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transcript
Regulation des Zellcylus
Cyclin-abhängige Kinasen (CDKs)
Dr. F. Neuschäfer-Rube
Cyclin-abhängige Kinasen: Motoren und Schalter des Zellzyclus
Dr. F. Neuschäfer-Rube
M
S
Der Zellzyklus
S = DNA-Synthese (Replikation)
Der Zellzyklus
M
M = MitoseVerteilung der Chromosomen
S = DNA-Synthese
Der Zellzyklus
Der Zellzyklus: Teilschritte der Mitose
Prophase Metaphase Anaphase Telophase
M = Mitose
S = DNA-Synthese
G1
Der Zellzyklus
G2
S = DNA-Synthese
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Der Zellzyklus
M = Mitose
G1
M = Mitose
S = DNA-Synthese
G1 = Zellwachstum
Der Zellzyklus
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustandz.B. ausdifferenzierte
Zellen
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Der Zellzyklus
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustand
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Kontrollpunkte des Zellzyklus
Wie wird der korrekte Abblauf des Zellzyklus
kontrolliert?
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustand
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Kontrollpunkte des Zellzyklus
Wie wird der korrekte Abblauf des Zellzyklus
kontrolliert?
Kontrollpunkte
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustand
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Kontrollpunkte des Zellzyklus
Restriktionspunktintrinsisch: Zellgröße erreicht?
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustand
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Kontrollpunkte des Zellzyklus
Restriktionspunktintrinsisch: Zellgröße erreicht?extern: Wachstumsfaktoren?
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustand
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Kontrollpunkte des Zellzyklus
G2-KontrolleReplikation vollständig?
DNA intakt?
Restriktionspunktintrinsisch: Zellgröße erreicht?extern: Wachstumsfaktoren?
M = Mitose
S = DNA-Synthese
Go = Ruhezustand
G1 = Zellwachstum
G2 = Kontrolle der DNA-Synthese
Kontrollpunkte des Zellzyklus
G2-KontrolleReplikation vollständig?
DNA intakt?
Metaphasen-Kontrollekorrekte
Chromosomenanlagerung?
Restriktionspunktintern: Zellgröße erreicht?
extern: Wachstumsfaktoren?
M = Mitose
S
Go
G1G2
Kontrollpunkte des Zellzyklus
Durch welche biochemischenFaktoren wird der Übergang
der Zellzyklusphasen reguliert?
S-Phase
S-Phase
G1
G2
G1G2
Zellfusionsexperimente mit synchronisierten HeLa-Zellen
+
+
+
S-Phase
S-Phase
G1
G2
G1G2
Zellfusionsexperimente mit synchronisierten HeLa-Zellen
+
+
+
S-Phase
S-Phase
G1
G2
G1G2
Zellfusionsexperimente mit synchronisierten HeLa-Zellen
+
+
+
Zellfusionsexperimente zeigen 3 Phänomene:
1. Nur Zellen in der G1-Phase sind kompetent, um in die S-Phase ( DNA-Replikation) überzugehen
2. Nur Zellen in der S-Phase besitzen einen Aktivator,der die DNA-Replikation in kompetenten Zellen der G1-Phase
stimulieren kann.
3. Kerne von Zellen der G2-Phase können keine DNA-Replikation durchführen, solange die Mitose nicht abgeschlossen ist.
Auslösen der DNA-Synthese in der frühen S-Phase durch löslichen Faktor
G1/S-Phase: S-Phase-promoting- factor (SPF)G2/M-Phase: Mitosis-promoting-factor (MPF)
Zellfusionsexperimente zeigen 3 Phänomene:
1. Nur Zellen in der G1-Phase sind kompetent, um in die S-Phase ( DNA-Replikation) überzugehen
2. Nur Zellen in der S-Phase besitzen einen Aktivator,der die DNA-Replikation in kompetenten Zellen der G1-Phase
stimulieren kann.
