Aula 1 - Ciclo Celular

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GENÉTICA - AULA 1
Os pontos de checagem do ciclo celular e as proteínas que controlam o ciclo.
O ciclo celular é um processo onde tem em síntese a vida da célula e culmina em divisão celular, seja meiose ou mitose. Apresenta inicialmente duas fases: interfase e divisão (M) celular. Posteriormente foi analisada melhor a fase de interfase, se mostrou ali mais três fases: G1, S e G2. A fase S é a de síntese ou duplicação do DNA, e a G é de espera. Ainda tem a fase que chamamos de G0, é uma fase quiescente da célula, então células que não se dividem se encontram nesta fase, e não tem a sua função ainda, como os linfócitos naives, são células que estão em estado G0. Então, pouco gasto de energia, elas estão inativas e não estão se preparando para a divisão. 
Função do ciclo celular: crescimento, multiplicação (renovação celular), diferenciação celular (desenvolvimento embrionário), crescimento tumoral e formação de gametas. 
Na fase G1 a célula está crescendo. Crescendo por quê? E a fase G2? Crescendo de novo. Na fase G2 a célula cresce para se dividir, cresce 50% a mais. Pra na fase M ela se dividir. Quando ela se divide, ela ainda não vai ter todo o tamanho, todo o volume, que a célula normal naquele tecido tem. Então na fase G1 ela cresce também, ao se dividir ela vai ter uns 75% do tamanho dela, e na fase G1 ela ainda vai crescer uns 25% pra alcançar aquele tamanho que é o tamanho normal daquele tipo celular naquele tecido. 
G2: crescendo para se dividir. G1: cresce para ter o volume normal celular. 
Quando uma célula cresce ela não aumenta só o citoplasma em termo fluido, ela aumenta o numero de organelas. 
Se não obedecer um dos pontos de checagem, o ciclo celular fica parado naquela fase. Isso restringe o que? que a célula passe de uma fase para a outra sem ter competência para isso, sem poder fazer isso. O que não acontece com a célula tumoral, ela não respeita os pontos de checagem! O Objetivo dela é passar rapidamente por todas essas fases e logo chegar na fase M. As células tumorais no tecido, enquanto o tecido é coeso, você ve a delimitação e organização, a célula tumoral é espalhada e não tem o mesmo formato. A preocupação dela com a manutenção daquele tecido não existe então ela é desforme. Ela não tem a preocupação de ter a forma, a função celular. Nós temos pontos de checagem sempre de uma fase para outra fase do ciclo celular. 
Tem 3 pontos de checagem: G1 -> S. S-> g2. G2-> M.
Eles checam se a célula tem condições de passar para a outra fase. 
1º Ponto: G1 -> S Em relação as biomoléculas da célula. As biomoléculas serão proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos, água. Se a célula está crescendo, ela está restaurando o volume, o numero de organelas para restaurar a função. Se a ideia dela é essa para que na próxima fase ela possa replicar o DNA dela, ela precisa ter uma nutrição adequada. As organelas são feitas de biomoléculas, o material genético também. Se não houver o aumento citoplasmático, não da para passar para a fase seguinte. 
2º Ponto: S -> G2. Verificação se todo o DNA foi replicado. Todo o DNA precisa ser replicado para se passar para a fase G2. Qualquer lesão no DNA, a célula tenta corrigir essa lesão, ou então a célula é apoptada. Há uma checagem quanto a natureza, a saúde do DNA. Lesões no DNA levam a restrições na passagem de fase, principalmente na fase S.
3º Ponto: G2 -> M. Há o crescimento, diferente da G1. O crescimento na fase G2 é para ela se dividir. Para que quando ocorra mitose a célula tenha o tamanho médio. A função é a preparação para a divisão: Verificação se as fibras do fuso mitótico estão atacadas no cromossomo. 
O ciclo celular recebe estímulos do fator de crescimento que por sua vez estimulam aquele tecido a se proliferar. Quando o tecido tem necessidade. Existem fatores de crescimento específicos pra um determinado tecido e tem uns que agem em diversos tecidos. Não há especificidade pra uma determinada célula. Para célula se dividir ela tem que receber um sinal: Isso é importante para nós entendermos o aparecimento de tumores ou medicamentos que bloqueiam, então existem células que você precisa obrigatoriamente desse sinal para que ela inicie seu crescimento. 
