E IL MECCANISMO ESSENZIALE PER CUI TUTTI GLI ORGA= NISMI SI RIPRODUCONO. NELLE SPECIE UNICELLULARI (BATTERI, LIEVITI ) CIA= SCUNA DIVISIONE CELLULARE

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1 CICLO CELLULARE

2 E IL MECCANISMO ESSENZIALE PER CUI TUTTI GLI ORGA= NISMI SI RIPRODUCONO. NELLE SPECIE UNICELLULARI (BATTERI, LIEVITI ) CIA= SCUNA DIVISIONE CELLULARE GENERA UN NUOVO ORGA= NISMO COMPLETO. NELLE SPECIE MULTICELLULARI VICEVERSA LUNGHE E COMPLESSE DIVISIONI CELLULARI SONO NECESSARIE PER PRODURRE UN ORGANISMO FUNZIONANTE.

3 NEGLI EUCARIOTI PLURICELLULARI TRE PROCESSI SONO NECESSARI PER FAR SI CHE DA UNA CELLULA (ZIGOTE) SI SVILUPPI UN ORGANISMO COMPLETO: 1) LA SINGOLA CELLULA DEVE CRESCERE E DIVIDERSI PER DARE ORIGINE A PIU CELLULE (CICLO CELLULARE); 2) LE CELLULE CHE DA ESSA ORIGINANO DEVONO ACQUISIRE VIA VIA DELLE PROPRIETA PECULIARI, TRASCRIVENDO SPECIFICI GENI CHE LE PORTINO A FORMARE I VARI TESSUTI DELL ORGANISMO (DIFFERENZIAMENTO); 3) MANTENIMENTO DELL OMEOSTASI CELLULARE ATTRAVERSO UN OPPORTUNO CONTROLLO DELLA MORTE CELLULARE (APOPTOSI) QUANDO UNO DI QUESTI MECCANSIMI NON FUNZIONA CORRETTAMENTE POSSONO INSORGERE MALATTIE NEOPLASTICHE E DEGENERATIVE.

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5 IL CICLO CELLULARE Interfase (Fasi G 1, S e G 2 ) (ca h. DI CUI h. DI FASE S) Mitosi (ca. 1 h.) OPPURE Meiosi (da molte ore a decenni)

6 IL CICLO CELLULARE USCITA DAL CICLO NEGLI ORGANISMI PLURICELL. (es.:uomo) ALCUNE CELLULE PROLUNGANO ENORMEMEMENTE LA DURATA DELLA FASE G 1, POICHE NON SONO PRESENTI I SEGNALI IDONEI A FAR PARTIRE LA PROLIFERAZIONE OPPURE PERCHE LA CELLULA SI E ESTREMAMENTE SPECIALIZZATA (DIFFERENZIATA) E IN QUEL PARTICOLARE TESSUTO NON E RICHIESTA CRESCITA ULTERIORE. QUANDO LA CELLULA NON SI DIVIDE PIU PER UN LUNGO PERIODO DI TEMPO, SI DICE CHE E USCITA DAL CICLO CELLULARE E SI TROVA IN FASE G 0 (Es.: NEURONI O CELL. MUSC.)

7 ALTRI TESSUTI, INCEVE, DOPO UN LUNGO PERIODO DI QUIESCENZA IN FASE G 0, POSSONO, SOTTO APPROPRIATI STIMOLI RIENTRARE NEL CICLO E RINNOVARSI (ES: FEGATO). INFINE ALTRI TIPI DI TESSUTO (ES: TESS. EPITELIALI) SONO IN CONTINUA RIGENERAZIONE.

8 LE CELLULE CHE SI DIVIDONO IN CONTINUAZIONE SONO LE CELLULE STAMINALI. CARATTERISTICA BASE DI QUESTE CELLULE E CHE HANNO UN CICLO CELLULARE ASIMMETRICO : IN GENERE UNA CELLULA FIGLIA CONTINUA A RIMANERE STAMINALE, MENTRE L ALTRA INIZIA UN PERCORSO DI DIFFERENZIAMENTO, CONTINUANDOSI A DIVIDERE, MA CON UN NUMERO DI DIVISIONI LIMITATO NEL TEMPO.