3. Kerne von Zellen der G2-Phase können keine DNA-Replikation durchführen, solange die Mitose nicht abgeschlossen ist.
Auslösen der DNA-Synthese in der frühen S-Phase durch löslichen Faktor
G1/S-Phase: S-Phase-promoting- factor (SPF)G2/M-Phase: Mitosis-promoting-factor (MPF)
Zellfusionsexperimente zeigen 3 Phänomene:
1. Nur Zellen in der G1-Phase sind kompetent, um in die S-Phase ( DNA-Replikation) überzugehen
2. Nur Zellen in der S-Phase besitzen einen Aktivator,der die DNA-Replikation in kompetenten Zellen der G1-Phase
stimulieren kann.
3. Kerne von Zellen der G2-Phase können keine DNA-Replikation durchführen, solange die Mitose nicht abgeschlossen ist.
Auslösen der DNA-Synthese in der frühen S-Phase durch löslichen Faktor
G1/S-Phase: S-Phase-promoting- factor (SPF)G2/M-Phase: Mitosis-promoting-factor (MPF)
Zellfusionsexperimente zeigen 3 Phänomene:
1. Nur Zellen in der G1-Phase sind kompetent, um in die S-Phase ( DNA-Replikation) überzugehen
2. Nur Zellen in der S-Phase besitzen einen Aktivator,der die DNA-Replikation in kompetenten Zellen der G1-Phase
stimulieren kann.
3. Kerne von Zellen der G2-Phase können keine DNA-Replikation durchführen, solange die Mitose nicht abgeschlossen ist.
Auslösen der DNA-Synthese in der frühen S-Phase durch löslichen Faktor
G1/S-Phase: S-Phase-promoting- factor (SPF)G2/M-Phase: Mitosis-promoting-factor (MPF)
Zellfusionsexperimente zeigen 3 Phänomene:
1. Nur Zellen in der G1-Phase sind kompetent, um in die S-Phase ( DNA-Replikation) überzugehen
2. Nur Zellen in der S-Phase besitzen einen Aktivator,der die DNA-Replikation in kompetenten Zellen der G1-Phase
stimulieren kann.
3. Kerne von Zellen der G2-Phase können keine DNA-Replikation durchführen, solange die Mitose nicht abgeschlossen ist.
Auslösen der DNA-Synthese in der frühen S-Phase durch löslichen Faktor
G1/S-Phase: S-Phase-promoting- factor (SPF)G2/M-Phase: Mitosis-promoting-factor (MPF)
Leland H Hartwell
Identifizierung von Zellzyklusregulatoren: CDKs
25°C
35°C
Identifizierung Temperatur-sensitiver CDC (Cell-Division-Cycle) Mutanten Modell: Saccharomyces sereviciae
Mutagenisierte Zellen
Identifizierung von Zellzyklusregulatoren: CDKs
Identifizierung Temperatur-sensitiver CDC (Cell-Division-Cycle) Mutanten Modell: Saccharomyces sereviciae
Identifizierung von Zellzyklusregulatoren: CDKs
25°C
35°C
35°Cnicht CDC-Mutanten
Mutagenisierte Zellen
Knospung
Eintritt in den Zellzyklus
Identifizierung Temperatur-sensitiver CDC (Cell-Division-Cycle) Mutanten Modell: Saccharomyces sereviciae
Identifizierung von Zellzyklusregulatoren: CDKs
25°C
35°C
35°C
CDC-START-Mutante
nicht CDC-Mutante
Mutagenisierte Zellen
kein Eintritt in den Zellzyklus
35°C 35°C
Identifizierung des CDC-START Gens
Wt CDC-START-Gen
Identifizierung von Zellzyklusregulatoren: CDKs
CDC-START-Mutante
Wt Gen X
35°C 35°C
Identifizierung des CDC-START-Gens
Wt CDC START Gen
Identifizierung von Zellzyklusregulatoren: CDKs
CDC-START-Mutante
Wt Gen X
Cyclin-abhängige Kinase (CDK)
Analyse
Entdeckung Cyclin-abhängiger Kinasen (CDKs): Medizin Nobelpreis 2001
Leland H Hartwell Tim HuntPaul Nurse