Controlador positivo: Os controladores positivos eles fazem com que o ciclo celular passe de fase, então quando a ciclina e a CDK aparecem no citoplasma, isso significa que essa célula vai passar de uma fase para a outra no ciclo celular. Então nós vamos ter diversas ciclinas e diversas CDKS especificas de uma fase ou de outra fase do ciclo celular. O esquema aqui serve para todas as ciclinas e CDKS. Cada fase vai aparecer uma ciclina e uma CDK mas a interação é a mesma. A CDK é uma proteína mais estável no citoplasma, a ciclina não, ela vem, ela realiza a sua função e depois é degradada. Quando a CDK está sozinha, ela está na sua forma inativa. Agora, a partir do momento em que o ponto de checagem da célula foi respeitado a ciclina aparece no citoplasma. Quando a ciclina se liga a CDK, ela é especifica para a CDK, forma o complexo ativo. A ciclina ainda tem condição de fosforilar a CDK. O que é fosforilar a CDK? Ela consegue colocar um fosfato inorgânico na CDK e nesse momento a gente chama o complexo de altamente ativo. A célula então está pronta para mudar a sua função biológica. Então a partir do momento que você tem ciclina e CDK junto, a célula passa de fase, então a célula passou de G1 pra S, essa ciclina não fica ligada para sempre. Passou de fase a ciclina é destruída, ela é degradada, ela assim como outras proteínas citoplasmáticas também são degradadas pelo proteassoma. Nesse momento, a ciclina foi degradada, CDK volta a ficar sozinha, volta para a sua forma, quando ela se solta ela perde o fosfato. A CDK está sempre presente no citoplasma e a ciclina é produzida no final de cada fase. Há uma CDK para várias ciclinas. A CDK tem um tempo maior no citoplasma. 
Controladores negativos: Função: dar tempo para a célula finalizar aquela fase do ciclo para então conseguir passar de uma fase para a outra. Então enquanto os positivos fazem com que a fase passe, o controlador negativo segura a passagem da fase:
- WEE 1: A proteína WEE 1 quinase coloca mais um fosfato inorgânico na CDK, quando a CDK recebe esse fosfato inorgânico ela passa pra forma inativa e ela fica bloqueada até quando aparecer uma outra proteína a CDC 25 a qual retira o fosfato inorgânico e daí ela volta para a forma altamente ativa, passa de fase, e na sequencia a ciclina é degradada voltando pra forma inativa. Então a ciclina é construída, se liga a CDK, a WEE1 quinase fosforila a CDK e torna complexo inativo. Vai ficar pra sempre inativo? Não. Da um tempo que a célula precisa para recuperar aí o que ela precisa fazer para completar a função que precisa exercer, o que ela precisava fazer como ponto de checagem. O CDC 25 retira o fosfato e aí passa de fase. É um controlador negativo. Quando a célula não consegue cumprir e mesmo assim a ciclina aparece no citoplasma existem outros controles que inativa o complexo. É como se a célula ganhasse um tempo para terminar a sua tarefa. O DNA lesionado aciona isso. Danos no DNA aumentam a quantidade desses controladores no citoplasma, isso foi comprovado. 