9 IN FASE G 1 LE CELLULE SONO DIPLOIDI (2n) CIOE AVRANNO UN NUMERO DI COPPIE DI CHR. TIPICO DELLA SPECIE CONSIDERATA. OGNI CROMOSOMA (DI UNA COPPIA) SARA COSTITUITO DA UN UNICO CROMATIDIO (CIOE DA UNA SOLA MOLECOLA DI DNA), CARATTERIZZATO DA UN CENTROMERO E DUE BRACCIA [p (corto) E q (lungo)]. DURANTE LA FASE S, LA CELLULA CONTINUA AD AVERE UN ASSETTO DIPLOIDE (2n) MA OGNI CROMOSOMA SARA COSTI= TUITO DA DUE CROMATIDI FRATELLI, UNITI IN PROSSIMITA DEL CENTROMERO DA MOLECOLE PROTEICHE DETTE COESINE. NOTA: IN QUESTO CASO NELLA FIGURA 2n E 4n STA AD INDICARE LA QUANTITA DI DNA, O MEGLIO, IL NUMERO DI FILAMENTI DI CUI CIASCUN CROMOSOMA E COSTITUITO!

10 STUDIO DEL CICLO CELLULARE NEL LIEVITO 1) ORGANISMI CHE SI RIPRODUCONO RAPIDAMENTE (COME I BATTERI) 2) PROLIFERANO IN UNO STATO APLOIDE- QUESTO E IMPORTANTE PER ISOLARE E STUDIARE MUTAZIONI CHE INATTIVANO UN GENE GRAZIE A LORO SONO STATI IDENTIFICATI GENI cdc CHE REGOLANO IL CICLO I MUTANTI cdc SONO DETTI CONDIZIONALI IN RELAZIONE ALLA TEMPERATURA.

11 STUDIO DEL CICLO CELLULARE NELLO XENOPUS LA FECONDAZIONE DELL UOVO DI XENOPUS INNESCA UNA SERIE DI DIVISIONI DETTE DI CLIVAGGIO UNA SINGOLA CELLULA GIGANTE SI DIVIDE SENZA CRESCERE ULTERIORMENTE PER GENERARE UN EMBRIONE CONTENENTE MIGLIAIA DI CELLULE PIU PICCOLE. DOPO 11 DIVISIONI, NEL GIRO DI CA. 7H. SI PRODURRA UN EMBRIONE FATTO DA 2 12 (4096) CELLULE. SI ALTERNANO SOLO FASI S ED M DI CA. 15 MIN. CIASCUNO, SENZA FASI G!

12 VANTAGGI DEGLI STUDI IN XENOPUS: CICLO SEMPLIFICATO GRANDI DIMENSIONI E RELATIVAMENTE FACILE INIETTARE SOSTANZE NELL UOVO DELLO XENOPUS PER DETERMINARE L EFFETTO SULLA PROLIFERAZIONE IN TAL MODO SONO STATI INDIVIDUATI NUOVI GENI REGOLATORI DEL CICLO.

13 IL BrdU E UN ANALOGO ARTIFICIALE DELLA TIMIDINA. I NUCLEI CHE HANNO INCORPORATO BrdU SONO VISUALIZZATI COLORANDOLI CON Ab ANTI-BrdU. INDICE DI MARCATURA: DALLA PROPORZIONE DI CELLS MARCATE NELLA POPOLAZIONE SI PUO STIMARE LA DURATA DELLA FASE S (COME FRAZIONE DELLA INTERA DURATA DEL CICLO CELLULARE) INDICE MITOTICO: PROPORZIONE DI CELLULE IN MITOSI DI NORMA IN UNA POPOLAZIONE DI CELLULE CHE STANNO PROLIFERANDO RAPIDAMENTE MA IN MODO ASINCRONO IN OGNI MOMENTO CIRCA IL 30/40 % SONO IN FASE S

14 IL CITOFLUORIMETRO E LO STRUMENTO DI ELEZIONE PER LO STUDIO DEL CICLO CELLULARE TRE CATEGORIE DI CELLULE IN BASE AL LEGAME DELLO IODURO DI PROPIDIO (PI): 1) CELLULE IN FASE G1 (CHE ANCORA DEVONO REPLICARE IL DNA); 2) CELLULE IN FASE G2/M (CHE HANNO REPLICATO IL DNA); 3) CELLULE IN FASE S (QUANTITA INTER= MEDIA DI DNA.