CDKs der Hefe Cycline des Seeigels
Cyclin-abhängige Kinasen (CDKs): Heterodimere Proteine
C.L. Card et al., EMBO Journal 2000
katalytische Untereinheit: CDK regulatorische Untereinheit: Cyclin
Cyclin-abhängige Kinasen (CDKs): Heterodimere Proteine
C.L. Card et.al., EMBO Journal 2000
katalytische Untereinheit: CDK- Serin/Threonin-Kinasen- Hefe: eine CDK- Säugetiere: CDK1 - CDK7- hohe Identitität- konservierte Cyclin-Bindungsstelle
regulatorische Untereinheit: Cyclin
C.L. Card et.al., EMBO Journal 2000
katalytische Untereinheit: CDK- Serin/Threonin-Kinasen- Hefe: eine CDK- Säugetiere: CDK1 - CDK7- hohe Identität- konservierte Cyclin-Bindungsstelle-
regulatorische Untereinheit: Cyclin- Cyclin A-H- heterogene Proteinfamilie- zyklische Konzentrationsänderungen im Zellzyklus- Kernlokalisation
Cyclin-abhängige Kinasen (CDKs): Heterodimere Proteine
M
S
G1
G2
CDK/Cyclin-Komplexe im Wirbeltier-Zellzyklus
Restriktionspunkt
Go
CDK2/CyclinDCDK4/CyclinDCDK6/CyclinD
CDK2/CyclinE
G1/S-PhasenÜbergang
M
S
G1
G2
CDK/Cyclin-Komplexe im Wirbeltier-Zellzyklus
Restriktionspunkt
Go
CDK2/CyclinECDK2/CyclinA
G1/S-PhasenÜbergang
CDK2/CyclinDCDK4/CyclinDCDK6/CyclinD
M
S
G1
G2
CDK/Cyclin-Komplexe im Wirbeltier-Zellzyklus
Restriktionspunkt
Go
CDK2/CyclinE
CDK1/CyclinB
G1/S-PhasenÜbergang
G2/M-PhasenÜbergang CDK2/CyclinD
CDK4/CyclinDCDK6/CyclinD
CDK2/CyclinA
CDKs: Motoren des Zellzyklus
Welche "Motorwirkung" haben CDKs im Zellzyklus ?
Durch die Phosphorylierung welcher Substratewerden Zellzyklusphasen eingeleitet ?
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
Bedeutung von CDKs bei der Initiation der S-Phase
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
NH2- -COOHA B
Retinoblastom-Protein (Rb)- Schlüsselsubstrat der S-Phase -
nucleäres Protein, 110 kDa
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
NH2- -COOHA B
Retinoblastom-Protein (Rb)- Schlüsselsubstrat der S-Phase -
nucleäres Protein, 110 kDa
Bindung des Transkriptionsfaktors E2F
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
NH2- -COOHA B
Retinoblastom-Protein (Rb)- Schlüsselsubstrat der S-Phase -
nucleäres Protein, 110 kDa
Bindung des Transkriptionsfaktors E2F
Rb wirkt als Tumorsupressorgen
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
NH2- -COOHA B
E2F: zentraler Transkriptionsfaktor bei der Induktion von S-Phase Genen
Retinoblastom-Protein (Rb)- Schlüsselsubstrat der S-Phase -
nucleäres Protein, 110 kDa
Bindung des Transkriptionsfaktors E2F
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
NH2- -COOHA B
Bindung des Transkriptionsfaktors E2F
P P P P P P P P PP
Retinoblastom-Protein (Rb)- Schlüsselsubstrat der S-Phase -
nucleäres Protein, 110 kDa
E2F: zentraler Transkriptionsfaktor bei der Induktion von S-Phase Genen
Rb wirkt als Tumorsupressorgen
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
Rb
E2FRb
Repression E2F-kontrollierter Gene
CDK Substrate: Initiation der S-Phase
Rb
E2F
InduktionE2F-kontrollierter Gene
P P P
CDK 2
Cyclin E
Rb
E2FRb
Repression E2F-kontrollierter Gene
E2F: Initiator der S-Phase
E2F
E2F-kontrollierter Gene
DNA-Pol I
dNTP-Synth.