- CKI: inibidor de CDK. Observem que os nomes não tem muita lógica. Como que funciona? A CKI interage com o complexo ciclina- CDK e quando ela está interagindo com o complexo, este complexo está na sua forma inativa. Vai ficar pra sempre interagindo com o complexo? Não. CKI se desliga. Quando ela se desliga? Quando o CKI é fosforilado por uma terceira proteína, então ele se solta. E o complexo ciclina CDK volta para a sua forma altamente ativa. A fosforilação serve na maioria das vezes para mudar a conformação tridimensional das proteínas. Então ela sem os fosfatos tem uma afinidade, quando é fosforilado tem outra afinidade. Então não se encaixa mais e se solta. Quando o inibidor interage -> inativo -> inibidor fosforilado -> perde afinidade -> não interage mais -> complexoativo. ---------desenho do caderno---------
PROTEÍNA RB E E2F: essas proteínas são descritas como presentes na fase de G1 para passagem de G1 para S. Temos a proteína RB, e a E2F. Quando a proteína RB fica ligada a proteína E2F o ciclo celular fica parado, bloqueado naquela fase. Então RB juntinho com E2F restringe o ciclo celular daquela fase, no caso G1. Quando RB é fosforilada, ela PERDE a afinidade pela proteína E2F, então ela se solta. Na forma altamente ativa nós vemos que a afinidade aumenta, tinha uma afinidade, quando a ciclina fosforila a CDK a afinidade aumenta. Quando RB é fosforilada a afinidade diminui. Isso prova o que? que a fosforilação modifica a conformação da proteína. E o que é o E2F? é uma molécula que nós chamamos de fator de transcrição. No núcleo não são todas as substancias que passam. É seletivo. Os fatores de transcrição, que na maioria das vezes são formados no citoplasma da célula, eles conseguem passa pelo poro nuclear. É uma das características deles. A partir do momento que eles passam pelo poro nuclear, eles tem acesso ao núcleo. O mais importante é que eles se ligam e ativam a transcrição de proteínas. Todas as células possuem o mesmo genoma, então uma célula do estomago poderia construir um neurotransmissor? Sim. Então a informação você tem, você não tem o estimulo para que aquela informação seja expressa. Então o que E2F faz? Estimula que proteínas daquele genoma sejam transcritas e posteriormente traduzidas e quando você forma proteínas, elas realizam funções. A partir do momento que o E2F tem acesso ao genoma, ele permite/estimula que ele seja transcrito em RNA mensageiro. Então ele estimula, por exemplo, na passagem de G1 para S, ele estimula que seja transcrito DNA polimerase, ligase etc.. Para a função de: replicação. É claro que uma célula x vai ser uma célula x. mas se a função dela era crescer e produzir depende do que ela faz, a partir do momento que estimula a produção de enzimas para a replicação, ela replica o DNA. Então o E2F: proteína que consegue se ligar em local espeficico do genoma e estimular a transcrição e posteriormente a tradução daquelas proteínas espeficicas que existem naquele local do genoma. E com isso eu consigo mudar a característica da célula. A célula que estava em G1, agora ela vai replicar o genoma. E como que eu junto ciclina CDK + RB + E2F? qual que é a função da ciclina e da CDK? Ela fosforila RB. Então quando eu tenho o complexo ciclina-CDK ativo, o complexo vai lá e fosforila RB, ele fosforilado perde a afinidade pelo E2F, E2F solto entra no núcleo e ativa o genoma para a próxima fase. A fase S. Isso tudo pra passar de G1 -> S. 
P53 e P21: Existem proteínas que podem entrar como controladores negativos aí, as P. são proteínas ligadas intimamente com os tumores. Estimulam tumores. DNA danificado, então existiu uma lesão e ele está danificado então precisa parar o que a célula tá fazendo e corrigir. Que proteínas estimulam essa parada no ciclo? A P53 que estimula a P21 que bloqueia o complexo ciclina-CDK. A deficiências nelas estão ligadas ao aparecimento de tumores. Impedem que CDK fosforile RB. Elas agem sinalizando erros no DNA. Então a wee1 e CKI até restringem o ciclo celular, mas por um tempo. P53 e a p21 tem contato direto com o dano/lesão no DNA. Que é a característica de células tumorais. 
RETINOBLASTOMA: o que esse paciente tem? Se eu tenho uma deficiência na proteína RB, eu parto do principio que eu posso não ter RB. Imagina E2F o tempo todo solto: vai estimular a passagem de fase o tempo todo. Agora, eu posso ter uma deficiência onde eu não tenho a falta, mas eu tenho uma diminuição da proteína. Ou posso ter um problema onde a RB tem baixa afinidade, faz com que solte E2F de forma mais fácil. Então as deficiências vão depender da forma que ocorreu. Vocês sabem o que é anemia falciforme? O que ocasiona? Deficiência na hemoglobina. Qual a deficiência dessa proteína? A troca deu um aa. E isso dificulta a função. Então eu não preciso de uma mutação gigantesca. A troca de um único aa na proteína eu já consegui visualizar esse problema.