15 CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE PROTEINE CHE REGOLANO IL CICLO SCOPERTE ALLA FINE DEGLI ANNI SISTEMA DI CONTROLLO BASATO SU: 1) OROLOGIO O TIMER; 2) MECCANISMO DI REGOLAZIONE DELL ORDINE DEGLI EVENTI; 3) MECCANISMO CHE ASSICURI CHE CIASCUN EVENTO VENGA SCATENATO UNA SOLA VOLTA PER CICLO; 4) INTERRUTTORI BINARI (ON/OFF); 5) ROBUSTEZZA; 6) ADATTABILITA.

16 I PUNTI DI CONTROLLO OPERANO GENERALMENTE ATTRAVERSO SEGNALI INTRACELLULARI NEGATIVI.

17 LA TRANSIZIONE TRA UNA FASE E L ALTRA DEL CICLO E SOTTOPOSTA A CONTINUE VERIFICHE, PER ESSERE SICURI CHE LE PROCEDURE CARATTERISTICHE DI UNA FASE SIANO STATE COMPLETATE. 3 PRINCIPALI CHECK-POINT : 1) CHECKPOINT DI INGRESSO IN FASE S (TRANSIZIONE G 1 -S); 2) CHECKPOINT DI INGRESSO IN FASE M (TRANSIZIONE G 2 -M); 3) CHECKPOINT DI COMPLETAMENTO FASE M (METAFASE CITODIERESI)

18 REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE IL MECCANISMO FONDAMENTALE CHE REGOLA IL CICLO CONSISTE IN UNA MODIFICAZIONE POST-TRADUZIONALE TRADUZIONALE QUALE LA FOSFORILAZIONE DEI RESIDUI SERINA E TREONINA DI SPECIFICHE PROTEINE CELLULARI. ATTORI CHIAVE IN QUESTO PROCESSO SONO UNA CHINASI (CDK) ED IL SUO STRETTO INTERATTORE (CICLINA). A LORO VOLTA LA LORO ATTIVITA E REGOLATA!

19 I CAMBIAMENTI CICLICI NEI LIVELLI DELLE CICLINE PORTANO ALL ASSEMBLAGGIO ED ALL ATTIVAZIONE CICLICI DEI COMPLESSI CICLINA-CDK. CDK. QUESTA ATTIVAZIONE SCATENA A SUA VOLTA EVENTI DEL CICLO CELLULARE. IMPEGNO DELLA CELLULA A DUPLICARE IL DNA INNESCO DELLA INNESCO DEL MACCHINARIO DUPLICARE DEL DNA DELLA MITOSI

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21 QUATTRO CLASSI DI CICLINE E CORRISPETTIVE CDK, CIASCUNA DEFINITA DALLO STADIO DEL CICLO CELLULARE NELLA MAGGIORPARTE DELLE CELLULE UNA QUARTA CLASSE DI CICLINE (CICLINE G1) AIUTA A PROMUOVERE IL PASSAGGIO ATTRAVERSO START (O PUNTO DI RESTRIZIONE). NELLE CELLULE DI LIEVITO ESISTE UN UNICA CDK CHE, A SECONDA DELLO STADIO DEL CICLO, SI LEGA A VARIE CICLINE. NELLE CELLULE DEI VERTEBRATI CI SONO 4 CDK: DUE INTERAGISCONO CON LE CICLINE G1; UNA CON LE CICLINE G1/S ED UNA CON LE CICLINE M.

22 IN ASSENZA DI CICLINA IL SITO ATTIVO DI CDK E PARZIALMENTE OSCURATO! AL MOMENTO DEL LEGAME DELLA CICLINA CDK SI ATTIVA SOLO PARZIALMENTE. NEL MOMENTO IN CUI LA KINASI ATTIVANTE CDK (CAK) FOSFORILA UN AA. VICINO AL SITO ATTIVO DELLA CDK, SI HA L ATTIVAZIONE COMPLETA DEL COMPLESSO CICLINA/CDK!

23 LA CONCENTRAZIONE DI CICLINE STA ALLA BASE DELL ATTIVAZIONE DELLE CDK. QUESTE ULTIME POSSONO ANCHE ESSERE ATTIVATE O INIBITE DA SPECIFICI CICLI DI DEFOSFORILAZIONE/FOSFORILAZIONE! KINASI Wee1 INIBISCE L ATTIVITA Cdk FOSFATASI Cdc25 AUMENTA ATTIVITA Cdk

24 I COMPLESSI CICLINA-CDK CDK SONO INATTIVATI DA PROTEOLISI REGOLATA DI CICLINE A CERTI STADI DEL CICLO. IL MECCANISMO E SPESSO DIPENDENTE DAL SISTEMA UBIQUITINA/PROTEASOMA!

