BMC 2017 Cell Cycle DAPI anti-BrdU 1

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G1 S G2 M S M G1 G2 G1 Stimolo mitogenico Stimolo mitogenico Stimolo Sintesi del DNA mitosi 3

Fluorescence-Assisted Cell Sorter L’analisi del contenuto di DNA cellulare ci fa apprezzare le diverse fasi del ciclo cellulare 4

G1 Stimolo mitogenico 5

G1 Stimolo mitogenico GAP 6

G1 Stimolo mitogenico Raf MEK ERK espressione di geni che iniziano il ciclo cellulare 7

G1 Stimolo mitogenico 8

9

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G1 Stimolo mitogenico 11

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G1 S Cdk1 Ciclina B M Cdk2 Ciclina A S Ciclina E G1-S Cdk4, Cdk6 Stimolo mitogenico S Cdk1 Ciclina B M Cdk2 Ciclina A S Ciclina E G1-S Cdk4, Cdk6 Ciclina D G1 Fase Ciclina Cdk 13

L’ATTIVITÀ DI CICLINA D È RICHIESTA PER IL PASSAGGIO IN FASE S BrdU+ BrdU- DAPI Injected Non- injected 14

ATTIVAZIONE DEI COMPLESSI CICLINA- CDK 15

Come si sintetizza la ciclina D? G1 Stimolo mitogenico Come si sintetizza la ciclina D? 4 D 16

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G1 Stimolo mitogenico S S 18

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G1 Stimolo mitogenico Check point S 20

Sensori del Danno al DNA e Malattie Genetiche DNA glicosilasi (Escissione di basi-BER) RPA-XPA-XPC (Global Genome Repair via Escissione di nucleotidi-NER) Sensori diretti Xeroderma pigmentosum (gr.A e gr.C) ATM-ATR-Ku70/80 Rotture a doppio filamento del DNA (Riparo per ricombinazione) Ataxia-telangectasia RNA polimerasi II/TFIIH (Transcription-Coupled Repair via Escissione di nucleotidi-NER) Sensori indiretti 21

p53 22

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Sindrome di Li-Fraumeni (LFS) I pazienti affetti da LFS recano mutazioni del gene p53. 24

: effetto dominante-negativo 25

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Assemblaggio del complesso pre-replicativo in eucarioti (fase G1) 29

Attivazione (e spegnimento) di pre-RC in fase S 30

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S M Sintesi del DNA mitosi G1 G2 Stimolo mitogenico B 36

S M G1 G2 Se tutti i cromosomi non sono stati replicati Stimolo Sintesi del DNA mitosi G1 G2 Stimolo mitogenico B Se tutti i cromosomi non sono stati replicati la mitosi non può iniziare Una proteina chinasi inibisce Cdc25 37

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USCITA DALLA MITOSI 41

S M G1 G2 Come si esce dalla mitosi Stimolo mitogenico Sintesi del DNA 42

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Caenorhabditis elegans L’esempio “estremo” del nematode 44 44

45 45 2012 Gurdon, Yamanaka Medicina Riprogrammazione Cellule Staminali Lefkowitz, Kobilka Chimica Recettori accoppiati a proteine G 2011 Beutler, Hoffman, Steinman Immunità innata, cellule dendritiche 2009 Blackburn, Greider, Szostak Telomeri e telomerasi Ramakrishnan, Steitz, Yonath Struttura e Funzioni dei Ribosomi 2008 Shimomura, Chalfie and Tsien Green Fluorescent Protein, GFP 2007 Capecchi, Evans, Smithies Mutazioni geniche “artificiali” nel topo 2006 Fire, Mello Interferenza mediata da RNA in C. elegans Kornberg RNA polimerasi II 2004 Axel, Buck Recettori olfattivi Ciechanover, Hershko, Rose Ubiquitina e degradazione proteine 2003 Agre, MacKinnon Canali di membrana 2002 Brenner, Sulston, Horvitz C. elegans, apoptosi 2001 Hartwell, Hunt, Nurse Ciclo cellulare 2000 Carlsson, Greengard, Kandel Trasduzione di segnali nel Sistema Nervoso 45 45

Sydney Brenner, born 1927, La Jolla, CA, USA. Introduzione di Caenorhabditis elegans come sistema modello, anni '60 Trasparente, ciclo vitale breve Generazione di modelli genetici Primo genoma completamente sequenziato tra gli organismi pluricellulari Molto più simile a noi di quanto possiamo immaginare 46 46

John Sulston, born 1942, Cambridge, England. “Albero genealogico” di ciascuna delle 959 cellule di Caenorhabditis elegans - Descrizione dettagliata dello sviluppo dei semplici organi di C. elegans Individuazione di cellule che vanno incontro a morte cellulare programmata o “apoptosi” 47 47

Robert Horvitz, born 1947, Cambridge, MA, USA. Caratterizzazione molecolare dell’apoptosi Processo a più tappe, che parte dal mitocondrio e comporta la degradazione di componenti strutturali (proteine) ed informazionali (DNA, RNA) della cellula L’apoptosi è un processo fisiologico presente negli organismi pluricellulari 48

Sviluppo di organi cavi (es., intestino) L’Apoptosi è un processo fisiologico ed è presente anche negli animali superiori, uomo compreso Sviluppo di organi cavi (es., intestino) Sviluppo delle dita Sviluppo del sistema nervoso 50

L’apoptosi Figure 18-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)‏ 51

La vita di una cellula prevede un fine bilanciamento di segnali anti- e pro-apoptotici wild-type Sopravvivenza cellulare Morte Cellulare Programmata (APOPTOSI) 52

Alterazioni nei meccanismi di sopravvivenza e morte cellulare sono alla base di numerose malattie umane Prevalenza di meccanismi pro-apoptotici: Perdita di cellule, malattie (neuro-)degenerative Prevalenza di meccanismi anti-apoptotici: Iperproliferazione, malattie autoimmuni, cancro 53

The Hallmarks of Cancer Cell (2011); 144,646-674

La Via Estrinseca dell’Apoptosi Figure 18-6 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)‏ 55

La Via Intrinseca dell’Apoptosi Figure 18-8 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)‏ 56

Sopravvivenza Cellulare ed Apoptosi Figure 18-13 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)‏ 57

I Regolatori dell’Apoptosi: Proteine BCL Figure 18-9 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)‏ 58

Figure 18-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)‏ 59

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Bad mRNA Apoptosi G1 arrest riparo 61