Molekulární mechanismy regulace buněčného cyklu - MB150P84

• Anglický název: The molecular mechanisms of the cell cycle regulation
• Český název: Molekulární mechanismy regulace buněčného cyklu
• Zajišťuje: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: MUDr. Libor Macůrek, Ph.D.
• Vyučující: RNDr. David Drutovič, Ph.D.; MUDr. Libor Macůrek, Ph.D.

Anotace

Cílem kurzu je seznámit posluchače s molekulárními mechanismy kontroly buněčného cyklu somatických buněk. Pozornost je věnována především regulaci přechodu mezi jednotlivými fázemi buněčného cyklu, mitozy a cytokineze se zaměřením na signální dráhy ovlivňujících aktivitu cyklin dependentních kináz a dalších signálních molekul. Důraz je kladen rovněž na porozumění mechanismů udržujících stabilitu genomu a jejich poruch vedoucích k nádorové transformaci a dalším onemocněním. Část kurzu je věnována porovnání rozdílů mezi mitozou somatických buněk a meiotickou maturací oocytů. Posluchači se seznámí s nejnovějšími trendy v problematice kontroly buněčného dělení včetně nových metodických postupů používaných pro studium buněčného cyklu.

Poslední úprava: Macůrek Libor, MUDr., Ph.D. (20.01.2026)

Literatura

Studentům budou dostupné aktuální verze přednášek. K dalšímu studiu budou doporučeny vybrané přehledné články, případně monografie The Cell Cycle: Principles of Control, David O. Morgan (New Science Press, 2007, ISBN: 0199206104).

Poslední úprava: Šebková Nataša, RNDr., Ph.D. (03.05.2021)

Požadavky ke zkoušce

Zkouška je ústní. V případě změny epidemiologických opatření se ústní zkouška může konat vzdáleně pomocí platformy zoom.

Poslední úprava: Macůrek Libor, MUDr., Ph.D. (08.10.2021)

Sylabus

Téma 1: Obecné principy buněčného cyklu a metody jeho studia
Přehled jednotlivých fází buněčného cyklu a kontrolních bodů.
Spojitost mezi replikací DNA, centrosomem a genomovou integritou.
Mechanismus regulace CDK kináz.
Inhibitory CDK kináz
Experimentální přístupy studia buněčného cyklu v savčích buňkách

Téma 2: Regulace G1/S přechodu
Regulace G1/S přechodu.
Kontrola transkripce v průběhu buněčného cyklu
Regulace a význam exprese cyklinů D pro průchod buněčným cyklem.
Restrikční bod a jeho umístění v buněčném cyklu.

Téma 3: DNA replikace a replikační stres
Licencování DNA. Zahájení replikace (firing).
Role CDKs v regulaci DNA replikace.
Vizualizace DNA replikace v živých buňkách.

Vztah mezi licencováním DNA a vstupem do S-fáze: Replikační licenční restrikční bod.

Replikační stres

Téma 4: Mitoza - vstup do mitozy a organizace mitotického vřeténka
Jednotlivé fáze mitózy.
Oragnizace mitotického vřeténka
Průběh a regulace CDK1 aktivity během mitózy.
Role Aurora kinázy A a PLK1 v mitóze.

Téma 5: Mitoza - Segregace chromosomů v průběhu anafáze a cytokineze
Anafázní kontrolní bod (SAC)
APC komplex
Role Aurora kinázy B během mitózy.
Segregace chromosomů a cytokineze
Aneuploidie a chromosomální nestabilita

Téma 6: Buněčná odpověď na poškození DNA
Kontrolní body buněčného cyklu
Signalizace rozpoznání dvouřetězcových DNA zlomů.
Odpověď na poškození DNA v různých fázích buněčného cyklu
Oprava DNA zlomů v průběhu mitózy.

Téma 7: Osud buňky po poškození DNA
Genomová nestabilita
Buněčná smrt a senescence jako ochrana před rozvojem nádorů
Transformace buňky a vznik nádorů
Nestabilita genomu jako achilova pata v léčbě nádorů

Téma 8: Regulace meiotického buněčného cyklu oocytů
Homologní rekombinace a význam pro segregaci chromosomů.
Zastavení buněčného cyklu při vývoji oocytů.
Průběh CDK1 aktivity během meiotického zrání oocytů.
Segregace chromosomů v meióze.
Signalizace profáze I bloku u oocytů.
Signalizace metafáze II bloku u oocytů.
Znovuzahájení meiózy u oocytů.
Výstavba dělícího vřeténka a asymetrické buněčné dělení v meióze I oocytů.
Defekty v segregaci chromosomů v oocytech.
Oplození u savců z pohledu buněčného cyklu.

Poslední úprava: Šebková Nataša, RNDr., Ph.D. (04.05.2021)

Výsledky učení

Po úspěšném absolvování předmětu bude student schopen:

1. Popsat a vysvětlit jednotlivé fáze buněčného cyklu, jejich kontrolní body a jejich význam pro udržení stability genomu.
   (Zapamatování – Porozumění)
2. Vysvětlit vztah mezi replikací DNA, centrosomem a stabilitou genomu a interpretovat důsledky jejich poruch.
   (Porozumění – Analýza)
3. Popsat a analyzovat mechanismy regulace CDK kináz včetně role jejich inhibitorů v řízení buněčného cyklu.
   (Porozumění – Analýza)
4. Vysvětlit molekulární mechanismy regulace G1/S přechodu, včetně významu cyklinů D, restrikčního bodu a regulace transkripce v průběhu buněčného cyklu.
   (Porozumění – Analýza)
5. Popsat a analyzovat procesy licencování DNA a zahájení replikace a vysvětlit roli CDK kináz v regulaci vstupu do S-fáze.
   (Porozumění – Analýza)
6. Definovat a vyhodnotit pojem replikačního stresu a interpretovat jeho dopady na průběh buněčného cyklu a stabilitu genomu.
   (Porozumění – Hodnocení)
7. Popsat jednotlivé fáze mitózy a analyzovat organizaci mitotického vřeténka a regulaci CDK1, Aurora kinázy A a PLK1 během mitotického vstupu.
   (Porozumění – Analýza)
8. Vysvětlit a analyzovat mechanismy segregace chromosomů během anafáze a cytokineze, včetně funkce SAC, APC komplexu a Aurora kinázy B.
   (Analýza)
9. Vyhodnotit příčiny a důsledky aneuploidie a chromosomální nestability v kontextu buněčného cyklu a nádorového bujení.
   (Hodnocení)
10. Popsat a porovnat buněčné odpovědi na poškození DNA v různých fázích buněčného cyklu a vysvětlit mechanismy opravy DNA zlomů, v průběhu interfáze a mitózy.
    (Porozumění – Analýza)
11. Analyzovat možné osudy buňky po poškození DNA (oprava, senescence, buněčná smrt, transformace) a diskutovat genomovou nestabilitu jako terapeutický cíl v léčbě nádorů.
    (Analýza – Hodnocení)
12. Popsat a vysvětlit regulaci meiotického buněčného cyklu oocytů, včetně homologní rekombinace, bloků meiózy, regulace CDK1 aktivity, segregace chromosomů a jejich významu pro oplození u savců. (Porozumění – Analýza)
13. Porozumět a vysvětlit řadu experimentálních postupů využívaných ke studiu buněčného cyklu, včetně mikroskopických technik, průtokové cytometrie a cílené editace genů na úrovni buněk i modelových organismů (Porozumění – Analýza)

 

Poslední úprava: Macůrek Libor, MUDr., Ph.D. (20.01.2026)