Buněčný cyklus a morfogeneze 2008


Přednášky probíhají každé pondělí od 14.00 do 15.30 v seminární místnosti katedry fyziologie rostlin, Viničná 5, 2. patro.

Začínáme 25.2. 2008.

Zde se budou postupně objevovat podklady a presentace ke kursu.

Stará verze této stránky (2006-7) je zde.


Přednáška 1

Základní pojmy, modelové organismy, metody, prehistorie. BC jakožto "minimální ontogeneze".

Definice BC a jeho fází. Odchylky od kanonického rozvržení fází cyklu. Modely - pučivá a poltivá kvasinka, kultivované savčí buňky, řasy. Porovnání eukaryotního a prokaryotního BC.

"Kolmo" na shora uvedené, či snad průběžně: metody měření fází cyklu, synchronizace buněk, pokročilé mikroskopické techniky.

Presentace (velká - přes 8 MB!).

Referát na příště: Nobelovská přednáška 2001 - Leland Hartwell.


Přednáška 2

Zrození moderního modelu BC. Centrální regulátory - CDK a cykliny aneb za co byla Nobelova cena roku 2001.

Genetický přístup ke studiu BC - cdc mutanti a CDC geny pučivé kvasinky. Definice startu BC.

Modely typu "domino" a "hodiny". Doklady pro centrální regulaci BC: mitosis/maturation-promoting factor (MPF), CDK a cykliny.

CDC2 a sjednocení modelů. Kombinatorika CDK a cyklinů, jejich možný evoluční původ.

Presentace.

Presentace k referátu (L. Hartwell).

Referát na příště: Nobelovská přednáška 2001 - Paul Nurse

Přednáška 3

Transkripční a pretranslační regulace v BC. Evoluční souvislost CDK/cyklinového aparátu a regulátorů transkripce. Interakce CDK/cyklinových komplexů s RNA Pol II.

pRB a "pocket proteins".

Metodická vsuvka: jak se měří transkripce (postaru i "po novu" - microarrays).

Modelový případ: detailní analýza regulace promotoru kvasinkového genu HO. Transkripce kvasinkových cyklinů jakožto jedna z příčin oscilace jejich hladin.

Presentace.

Presentace k referátu (P. Nurse).

Referát na příště: Nobelovská přednáška 2001 - Tim Hunt


Přednáška 4

Posttranslační regulace. Modifikace proteinů - příklad fosforylace a ubikvitinace. Proteolýza jakožto extrémní modifikace.

Fosforylace: princip, metody studia pomocí mutací. Regulační fosforylace CDK: regulační obvod wee1/cdc25 u S. pombe a jeho homology u jiných organismů. Aktivační fosforylace CDK, CAK a propojení s regulací transkripce (CTD kinasa).

Regulace aktivity CDK pomocí CDK inhibitorů. Degradace inhibitorů regulovaná ubikvitinací, substrátově specifické E2 (např. Cdc34) a E3 (SCF komplexy).

Regulační obvody zajišťující pořadí vln cyklinů (model trojtaktního motoru).

Presentace.

Presentace k referátu (T. Hunt).

Referát na příště: Nobelovská přednáška 2004 - Avram Hershko


Přednáška 5

Regulace replikace DNA a mitosy: centrální oscilátor BC je propojený se svými výstupy.

Srovnávací anatomie mitosy - Opisthokonta, rosyliny a "exotické" varianty. Fáze opisthokontní mitosy a jejich kontrola CDK-cyklinovými komplexy.

Anaphase promoting complex (cyklosom, APC/C): speciální E3 ubikvitin ligáza, která se podílí jak na degradaci cyklinů, tak na dekohezi chromatid. Koheziny a mechanismus dekoheze. Polo kinázy jako další mitotický regulátor mimo CDK.

Přechody Meta-Ana a AnaA-AnaB/Telo: úloha variantních regulátorů APC. Cdc14 fosfatáza.

Regulace replikace DNA: pokusy s fúzí buněk a licensing factor. Replikační počátky, ORC, funkce proteinu Cdc6.

Presentace.

Presentace k referátu (A. Hershko).

Referát na příště: Laskerova cena 2006 - Elisabeth Blackburn, Carol Greider, Jack Szostak


Přednáška 6

Shrnutí - biochemický centrální oscilátor: proč cyklové hodiny tikají, aneb pokus o souhrnný pohled z pozic systémové biologie.

Základní pojmy - proč systémová biologie? Od Bertalanffyho k Hartwellovi. Turingův model vzniku periodicity (v prostoru i v čase) a jeho implementace v "cyklovém" kontextu. Robustnost jednoduchého oscilátoru.

Matematický model BC podle J. Tysona (webová stránka).

Pokus o rekonstrukci minimálního (ancestrálního) BC.

Presentace.

Presentace k referátu (E. Blackburn)

Referát na příště (ze záznamu?): Nobelovská přednáška 2002 - Sydney Brenner


Přednáška 7

Vstupy centrálního oscilátoru aneb kontrola BC prostředím: reakce na poškození, "checkpoints".

Odpověď na fragmentaci DNA jako modelový případ, systém RAD9. Kontrola integrity genomu na úrovni chromosomů a mitotického vřeténka, modifikace kinetochorů podle přichycení k vřeténku, zpětná vazba přes APC a MEN. Morfogenetická kontrola u kvasinky, úloha fosforylace Cdc28.

Spřažení růstu a dělení: kontrola velikosti kvasinkové buňky prostředím.

Presentace.

Referát na příště: Nobelovská přednáška 1999 - Gunter Blobel


Přednáška 8

Buněčná morfogeneze a růst: co mají společného kvasinka, neuron a pylová láčka.

Mechanismy orientovaného buněčného růstu, role malých GTPáz v sekreci (Rsb) a v organizaci aktinového cytoskeletu (Rho/Rac/Cdc42). Mechanismy vzniku kvasinkového pupene, role G1 cyklinů v zakládání pupene, regulace pozice pupene (septiny jako paměť minulého cyklu, BUD geny).

Presentace.

Presentace k referátu (G. Blobel)

Referát na příště: Nobelovská přednáška 1994 - Martin Rodbell


Přednáška 9

Cytokineze a buněčná morfogeneze v kontextu BC - dokončení morfogeneze (regulace pučení kvasinek, cytokineze). Propojení vstupů a výstupů"centrálního oscilátoru".

Přenos signálů - příklady: regulace BC a morfogeneze pučivé kvasinky pomocí mating feromonů, kontrola buněčné morfogeneze dostupností živin, pseudomyceliální růst kvasinek.

Presentace.

Referát na příště: Nobelovská přednáška 2002 - Robert Horwitz


Přednáška 10

Meioze a jiné variantní formy BC. Programovaná buněčná smrt jako protipól zrození buňky procesem BC. BC v ontogenezi mnohobuněčných organismů (příklady).

Presentace.