zastoupení buněk v jednotlivých fázích!)
![Page 14: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/14.jpg)
(J. Doležal, ÚEB)
![Page 15: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/15.jpg)
Odbočka: metody studia (nejen) časového rozvrhu BC
• Pozorování (sensu lato):– Mikroskopie– FLM (frekvence značených mitóz– FACS
• Synchronizace– Přirozená– Indukční – Selekční
![Page 16: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/16.jpg)
Přirozeně synchronní buňky: embrya bezobratlých a obojživelníků
![Page 17: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/17.jpg)
Indukční synchronizace
• Hladověním– stacionární fáze, spory– specificky - P, Si (rozsivky),
světlo (řasy)– auxotrofové
• Specifickou inhibicí procesů BC– inhibitory - nocodazol (mt)– signální působky ( faktor
kvasinek)– mutace
Chlorella sp.
![Page 18: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/18.jpg)
Synchronizace pučivé kvasinky - faktorem
![Page 19: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/20.jpg)
Selekční synchronizace savčích buněk in vitro setřepáním buněk v M
fibroblasty (Gough lab)
![Page 21: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/21.jpg)
Selekční synchronizace
![Page 22: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/22.jpg)
Selekční synchronizace - „baby machine“
(Helmstetter et al.)
„lepkavý“ filtr (polylysin, lektiny)
![Page 23: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/23.jpg)
Další možnosti selekční synchronizace
• Centrifugace do rovnováhy (isopyknická)– autospory Chlorella sp. ve ficollu
• Dělení podle velikosti (při stálé hustotě), t.j. podle odporu při centrifugaci– klasicky - lineární sacharózový gradient– moderně - elutriace
Pozor na shluky!
![Page 24: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/24.jpg)
Synchronizace (kvasinek) centrifugální elutriací
![Page 25: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/26.jpg)
Ať už synchronizujeme jakkoli, dlouho to nevydrží.
(Prescott 1976)
![Page 27: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/27.jpg)
Složení reálných populací: kde v BC jsou rostlinné buňky?
(metodou FACS)
![Page 28: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/28.jpg)
Trvání eukaryotního BC - příklady
• Saccharomyces - v bohatém médiu 1,5-2 h• Drosophila: 6 min až 10 hod
M S
6 min 10 h
M M
S
SG2
G2 G1
![Page 29: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/29.jpg)
Lindner, Wochenschrift für Brauerei 10:1298-1300, 1893
Schizosaccharomyces pombe - fission yeast - poltivá kvasinka
![Page 30: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/31.jpg)
Porovnání pučivé a poltivé kvasinky: proč se liší?
![Page 32: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/32.jpg)
S. cerevisiae
S. pombe
Metazoa
![Page 33: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/33.jpg)
Odchylky od obecného schématu: lze vynechat fáze?
• Meioza: „2 mitózy na 1 replikaci“
• Embryonální cykly: rýhování bez růstu
• Polytenní chromozómy a jiné „speciality“: endoreduplikace
(G0)
![Page 34: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/34.jpg)
Cykly bez cytokineze: endosperm, embryo Drosophily ...
fie (fertilisation-independent endosperm), Arabidopsis
(Ohad et al. 1999)
(Sullivan et al., www)
![Page 35: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/35.jpg)
Cykly s jiným počtem dceřinných buněk: Cn
Scenedesmus quadricaudaCn ... 2n
n = 1 - 15!
(„větší počet buněk, zpravidla dvě“)
![Page 36: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/36.jpg)
Životní cyklus Scenedesmus sp.
(Zachleder 1995)
www.alga.cz
![Page 37: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/37.jpg)
Chlamydomonas sp.
C2
![Page 38: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/38.jpg)
Varianty BC - shrnutí
Co je původní?
![Page 39: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/39.jpg)
Prokaryotní buněčné cykly
(u pomalých synchronních kultur zjištěna „S fáze“!)
(Atlung 2004)
![Page 40: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/40.jpg)
ALE při rychlejším růstu replikace kontinuální!
Překryvné cykly, neustálá akumulace 3H thymidinu (Schaechter,Bentzon,Maaløe, 1959)
![Page 41: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/41.jpg)
Jsou všechny regulační kroky nezbytné?
• suprimovaní oriC- mutanti: bez kontroly velikostí
• par- mutanti: replikace bez septace• sulA- mutanti: ztráta kontroly
integrity DNA• minCDE- mutanti: náhodná
lokalizace sept
(Donachie 1992 - E. coli)
![Page 42: (Pre)historie buněčného cyklu.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062309/56815956550346895dc69195/html5/thumbnails/42.jpg)
Evoluce cyklu: první buňky zřejmě měly cyklus typu Cn
(0 < n ≤ 1)