CDK 2
Cyclin E
Rb
P P P
E2F: Initiator der S-Phase
E2F
E2F-kontrollierter Gene
Cyclin E
E2F
DNA-Pol I
dNTP-Synth.
CDK 2
Cyclin E
Rb
P P P
positiv autoregulatorischerVerstärkungsmechanismus!
E2F: Initiator der S-Phase
E2F
E2F-kontrollierter Gene
Cyclin E
E2F
DNA-Pol I
dNTP-Synth.
CDK 2
Cyclin E
Rb
P P P
positiv autoregulatorischerVerstärkungsmechanismus!
"Lawinenhafter"Übergang über denRestriktionspunkt
S-Phase
CDK Substrate: Mitose
Bedeutung von CDKsbei der Mitose
CDK Substrate: Mitose
Ein Teilschritt der Mitose ist die Auflösung der Kernmembran
Interphase Mitose
CDK Substrate: Mitose
Chromatin Kernlamina
innere Kernmembran
CDK Substrate: Mitose
Chromatin Kernlamina
Desintegration der Kernlamina
Auflösen der Kernmembran
Mitose
CDK Substrate: Mitose
Chromatin Kernlamina
CDK 1
Cyclin B
Desintegration der Kernlamina
Auflösen der Kernmembran
Mitose
ATP
CDK Substrate: Mitose
Chromatin Kernlamina
CDK 1
Cyclin B
Lamintetramer
Desintegration der Kernlamina
Auflösen der Kernmembran
Mitose
Laminnetzwerk
ATP
CDK Substrate: Mitose
Chromatin Kernlamina
CDK 1
Cyclin B
Lamintetramer
-P P--P P-
phosphorylierteLamindimere
Desintegration der Kernlamina
Auflösen der Kernmembran
Laminnetzwerk
Mitose
ATP ATP
M
S
G1
G2
CDK/Cyclin-Komplexe im Wirbeltier-Zellzyklus
Restriktionspunkt
Go
CDK2/CyclinE
CDK1/CyclinB
G1/S-PhasenÜbergang
G2/M-PhasenÜbergang
CDK2/CyclinDCDK4/CyclinDCDK6/CyclinD
CDK2/CyclinA
Lamin-P
Rb-P E2F
CDKs: Schalter des Zellzyklus
Wie wird die Aktivität der CDKs im Zellzyklus an- und ausgeschaltet?
Regulation der CDK-Aktivität
CDKinaktiv
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
inaktivCDK
CyclinCyclin
CDKinaktiv
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
inaktivCDK
CyclinCyclin
CDKinaktiv
P
nur CDK-Cyclin Komplexesind Substrate
Threonin-Kinase (CAK)
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
PATP
Veränderungen der CDK Struktur durch Cyclin-Bindung
Veränderungen der CDK Struktur durch Cyclin-Bindung
+ CAK
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
inaktivCDK
CyclinCyclin
CDKinaktiv
P
Cyclinkonzentration
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
ATP
Threonin-Kinase (CAK)
Wie wird die Konzentration der Cycline im Zellzyklus reguliert?
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
Cyclin
Wie wird die Konzentration der Cycline im Zellzyklus reguliert?
