UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO
SCUOLA UNIVERSITARIA INTERFACOLTA’ PER LE
BIOTECNOLOGIE
CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN
BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI
Le Cicline
Luca Orlando
Corso di biochimica
prof. Tiziana Crepaldi
Le Cicline
D
E
A
B
Cicline Mitotiche (M)
B1/B2
Cicline G1
D1/D2/D3
E1/E2
Cdk4/6
Cdk2
A1/A2
F, G, H
Cdk2/1
Cicline G1/S
Cicline S
Altre cicline
Cdk1
Cicline Mitotiche
 Mitosi scatenata da complesso B-Cdk1 attivato dopo
completamento della fase S
 L’attivazione B-Cdk comincia con l’accumulo della
ciclina mitotica durante fase G2
Alberts, 4th edition
 Il complesso B-Cdk1 attivato media tutti gli eventi
cellulari necessari per la mitosi (condensamento
cromosomi, assemblamento fuso mitotico,riarrangiamento
citoscheletro di actina/microtubuli, dissassemblamento
della lamina nucleare…)
 Uno dei ruoli più importanti è mediare l’attivazione di
APC (anafase promoting complex)La sua attività proteolitica
permette lo svolgimento dell’anafase e la proteolisi della
ciclina B, terminando la mitosi.
Alberts, 4th edition
Negli embrioni precoci
l’inattivazione di B-CdK1 è
data
interamente dall’azione di
Cdc20-APC
Alberts, 4th edition
Cellule però con fase G1 hanno bisogno di meccanismo
protettivo da riattivazione di CdK
Interviene molecola simile a cdc20 attivante APC: Htc1
Cdc20-APC
Htc1-APC
attivato da B-Cdk1
inibito da B-Cdk1 (fosforilazione
diretta di Hct1)
Alberts, 4th edition
Quindi l’attività di Htc1-APC inizia quando cdc20-APC
comincia la distruzione della ciclina B
Alberts, 4th edition
ko delle cicline B
cicline B1 e B2 sono entrambe coespresse nella maggior
parte delle cellule dividenti
diversa localizzazione subcellulare
B1
B2
citoplasmatica, associata a microtubuli
associata alla membrana interna
Hanno inoltre diverso pattern di espressione durante
spermatogenesi murina
ruoli specializzati
diversi
vengono generati ceppi omozigoti per il gene ciclina B
deleto della Ciclin Box, sito di contatto con Cdk1
Brandeis et al., 1998
B2-/-
Vitali, leggermente più piccoli, fertili ,
nessun tessuto anormale.
B1-/-
Letalità embrionale.
B1 gene fondamentale
B1 probabilmente riesce a sopperire alla mancanza di B2
portando Cdk1 sui substrati di B2.
B2 essendo associato alla membrana non riuscirebbe
a sopperire alla mancanza di B1
Cicline G1
Sherr., 2004
 Cicline D (1/2/3) agiscono precocemente complessando
con Cdk4/6 sotto stimolo di mitogeni
 La sua azione opera su gli inibitori Rb e p27
 Persiste o viene risintetizzata in base al tipo cellulare
Cicline G1
(Sherr., 2004)
Attivazione E-Cdk2 amplifica effetto su Rb e p27
ma in modo diverso: passaggio a indipendenza da mitogeni
I substrati sono coinvolti direttamente nel ciclo cellulare
(istoni, centrosomi, origine di replicazione...)
La ciclina E viene poi degradata per P diretta da Cdk2
GSK-3B. Cdk2 lega poi con ciclina A estendendo ruolo sino
a fase G2
ko delle cicline D
D1-/- : Vitale, più piccolo, anomalie alla retina/mammella
D2-/-: Vitale, femmine non fertili, difetti celebrali e in LB
D3-/-: Vitale. no maturazione LT nel Timo
tessuto colpito specifico per quella ciclina: Ridondanza
Doppio Ko: combinazione dei Ko singoli
Es:D2/3-/- (solo D1): Morte prenatale per anemia
megaloblastica (no linfociti maturi)
C’è però sviluppo e organogenesi
Basta una sola ciclina?
Proliferazione indipendente da
ciclina D?
Triplo KO: morte intrauterina ma dopo organogenesi
Proliferazione indipendente da D
Livello di E, A Cdk2 non
modificato (compensazione Cdk2
/altri meccanismi)
MEFs incapaci di uscire da Go
D fondamentale per sviluppo SC
(Kozar et al., 2004)
KO Cdk4/6
Singolo: Vitale
Doppio: Simile effetto KO cicline D
Cdk2 capace di legare D in vitro: complementazione?
KO Cdk2
Vitali (fino a 2 anni!), sterili.
MEFs proliferano bene dificoltà passaggio G0/ G1
KO Cicline E
Singolo E1/E2: Vitale.
Doppio: Aborto per malformazione trofoblasti
Embrioni tetraploidi: morte prenatale per
anomalie cardiache
MEFs incapaci di uscire da G0
Gene essenziale:Fenotipo più grave che mancanza
di Cdk2: ciclina E indipendente da Cdk2 o altro partner
sconosciuto.
CONCLUSIONI
Negli eucarioti la presenza di Cdk molteplici permette
aumento di combinazioni (più specificità) ma anche
possibilità di interscambio
 La perdita di complessi G1- Cdk è complementato da
isoforme o da altre cicline conosciute/sconosciute
IL fatto che vengano attivati effettori a valle anche con
ko indica la presenza di meccanismi alternativi
Complesso D-Cdk e Cdk2 non sono essenziali per il
ciclo cellulare cellule somatiche. Sono però fondamentali
assieme ad E per l’uscita dalla quiescenza (G0)
IMPLICAZIONI NEL CANCRO
Cicline D/E fondamentali per uscita quiescenza di SC
Importanza in Cancer Stem Cells?
(Kozar et al., 2004)
MEFs mancanti di cicline
G1 o relative Cdk resistenti
all’azione di oncogeni come
Ras, Myc p53DN
IN VIVO: Cdk4-/- : refrattari a tumori alla pelle mediato
da Ras, mentre i cheratinociti proliferano
normalmente
D1-/- : protezione da tumore alla mammella e
intestinale
Cicline G1 possibile target antitumorale?
PRO
 Mancanza di G1- Cdk attivato non sembra
coinvolgere la funzionalità e proliferzione
delle cellule somatiche
 Un solo target conferisce resistenza
CONTRO  Implicazione delle cicline non ancora chiarita
 Effetto solo con alcuni oncogeni (es Ras)
 G1- Cdk fondamentale per differenziazione
stem cells.
BIBLIOGRAFIA
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Cyclin B2-null mice develop normally and are fertile whereascyclin B1-null mice die in utero
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