HÜCRENİN ÇOĞALMASI VE FARKLILAŞIMININ BİYOFİZİĞİ HANDAN TUNCEL İstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı [email protected] G1; presentetik, S; DNA sentez fazı G2; Premitotik, M; mitotik faz. HÜCRE SİKLUSU İNHİBİTÖRLERİ KONTROL NOKTALARI G1/S ve G2/M Hücre siklusu kontrol mekanizmalarındaki defekt Kanser hücrelerindeki genetik bozukluğun ana nedeni Mitoz Kromozom Sayısı Sabit Kalır Kalıtsal Özelliklerin Değişmeden Aktarılmasını Sağlar Mayoz Kromozom Sayısı Yarıya İner Kromozom Sayısının Dölden Döle Sabit Kalmasını Sağlar. Canlılarda Çeşitliliği Sağlar VİDEO:1 GEBELİK DÖNEMLERİ “1” Prediferansiasyon dönemi İlk dönem; implantasyon öncesi Zigotun bölünme dönemidir ve ilaçların etki olasılığı? İkinci dönem; implantasyon sonrası, GEBELİK DÖNEMLERİ “2” Organagenezis dönemi ( embriyonel ) Bu dönemde bir çok organ sisteminde farklılaşma gerçekleşmektedir ve malformasyonların oluşma olasılığının en yüksek olduğu dönemdir. GEBELİK DÖNEMLERİ “3” Histogenezis ve maturasyon dönemi ( fetal ) 8.hf sonrası; organ boyutlarında artış ve fonksiyonel olgunlaşma dönemidir. Birçok organ şekillenmiş olduğu için yapısal malformasyon oldukça enderdir. Fonksiyonel bozukluklar: SSS, göz, genitoüriner sistem, damak ve işitme sistemi. SSS: mikrosefali, mental retardasyon ve davranış bozuklukları VİDEO:2 KÖK HÜCRE •Kendini yenileme sınırsız sayıdadır. •Farklılaşma Tek bir stem hücreden çeşitli hücre gruplarının meydana gelmesidir. Kök hücreler Bölünerek kendini yenileyerek (self-renewal) sayılarını devamlı sabit tutan, kan, karaciğer ve kas gibi özelleşmiş, görev yapan organları oluşturabilen ve farklılaşma yeteneğinde olan primitif nitelikte olan hücrelerdir . *Emin Kansu, Hacettepe T›p Dergisi 2005; 36:191-197 Türleri: a. Totipotent kök hücreler: Sınırsız farklılaşma ve farklı yönlere gidebilme özelliğinde olan kök hücrelerdir. Bu hücreler embriyo, embriyo-sonrası tüm doku ve organlar ile embriyo-dışı membranların ve organların kaynağını oluºturan kök hücre türleri olarak tanımlanır. Bu hücreler embriyo, bütün embriyo-sonrası doku ve organlar ile embriyo-dışı membranları ve organları veren kök hücreleridir. b. Pluripotent kök hücreler: Organizmada birçok dokunun oluşmasına kaynak oluºturan kök hücrelerdir. c. Unipotent kök hücreler: Multipotansiyel kök hücresi ve bu hücrelerin bölünmesi sonucu oluºan ve tek bir yönde farklılaşmak üzere programlanmış bulunan hücrelerdir. *Emin Kansu, Hacettepe T›p Dergisi 2005; 36:191-197 Kök hücrelerin temel yaşam bilimlerinde kullanım alanları a. Memeli organizma hücrelerinin gelişiminde kök hücrelerinin erken dönemlerde değişik hücre türlerine yönlenmelerinin temel mekanizmalarının araştırılması, b. Kök hücrelerinin embriyonun erken dönemlerden itibaren yönlendirilmelerinde rol alan biyolojik süreçlerin açıklığa kavuşturulması, c. Farklılaşma ve yönlenmede rol alan genlerin araştırılması, Günümüzde embriyonik kök hücrelerinin insanlarda kullanımına ait bilgilere internet ortamında ulaşılabilmektedir (www.emcell.com ve www.advancedcell.com). EPİGENETİKTE (SOMATİK KALITIM) ETKİLİ MEKANİZMALAR I- DNA METİLASYONU II- FOSFORİLASYON III- ASETİLASYON IV- UBİQUTİNASYON V- HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEİNLER DNA METİLASYONU - DNA replikasyonunun başlatılması - DNA transkripsiyonunun başlatılması - DNA tamiri - Mutagenezis - İkili sarmal DNA stabilitesinin sağlanması - Lokal mutasyon oranının artırılması - Nükleer parçalanmanın engellenmesi-Kromozom paketlenmesi - Hücre farklılaşması - X-kromozom inaktivasyonu - Gen ekspresyonu - Yaşlanma - Tümör baskılayıcı gen inaktivasyonu ve proto-onkogen aktivasyonu aracılı onkogenezis - Genomun aktif gen ya da kondanse bölgeler şeklinde yapılanması ve yerleşimi - Apoptozis VİDEO:3 “Hücre Çoğalması ve Farklılaşmasında” Biyofiziksel Parametreler: • Kromozom dinamikleri • Hücre bölünmesinde mekanik parametreler • Zar gerginliği • Hücre kinetiği • Hidrostatik basınç