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
Neusynthesedurch transkriptionelle
Induktion
Cyclin
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten W
F-RWF
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
WF-
RWF
TF-OH TF-O-P
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Proteinkinasen
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
WF-
RWF
TF-OH TF-O-Pimmediate early genes
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Proteinkinasen
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
WF-
RWF
TF-OH TF-O-Pimmediate early genes
c-jun/c-fos (TF)
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Proteinkinasen
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
WF-
RWF
TF-OH TF-O-Pimmediate early genes
c-jun/c-fos (TF)
delayed genes
c-junc-fos
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Proteinkinasen
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
WF-
RWF
TF-OH TF-O-Pimmediate early genes
c-jun/c-fos (TF)
delayed genes
Cyclin DCyclin E
CDK2CDK4
c-junc-fos
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Proteinkinasen
Regulation der Cyclinkonzentration: transkriptionelle Induktion
P
WF-
RWF
TF-OH TF-O-Pimmediate early genes
c-jun/c-fos (TF)
delayed genes
Restriktionspunkt(G1 S-Phase)
c-junc-fos
Beispiel: Induktion durch Wachstumsfaktorsignalketten
Cyclin DCyclin E
CDK2CDK4
Proteinkinasen
Wie wird die Konzentration der Cycline im Zellzyklus reguliert?
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
Neusynthesedurch trankriptionelle
Induktion
Cyclin
Restriktionspunkt(G1 S-Phase)
Abbaudurch Proteolyse
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CD
K1-
Akt
ivitä
t
Zellzyclus-PhaseG1 S G2 M G1 S G2 M
Beispiel: Regulation der CDK1-Aktivität durch Abbau von Cyclin B
Metaphase
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CD
K1-
Akt
ivitä
t
Zellzyclus-PhaseG1 S G2 M G1 S G2 M
CDK1-Konzentration
Beispiel: Regulation der CDK1-Aktivität durch Abbau von Cyclin B
Metaphase
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
Beispiel: Regulation der CDK1-Aktivität durch Abbau von Cyclin B
Abbau von CyclinB
CD
K1-A
ktiv
ität
CyclinB-K
onzentration
Zellzyclus-PhaseG1 S G2 M G1 S G2 M
CDK-1 KonzentrationMetaphase
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
NH2 COOHCyclin A,B
Destruction-Box
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
NH2 COOHCyclin A,B
Destruction-Box
NH2 COOH
Ubiquitin
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
NH2 COOHCyclin A,B
Destruction-Box
NH2 COOH
Ubiquitin Anaphase-promoting-complex (APC, Ubiquitin-Ligase-Komplex)
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
NH2 COOHCyclin A,B
Destruction-Box
NH2 COOH
Ubiquitin
Markierung für proteolytischen Abbau
Anaphase-promoting-complex (APC, Ubiquitin-Ligase-Komplex)
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
NH2 COOHProteasom
Abbau
NH2 COOHCyclin A,B
Destruction-Box
NH2 COOH
Ubiquitin
Markierung für proteolytischen Abbau
Anaphase-promoting-complex (APC, Ubiquitin-Ligase-Komplex)
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
Wie wird der proteolytische Abbau von Cyclin B reguliert?
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CDK1
Cyclin B
G1-Phase
APC
inaktiv
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
Cyclin BSynthese
Cyclin B S, G2-Phase
G1-PhaseCDK1
APC
