Resumo - Neoplasias e Ciclo Celular

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Renata Bittar Medicina UNIT 
 
NEOPLASIAS E CICLO CELULAR 
 
- Ao longo do ciclo celular, existem 
momentos, denominados pontos de 
checagem (“checkpoints”), em que 
mecanismos celulares avaliam as 
condições da célula, antes de iniciar a fase 
seguinte. É nesses pontos que a célula 
“decide” se completa a divisão ou se 
interrompe o processo e, dependendo 
das condições, a alternativa pode ser até 
a apoptose (morte celular programada) 
que leva uma célula danificada ao suicídio. 
 
- Nessas interrupções, são feitos reparos 
em DNAs eventualmente danificados, 
evitando que moléculas lesadas sejam 
duplicadas e transmitidas às células-
filhas. 
 
- Estudos recentes, feitos com células de 
mamíferos, detectaram uma proteína 
denominada p53, que participa da 
interrupção do ciclo celular. Foi constatado 
que essa proteína é produzida em 
grande quantidade sempre que 
moléculas de DNA são danificadas. 
 
- No caso de esses danos serem muito 
grandes, essa proteína ativa a apoptose 
da célula danificada. Se a proteína p53 
não funcionar corretamente, células com o 
DNA danificado podem se multiplicar e se 
transformar, eventualmente, em células 
cancerosas. 
 
- Assim sendo, o câncer não é mais 
frequente graças à proteína p53, que 
desencadeia a apoptose das células 
portadoras de DNA lesado, as quais 
poderiam originar tumores malignos. 
 
- Em 50% dos tumores humanos, observa-
se mutações no gene que codifica essa 
proteína. 
 
- O principal ponto de checagem, 
denominado Ponto de Restrição (ponto 
de checagem G1), indicado na figura 
abaixo pelo número 1, ocorre no final do 
período G1, antes de iniciar o período S. 
 
- Nesse momento, a célula verifica, 
fundamentalmente, se o tamanho que 
atingiu está adequado, se o meio 
extracelular se encontra ideal à 
proliferação e se o DNA não está 
danificado. 
 
-Se as condições não estão adequadas, 
o ciclo celular não prossegue, e a célula 
assume um estado 
pausado ou quiescente denominado G
0, em vez de seguir para o período S, 
podendo permanecer nesse estado por 
longo tempo sem se dividir. 
 
- Estando as condições ideais, a célula 
entra na fase S e, em seguida, no 
período G2. Nesse período, um pouco 
antes de a célula iniciar a divisão 
(indicado na figura pela letra M), ocorre 
um outro ponto de checagem (ponto de 
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checagem G2), indicado na figura 
número 2, no qual tem lugar nova 
verificação quanto ao crescimento da 
célula e à correta replicação do DNA. 
- Tendo havido crescimento adequado e 
correta duplicação do DNA, tem início a 
divisão celular. 
- Se, por outro lado, as condições não são 
satisfatórias, a prófase não é iniciada, e a 
divisão não se processa. 
- Um terceiro ponto de checagem, 
denominado ponto de checagem da 
mitose, indicado na figura pelo número 3, 
ocorre durante a divisão celular, entre o 
término da metáfase e o início da 
anáfase. 
- Ele tem por objetivo detectar defeitos 
na formação do fuso mitótico (fuso de 
divisão ou acromático) e na adesão dos 
cinetócoros aos microtúbulos. 
- Dessa forma, as células só entram em 
anáfase, via de regra, quando todos os 
cinetócoros se encontram perfeitamente 
ligados aos microtúbulos do referido fuso. 
 
 
 
 
 
 
Durante o ciclo celular, enzimas e 
proteínas devem ser ativadas e 
desativadas em determinadas fases... 
 
CICLINAS 
- São proteínas reguladas através de 
ciclos de síntese e degradação = 
UBIQUITINAÇÃO. 
 
 
 
 
 
G1 S G2 M 
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CDK e CDI 
- Cinases dependentes de Ciclina e forma 
os COMPLEXOS CICLINA-CDK. 
- Complexo estimula a síntese de mais 
complexos. 
- As ciclinas sozinhas não conseguem 
ativas a CDK. 
- A CDK precisa sofrer processos de 
fosforilação e desfosforilação em sítios 
específicos para se tornar ativa, através 
da ligação com as Ciclinas. 
- Fosforilação = realizada por cinases. 
-Desfosforilação = realizada por 
fosfatases. 
 
 
Se o complexo ciclina-CDK é necessário 
para a progressão do ciclo celular, como 
parar o ciclo celular em alguma fase? 
 
- Através da inibição das CDKs pelas 
CKIs/p53, que pode ocorrer na presença 
de dano celular ou alterações ambientais 
desfavoráveis. 
- É um mecanismo citoprotetor e 
citostático. 
 