25 UBIQUITINE PROTEINE PICCOLE (76 AA.) UBIQUITARIE E1 ATTIVA LE UBIQUITINE E2 IN ASSOCIAZIONE CON E3 PERMETTONO LA LIGAZIONE DELLE UBIQUITINE ALLE PRO= TEINE TARGET. LA POLIUBIQUITINAZIONE CONSISTE NEL LEGAME MULTIPLO DI PIU UBIQUITINE. IN PARTICO= LARE IL C-TERMINALE DI CIA= SCUNA UBIQUITINA LEGA UNA LISINA DELLA UBIQUITINA CHE LA PRECEDE.

26 SPESSO IN BASE AL RESIDUO DI Lys UBIQUITINATO LE PROTEINE POSSONO SUBIRE UN DESTINO (DEGRADAZIONE) OD UN ALTRO. NEL CICLO CELLULARE DELLE CELLULE EMBRIONALI DI XENOPUS (V. PRIMA) IL CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE DIPENDE QUASI ESCLUSI= VAMENTE DA MECCANISMI POST-TRASCRIZIONALI TRASCRIZIONALI (FOSFORILAZIONE/DE= FOSFORILAZIONE ). NEI CICLI CELLULARI DELLA MAGGIORPARTE DEI TIPI CELLULARI INVECE IL CONTROLLO TRASCRIZIONALE FORNISCE UN LIVELLO AGGIUNTO DI REGOLAZIONE.

27 CONTROLLO DELLA FASE S LA CELLULA DEVE REPLICARE SOLO 1 VOLTA IL PROPRIO GENOMA AD OGNI CICLO CELLULARE! SOLTANTO CELLULE IN G1 SONO COMPETENTI AD INIZIARE LA REPLICAZIONE DEL DNA, MENTRE LE CELLULE IN G2 (CHE HANNO GIA COMPLETATO LA FASE S) NON SONO IN GRADO DI REPLICARE IL PROPRIO DNA!

28 1) LA PROTEINA REGOLATRICE Cdc6 LEGA IL COMPLESSO DI RICONOSCIMENTO DELLA ORIGINE (ORC) A LIVELLO DELLE DIVERSE ORIGINI DI REPLICAZIONE (INIZIO G1); 2) ATTACCO DELLE PROTEINE Mcm E FORMAZI= NE DEL COMPLESSO PREREPLICATIVO(pre-RC); 3) S-Cdk IN ASSOCIAZIONE AD UNA KINASI SCATE NA A QUESTO PUNTO L INIZIO DI REPLICAZIO= NE DEL DNA; 4) S-Cdk QUINDI FA DISSOCIARE Cdc6 DA ORC DOPO CHE UN ORIGINE HA FUNZIONATO CONSEGUENTE DISASSEMBLAGGIO DI pre-rc! 5) S-Cdk INOLTRE FOSFORILA Cdc6 ED Mcm DETER= MINANDO LA UBIQUITINAZIONE DI Cdc6 E LA ESPORTAZIONE DAL NUCLEO AL CITOSOL DI Mcm; 6) ANCHE M-Cdk E G1/S-CdkAIUTANO AD EVITARE LA RI-REPLICAZIONE REPLICAZIONE DEL DNA! 7) ALLA FINE DELLA MITOSI TUTTA L ATTIVITA CDK SI RIDUCE A ZERO: CONSEGUENZA E LA DEFOSFORILAZIONE DI Cdc6 E Mcm E RICOSTITU= ZIONE DEL pre-rc.

29 CONTROLLO DELLA FASE M L ATTIVAZIONE DELLA M-Cdk INIZIA CON L ACCUMULO DELLA CICLINA M (LIEVITO) O CICLINA B (VERTEBRATI) A MONTE LA KINASI POLO FOSFORILA Cdc25 ATTIVANDOLA NELLE CELLULE EMBRIONALI LA SINTESI DI CICLINA M (O B) E COSTANTE PER TUTTO IL CICLO CELLULARE E L ACCUMULO DI CICLINA M RISULTA DA UNA DIMINUZIONE DELLA SUA DEGRADAZIONE. NELLA MAGGIORPARTE DEI TIPI CELLULARI LA CICLINA M AUMENTA DU= RANTE LE FASI G2 ED M A CAUSA DI UN AUMENTO DELLA TRASCRIZIONE DEL GENE DELLA CICLINA M!