inaktiv
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CDK1
Cyclin B
Cyclin BSynthese
P
Metaphase
Cyclin B
APCAPCP
inaktiv aktiv
S, G2-Phase
G1-PhaseCDK1
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CDK1
Cyclin B
Cyclin BSynthese
P
Metaphase
Cyclin B
APCAPCP
inaktiv aktiv
S, G2-Phase
G1-PhaseCDK1
ATP
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CDK1
Cyclin B
CDK1
Cyclin BCyclin BSynthese
P
Polyubiquitinylierung
Metaphase
Cyclin B
APCAPCP
inaktiv aktiv
ProteasomAbbau
S, G2-Phase
G1-PhaseCDK1
ATP
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CDK1
Cyclin B
CDK1
Cyclin BCyclin BSynthese
P
Polyubiquitinylierung
Metaphase
AnaphaseCyclin B
APCAPCP
inaktiv aktiv
ProteasomAbbau
S, G2-Phase
G1-PhaseCDK1
ATP
Regulation der Cyclinkonzentration: proteolytischer Abbau
CDK1
Cyclin B
CDK1
Cyclin BCyclin BSynthese
P
Polyubiquitinylierung
Metaphase
AnaphaseCyclin B
APCAPCP
inaktiv aktiv
ProteasomAbbau
S, G2-Phase
G1-PhaseCDK1
negativ autoregulatorischer Mechanismus
ATP
Regulation der CDK-Aktivität: Cyclinkonzentration
Neusynthesedurch transkriptionelle
Induktion
Cyclin
RestriktionspunktG1 S-Phase
Abbaudurch Proteolyse
Metaphase Anaphase Abschluss der Mitose
Wachstumsfaktoren Autoregulation
Regulation der CDK-Aktivität: Phosphorylierung
inaktivCDK
CyclinCyclin
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
CDK
Cyclin
CDK
T14
Y15
P
P
inaktiv
inaktivP
T160 P
Threonin/Tyrosin-Kinase
Cyclinkonzentration ATP
ATP
Threonin-Kinase (CAK)
inaktivCDK
CyclinCyclin
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
CDK
Cyclin
CDK
T14
Y15
P
P
inaktiv
inaktiv
Threonin/TyrosinPhosphatase
P
T160 P
Regulation der CDK-Aktivität: Dephosphorylierung
Cyclinkonzentration
Threonin/Tyrosin-Kinase
P
Pi
ATP
ATP
Threonin-Kinase (CAK)
Regulation der CDK-Aktivität: Dephosphorylierung
Wie wird die Aktivierung der CDK durch Dephosphorylierung reguliert?
CDK1
CyclinBT14
Y15
P
Pinaktiv
P
T160 P
Regulation der CDK-Aktivität: Dephosphorylierung von CDK1
G2-Phase
Threonin/TyrosinPhosphatase inaktiv
G2-Phase
Regulation der CDK-Aktivität: Dephosphorylierung von CDK1
P P
Threonin/TyrosinPhosphatase
aktiv
Threonin/TyrosinPhosphatase inaktiv
CDK1
CyclinBT14
Y15
P
Pinaktiv
P
T160 P
CDK1
CyclinB
aktiv
T160 P
G2-Phase
Mitose
G2-Phase
Mitose
Pi
Regulation der CDK-Aktivität: Dephosphorylierung von CDK1
Aktivierung
P P
Threonin/TyrosinPhosphatase
aktiv
Threonin/TyrosinPhosphatase inaktiv
CDK1
CyclinBT14
Y15
P
Pinaktiv
T160 P
CDK1
CyclinB
aktiv
T160 P
P
G2-Phase
Mitose
G2-Phase
Mitose
Pi
ATP
Regulation der CDK-Aktivität: Dephosphorylierung von CDK1
Aktivierung
P P
Threonin/TyrosinPhosphatase
aktiv
Threonin/TyrosinPhosphatase inaktiv
CDK1
CyclinBT14
Y15
P
Pinaktiv
T160 P
CDK1
CyclinB
aktiv
T160 P
G2-Phase
Mitose
G2-Phase
Mitose
positiv autoregulatorischer Verstärkungsmechanismus
Pi
ATP
Regulation der CDK-Aktivität: Inhibitoren
inaktiv
inaktivCDK
CyclinCyclin
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
T160 PCDK
CKI
CDKinaktiv
Cyclin
CKI
P
Cyclinkonzentration
PhosphorylierungDephosphorylierungCDK-Inhibitoren
CDK
CyclinT14
Y15
P
Pinaktiv
T160 P
ATP
Pi
ATP
Regulation der CDK-Aktivität: Inhibitoren
Beispiel: CKI p21isosterische Hemmung durch Bindung im aktiven Zentrum
CDK 2
Cyclin E
CKI p21
G1 S-Phase
Regulation der CDK-Aktivität: Inhibitoren
Wie wird die Konzentration von CKI p21 reguliert?