30 MECCANISMI MOLECOLARI IGNOTI ASSICURANO CHE LA MITOSI (M-Cdk) SI ATTIVI SOLO DOPO CHE L INTERO DNA SI SIA DUPLICATO. CELLULE DI MAMMIFERO TRATTATE CON IDROSSIUREA (INIBITORE CHIMICO DELLA SINTESI DEL DNA) NON PROGREDISCONO IN MITOSI CELLULE DI MAMMIFERO TRATTATE CONTEMPORANEAMENTE CON IDROS= SIUREA E CAFFEINA MOSTRANO DIFETTI NEL PUNTO DI CONTROLLO DELLA REPLICAZIONE DEL DNA E PROGREDISCONO VERSO UNA MITOSI SUICIDA!

31 M-Cdk ATTIVATA DETERMINA: FOSFORILAZIONE E DEPOLIMERIZZAZIONE DELLE LAMINE NUCLEARI; CONDENSAZIONE DEI CROMOSOMI; RIARRANGIAMENTI DEI MICROTUBULI ED ASSEMBLAGGIO DEL FUSO MITOTICO.

32 IL COMPLESSO CHE PROMUOVE L ANAFASE (APC) FA SCATTARE L INTERRUTTORE CHE INIZIA LA SEPARAZIONE DEI CROMATIDI FRATELLI. APC E UN UBIQUITINO LIGASI CHE UNA VOLTA ATTIVATA MEDIANTE LE= GAME CON LA SUBUNITA ATTIVATRICE Cdc20, UBIQUITINA LA CICLINA M!

33 IL BERSAGLIO PIU IMPORTANTE DI APC E LA PROTEINA SECURINA. ALLA FINE DELLA METAFASE APC DISTRUGGE LA SECURINA LIBERANDO LA PROTEASI SEPARASI CHE TAGLIA LE SUBUNITA DELLE COESINE PERMETTENDO LA SEPAZIONE DEI CROMATIDI FRATELLI!

34 PUNTO DI CONTROLLO DELL ATTACCO DEL FUSO: PROTEINE Mad2 VENGONO MASSIVAMENTE RECLUTATE SU CINETOCORI NON ATTACCATI ALLE FIBRE DEL FUSO MITOTICO. CIO INIBISCE Cdc20-APC E LA DISTRU= ZIONE DELLA SECURINA. COSI LA SEPARAZIONE DEI CROMATIDI NON PUO AVVENIRE FINCHE L ULTIMO CINETOCORE NON SI E ATTACCATO!

35 L INATTIVAZIONE STABILE DI CDK A SEGUITO DELLA DEGRADAZIONE DELLA CICLINA M PORTA ALLA TRANSIZIONE DALLA FASE M ALLA FASE G1. QUESTA INATTIVAZIONE DI CDK E FRUTTO DELL ATTIVAZIONE DI Hct1, ACCUMULO DELLA PROTEINA CKI (INIBITORE DELLA CDK) ED INIBIZIONE DELLA TRASCRIZIONE DEL GENE DELLA CICLINA.

36 prb: IL GUARDIANO DEL CICLO L EVIDENZIAZIONE DEI SISTEMI DI CONTROLLO DELLA TRANSIZIONE G 1 S NEI MAMMIFERI, E STATA ILLUMINANTE PER IDENTIFICARE LE ALTERAZIONI CHE PROMUOVONO LA PROLIFERAZIONE INCONTROLLATA DELLE CELLULE TUMORALI. UN CONTROLLORE ESSENZIALE PER LA PROGRESSIONE DEL CICLO DALLA FASE G1 ALLA S E COSTITUITO DAL COMPLESSO E2F/DP1, CUI PUO ASSOCIARSI L INIBITORE DELLA PROGRESSIONE DEL CICLO prb!

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38 SCHEMA DELLA PROGRESSIONE DEL CICLO NEI MAMMIFERI prb (Non fosforilato) E2F/DP1 c-myc, c-fos, c-jun (e vari altri proto- oncogeni) Cicline D FOSFORILAZIONE DI prb

39 p53: IL GUARDIANO MOLECOLARE DELL INTEGRITA DEL DNA COME prb, p53 E UN ONCOSOPPRESSORE. SOTTO LO STIMOLO DI DANNO AL DNA, p53 TENDE A BLOCCARE LA PROGRESSIONE ATTRAVERSO IL CICLO CELLULARE, FACENDO SI CHE GLI EVENTUALI DANNI POSSANO ESSERE RIPARATI! SE IL NUMERO DIMUTAZIONI ACCUMULATE E ECCESSIVO, ALLORA LA CELLULA SCEGLIE LA VIA DELL APOPTOSI!

40 UNA RARA MALATTIA GENETICA E LA ATASSIA TELANGECTASIA, CAUSATA DA UN DIFETTO NELLE PROTEINE CHINASI (ATM) CHE FOSFORILANO p53 IN RI= SPOSTA AD UN DANNO AL DNA DA RAGGI X. I PAZIENTI AFFETTI DA QUESTA PATOLOGIA SONO MOLTO SENSIBILI AI RAGGI X E SOFFRONO DI UNA AUMENTATA FREQUENZA DI CANCRO.

41 RIASSUMENDO, LA CELLULA, IN CASO DI EMERGENZA BLOCCHERA LA PROGRESSIONE DEL CICLO, ENTRANDO IN FASE G0 PER UNO DEI SEGUENTI MOTIVI: 1) DANNO AL DNA; 2) PRESENZA NELL AMBIENTE EXTRACELL. DI FATTORI (ES: TGF b) ) INIBITORI DI CRESCITA CELLULARE; 3) INIBIZIONE DA CONTATTO (IN CASO DI ECCESSIVO INCREMENTO DELLA DENSITA CELLULARE)

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43 SCHEMA RIASSUNTIVO DEL SISTEMA DI CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE

44 MITOSI E IL PROCESSO DI DIVISIONE CELLULARE CHE SI VERIFICA NELLE CELLULE SOMATICHE ED IN QUELLE INDIFFERENZIATE DELLA LINEA GERMINALE, ASSICURANDO ALLE CELLULE FIGLIE UN ASSEGNAZIONE OMOGENEA DELLE COMPONENTI CELLULARI, INCLUSO IL DNA ORGANIZZATO PER L OCCASIONE IN CROMOSOMI!

45 SI IDENTIFICANO LE SEGUENTI FASI: i) PROFASE; ii) PROMETAFASE; iii) METAFASE; iv) ANAFASE; v) TELOFASE; vi) CITODIERESI O CITOCHINESI.

46 PROFASE LA PROFASE HA INIZIO CON IL COMPATTAMENTO DEI CROMOSOMI, GRAZIE A DEGLI ENZIMI (CONDENSINE) ATTIVATE DA CDK. INIZIA AD ORGANIZZARSI ANCHE IL FUSO MITOTICO! IN PARTICOLARE I CENTROSOMI (DA CUI SI DIPARTONO LE FIBRE DEL FUSO) SI DISPONGONO AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA.

47 PROMETAFASE LA PROMETAFASE SI FA COINCIDERE CON LA FRAMMENTAZIONE IN PICCOLE VESCICOLE DELL INVOLUCRO NUCLEARE, CONSEGUENTE ALLA DEPOLIMERIZZAZIONE DELLE LAMINE NUCLEARI (SEMPRE PER FOSFO= RILAZIONE DA PARTE DI CDK). SI INCOMINCIA A DELINEARE SEMPRE MEGLIO IL FUSO MITOTICO. QUESTO E IN PARTICOLARE COSTITUITO DA: i) FIBRE DEL CINETOCORE; ii) FIBRE ASTRALI; iii) FIBRE INTERPOLARI.

48 METAFASE I CROMOSOMI SI DISPONGONO IN POSIZIONE MEDIANA RISPETTO I DUE POLI DEL FUSO, IN UNA STRUTTURA NOTA COME PIASTRA METAFASICA. I MICROTUBULI DEL FUSO, ATTACCATI AI DUE CINETOCORI DI OGNI CROMATIDIO FRATELLO, TENDONO A STRATTONARE QUESTI ULTIMI IN DIREZIONI OPPOSTE (AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA). QUANDO SI RAGGIUNGE UN EQUILIBRIO TRA QUESTE FORZE AGENTI IN DIREZIONI OPPOSTE, I CROM. SARANNO DISPOSTI IN PIASTRA METAFASICA!