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53 Transkriptionsfaktor, Tumorsupressor-Gen
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53
p53
CKI p21
Transkriptionsfaktor, Tumorsupressorgen
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53
p53
CKI p21
CDK 2
Cyclin E
Transkriptionsfaktor, Tumorsupressorgen
CKI p21
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53
p53
CKI p21
T1/2
= 3
0 m
in
p53
Abbau
Transkriptionsfaktor, Tumorsupressorgen
CDK 2
Cyclin E
CKI p21
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53
p53
CKI p21
T1/2
= 3
0 m
in
p53
Abbau
DNASchäden
T1/2
= 1
50 m
in
Transkriptionsfaktor, Tumorsupressorgen
CDK 2
Cyclin E
CKI p21
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53
p53
CKI p21
T1/2
= 3
0 m
in
p53
Abbau
DNASchäden
T1/2
= 1
50 m
in
Transkriptionsfaktor, Tumorsupressorgen
CDK 2
Cyclin E
CKI p21
G1-Phasen Arrest
Regulation der CDK-Aktivität: Induktion des Inhibitors p21
p53
p53
CKI p21
T1/2
= 3
0 m
in
p53
Abbau
DNASchäden
T1/2
= 1
50 m
in
Transkriptionsfaktor, Tumorsupressorgen
CDK 2
Cyclin E
CKI p21
Zeit für DNA-Reparatur vor der Replikation
G1-Phasen Arrest
p53
M dm 2p53
M dm 2
A bbau
Ubiquitin-Ligase
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2p53
P
A bbau
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2p53
P MAPK
A bbau
W achstum sfakto r-hype rstim u la tion
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2p53
P
D N A -S chaden
DNA-PKATMMAPK
A bbau
W achstum sfakto r-hype rstim u la tion
Proteinkinase
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2p53
P
D N A -S chaden
DNA-PKATM ATR
M dm 2
P
MAPK
A bbau
W achstum sfakto r-hype rstim u la tion
Proteinkinase
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2 p19 /A rfp53
P
D N A -S chaden
DNA-PKATM ATR
M dm 2
P
MAPK
A bbau
W achstum sfakto r-hype rstim u la tion
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2 p19 /A rf
M dm 2 p19/A rf
p53
P
D N A -S chaden
DNA-PKATM ATR
M dm 2
P
MAPK
A bbau
W achstum sfakto r-hype rstim u la tion
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
p53
M dm 2p53
M dm 2 p19 /A rf
M dm 2 p19/A rf
p53
P
D N A -S chaden
DNA-PKATM ATR
M dm 2
P
MAPK
A bbau
W achstum sfakto r-hype rstim u la tion
Induktion von:p21G A D D 4514-3 -3 -Zellzyklus-Arrest
Regulation der CDK-Aktivität: Regulation von p53
Regulation der CDK-Aktivität: Übersicht
inaktivCDK
CyclinCyclin
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
CDKinaktiv
P
CyclinkonzentrationP
G1 S M G1ATP
Regulation der CDK-Aktivität: Übersicht
inaktivCDK
CyclinCyclin
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
CDKinaktiv
P
Cyclinkonzentration
PhosphorylierungDephosphorylierung
G2 M
G1 S M G1
G2 M
ATP
CDK
CyclinT14
Y15
P
Pinaktiv
T160 P
ATP
Pi
Regulation der CDK-Aktivität: Übersicht
inaktiv
inaktivCDK
CyclinCyclin
aktiv
T160 PCDK
Cyclin
T160 PCDK
CKI
CDKinaktiv
Cyclin
CKI
P
Cyclinkonzentration
PhosphorylierungDephosphorylierungCDK-Inhibitoren
G1 S
G2 M
G1 S M G1
G2 M
ATP
CDK
CyclinT14
Y15
P
Pinaktiv
T160 P
ATP
Pi
M
S
G1G2
Cyclin-abhängige Kinasen: Motoren und Schalter des Zellzyclus
R
Dephosphorylierung Cyclinabbau
Cyclinsynthese
Inhibitoren
pRb/E2F
Lamin-P