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50 ANAFASE DOPO CHE, ATTRAVERSO UN ENNESIMO CHECKPOINT,, LA CELLULA SI E ASSINCERATA CHE LA DISPOSIZIONE DEI CROMOSOMI A LIVELLO DELLA PIASTRA METAFASICA E CORRETTA, VIENE ATTIVATO IL COMPLESSO MULTIPROTEICO APC (ANAPHASE PROMOTING COMPLEX) MEDIANTE FOSFORILAZIONE! TRAMITE QUESTO COMPLESSO LE COESINE CHE TENGONO INSIEME I CROMATIDI FRATELLI DI CIASCUN CROMOSOMA VENGONO DEGRADATEE CIASCUNO DI ESSI MIGRA AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA. NEL CONTEMPO LA CICLINA B VIENE DEGRADATA (SEMPRE DA APC), IN MODO TALE CHE L ATTIVITA CDK VIENE INIBITA!

51 TELOFASE ALL INIZIO DELLA TELOFASE OGNI CROMATIDIO FRATELLO E GIA STATO TRASPORTATO ALLE DUE OPPOSTE REGIONI DELLA CELLULA. SI RIFORMA L INVOLUCRO NUCLEARE MEDIANTE DE-FOSFORILAZIONE DELLA LAMINA NUCLEARE ED I CROMOSOMI INIZIANO A DECOMPATTARSI. ANCHE GLI ALTRI ORGANULI CELLULARI CHE SI SONO EQUAMENTE DISTRIBUITI AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA INIZIANO A RIORGANIZZARSI!

52 CITOCHINESI NELLA CITOCHINESI L AZIONE CONTINUA DELL ANELLO CONTRATTILE PROVOCA LA SEPARAZIONE IN DUE DEL CITOPLASMA CHE FISSA LA FORMAZIONE DI DUE NUOVE CELLULE.

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55 MEIOSI NEGLI ORGANISMI EUCARIOTICI CHE SI RIPRODUCONO SESSUALMENTE, I GAMETI DEVONO CONTENERE UNA SOLA COPIA DEL CORREDO CROMOSOMICO (DA 2n AD n)! LA MEIOSI INTERESSA PROPRIO LE CELLULE DELLA LINEA GERMINALE ED ENTRA IN GIOCO DURANTE LA GAMETOGENESI!

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58 L INTERO PROCESSO PUO ESSERE DIVISO IN DUE FASI: i) PRIMA DIVISIONE MEIOTICA (MEIOSI I): E UNA DIVISIONE RIDUZIONALE; ii) SECONDA DIVISIONE MEIOTICA (MEIOSI II) E UNA DIVISIONE EQUAZIONALE. LA MEIOSI HA TEMPI MOLTO PIU LUNGHI DELLA MITOSI (NELLA NOSTRA SPECIE DURA 24 GIORNI NEL MASCHIO E DECENNI NELLA FEMMINA)

59 n - indica la ploidia c - indica il contenuto di DNA I Meiosi II Meiosi 2n 2c 1n 2c 1n 1c 1 cellula 2 cellule 4 cellule

60 MEIOSI I - PROFASE LA PROFASE DELLA MEIOSI I E MOLTO LUNGA E SI POSSONO DISTINGUERE LE SEGUENTI SOTTOFASI: i) LEPTOTENE; ii) ZIGOTENE; iii) PACHITENE; iv) DIPLOTENE; v) DIACINESI.

61 PROFASE LEPTOTENE E ZIGOTENE LA FASE INIZIALE DELLA PROFASE I MEIOTICA RICORDA LA PROFASE MITOTICA: I CROMOSOMI SI INIZIANO A COMPATTARE, E L INVOLUCRO NUCLEARE SI FRAMMENTA. UNA DIFFERENZA PERO E MOLTO IMPORTANTE: I CROMOSOMI OMOLOGHI (DICROMATIDICI) SI APPAIANO A FORMARE STRUTTURE NOTE COME TETRADI!

62 PROFASE PACHITENE DURANTE QUESTA FASE VIENE A FORMARSI UN COMPLESSO MULTIPROTEICO NOTO COME COMPLESSO SINAPTONEMALE. TALE COMPLESSO FAVORISCE IL CROSSING OVER, SCAMBIO DI MATERIALE GENETICO FRA I CROMATIDI NON FRATELLI DI CROMOSOMI OMOLOGHI!

63 PROFASE DIPLOTENE IL COMPLESSO SINAPTONEMALE SCOMPARE ED I CROMOSOMI OMOLOGHI, PUR TENDENDO A SEPARARSI, RIMANGONO UNITI IN PROSSIMITA DELLE ZONE DOVE E AVVENUTO IL CROSSING OVER (CHIASMI)! SU DI UNA TETRADE POSSONO VERIFICARSI PIU CHIASMI (NELL UOMO SE NE OSSERVANO IN MEDIA 2 O 3 PER TETRADE).

64 PROFASE DIACINESI CON LA DIACINESI SI CONCLUDE LA PROFASE E SI ATTUA IL PASSAGGIO ATTRAVERSO LA METAFASE I. DURANTE LA DIACINESI I CROMOSOMI SI CONDENSANO ULTERIORMENTE, I NUCLEOLI SCOMPAIONOE SI CONCLUDE L ORGANIZZAZIONE DEL FUSO. IMPORTANTI DIFFERENZE CON LA MITOSI SONO: i) ALLINEAMENTO DI COPPIE DI CROMOSOMI OMOLOGHI IN PIASTRA METAFASICA; ii) SOLO UNO DEI DUE CENTROMERI E LEGATO ALLE FIBRE DEL FUSO; iii) LE COESINE VENGONO DEGRADATE SOLO IN MEIOSI II.

65 02_11.jpg Preparazione del complesso di assemblaggio I cromosomi omologhi iniziano ad appaiarsi si formano i bivalenti o tetradi Avviene il crossing-overover Gli omologhi iniziano a separarsi ma restano uniti nei punti in cui è Avvenuto il crossing-overover Si visualizzano i chiasmi I bivalenti diventano più contratti

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68 MEIOSI II CON LA SECONDA DIVISIONE MEIOTICA, A PARTIRE DALLE DUE CELLULE APLOIDI CON CROMOSOMI DICROMATIDICI, SI FORMANO QUATTRO CELLULE APLOIDI CIASCUNA CON UN SET COMPLETO DI CROMOSOMI MONOCROMATIDICI! IN QUESTA FASE DELLA MEIOSI VENGONO RIPERCORSE LE STESSE IDENTICHE TAPPE DELLA MITOSI. NOTA: DURANTE L OOGENESI LA DIVISIONE MEIOTICA VIENE MOMENTANEAMENTE BLOCCATA IN METAFASE II PER POI RIPRENDERE E COMPLETARSI DOPO CHE LA CEL= LULA UOVO E FECONDATA!

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70 IL SIGNIFICATO BIOLOGICO DELLA MEIOSI: LA VARIABILITA GENETICA LA DIVERSITÀ DEI GAMETI PRODOTTI DA UN INDIVIDUO E PRINCIPALMENTE DOVUTA A: 1) CROSSING-OVEROVER 2) ASSORTIMENTO INDIPENDENTE L UNIONE DEI CORREDI GENOMICI DI DUE GAMETI GENERA DUNQUE UN INDIVIDUO (ZIGOTE) UNICO ED IRRIPETIBILE.

71 ASSORTIMENTO INDIPENDENTE IN ANAFASE I

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74 NELL UOMO IL SOLO ASSORTIMENTO INDIPENDENTE PUO DETERMINARE LA FORMAZIONE DI 2^23 23 (DUE POSSIBILI ORIENTAMENTI AI DUE POLI DEL FUSO, IL TUTTO ELEVATO AL NUMERO APLOIDE DI CROMOSIMI) ( ) DIVERSE COMBINAZIONI DI DISTRIBUZIONE DEI CROMOSOMI MATERNI E PATERNI NEI GAMETI

75 A QUESTO SI AGGIUNGA LA VARIABILITA DETERMINATA DAL CO. E PRATICAMENTE IMPOSSIBILE CHE, A MENO DEI GEMELLI MONOZIGOTI, VENGANO A COSTITUIRSI DUE INDIVIDUI IDENTICI PER CASO.