- Os inibidores de CDK são as principais 
proteínas efetores da parada do ciclo 
celular. 
Quais são as mutações encontradas nos 
cânceres? 
 Superexpressão de Ciclinas 
 Redução de CDKi 
 
- Consequência disso: as células “burlam” 
a parada do ciclo celular. 
- As Ciclinas estão associadas à 
RESISTÊNCIA TUMORAL e 
FORMAÇÃO DE METÁSTASES. 
- Os níveis tumorais de ciclinas são um 
fator prognóstico. 
- As Ciclinas e as CDKs são os alvos 
terapêuticos para diminuir a sua atividade, 
aumentar a sua degradação e diminuir a 
sua atividade. 
- As CDKs, através da ligação com as 
Ciclinas, atuam no ciclo celular de várias 
formas: 
 Desmantelamento da membrana 
nuclear 
 Condensação da cromatina 
 Indução da replicação do DNA 
 Montagem dos fusos mitóticos 
- A transição entre as fases do ciclo celular 
é regulada por diferentes complexos 
ciclina/CDK 
- A proteína CDK1 regula a mitose. 
- Os checkpoint regulam a ação das 
CDKs. 
 
 
 
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PONTOS DE CHECAGEM E 
PROTEÍNAS 
 
O primeiro ponto de controle vem logo 
após o ponto de restrição ainda em G1. 
Em linhas gerais, pode-se dizer que este 
ponto de controle possui três funções: 
 
1) verificar as condições do meio, 
buscando fatores externos que induzam o 
progresso do ciclo celular (como o Fator 
de Crescimento Epitelial, por exemplo) 
 
2) conferir se a célula já cresceu o 
suficiente 
 
3) revisar o material genético em busca de 
possíveis danos. Este ponto é controlado 
principalmente pelo meio e depende da 
capacidade de indução que este exerce³. 
 
Estão envolvidas diretamente neste 
ponto de controle as proteínas do 
complexo CDK2-Ciclina E que foram 
sintetizadas ainda no decurso do Ponto de 
Restrição. Logo após a mitose aumenta a 
expressão da ciclina E, esta ciclina se 
unirá à CDK 2 formando o complexo ativo 
conhecido como Fator Promotor da Fase 
S (FPS)5. 
 
FPS só é ativo sobre cromossomos pré-
replicativos, chamados assim por 
possuírem sobre cada origem de 
replicação um complexo multiproteico 
chamado Pre-Replicativo. Este complexo 
é composto pelo Complexo de 
Reconhecimento de Origem de 
Replicação (ORC) e pela proteína Cdc6, 
que insere sobre as origens de replicação 
as proteínas de manutenção de 
minimicrossomos (MCM). 
 
As origens de replicação sobre cada laço 
de cromatina se caracterizam por possuir 
uma sequência comum denominada 
Sequência de Replicação Autônoma 
(ARS)5. 
A velocidade de progressão através da 
fase G1 é determinada por um balanço 
entre CDKs e CDIs. Em um determinado 
ponto, na fase G1 pré-R, a atividade do 
complexo ciclina D-CDK4/6 é suficiente 
para ultrapassar os efeitos inibitórios dos 
guardiões p16, p21 e p27, levando a 
hiperfosforilação da proteína Rb e à 
dissociação do complexo Rb-E2F. 
 
O E2F liberado estimula a expressão de 
c-myc e induz as ciclinas E e A, que 
também podem ser induzidas por myc. À 
medida que a célula entra em S, o nívelde 
ciclina E diminui assim a célula completa 
essa fase (S). 
Os freios moleculares envolvidos neste 
ponto de controle são p53 (um fator de 
transcrição) e p21 (uma CIP). O p53 é um 
dos mais conhecidos supressores 
tumorais, geralmente se encontra dentro 
da célula, porém é muito instável porque 
fica unido a uma outra proteína chamada 
Mdm2, que funciona como um marcador 
para que p53 se degrade. 
Mas havendo uma lesão no material 
genético, enzimas específicas entram em 
ação para separar a Mdm2 do p53. 
Separado de seu marcador, p53 não se 
degrada e permanece na célula, 
aumentando assim a sua concentração, 
isso estimula a síntese de p21 a qual se 
une a CDK2 e Ciclina E, inibindo então 
a ação deste complexo. A consequência 
dessa cadeia de acontecimentos é a 
parada do ciclo celular em G1. 
Durante as fases G1 e G2 o maquinário 
celular verifica a integridade do material 
genético e, uma vez detectados defeitos 
no DNA, um sinal é disparado a fim de 
manter a célula num estado estacionário 
no qual ela tentará corrigir os erros 
encontrados. 
Esse mecanismo depende da proteína 
p53, sendo ela, por esse motivo, 
considerada a guardiã do genoma. 
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No início do ciclo mitótico, o gene p53, 
através do seu fator de transcrição, ativa 
o gene p21, induzindo à síntese da 
proteína p21. Esta inibe a ação de CDKs 
(quinases dependentes de ciclina), pois se 
une ao complexo CDK2-ciclina, o que 
bloqueia a inativação de Rb e, assim, 
promove a parada do ciclo celular em 
G1, a fim de que o DNA danificado possa 
ser reparado. 
Também o processo de reparo é 
dependente de p53, pois esta proteína é 
responsável pela ativação do gene 
GrowthArrest DNA DamageInducille 
(GADD-45) que atua corrigindo a lesão 
no DNA. Quando o reparo é finalizado, a 
proteína p53 é então degradada pela ação 
de uma outra proteína, a MDM-2, 
codificada pelo gene mouse Double 
minute 2 (mdm-2). 
A p53 se separa do promotor do gene 21, 
que, por consequência deixa de ser 
sintetizado e reduz os seus níveis. Assim 
o complexo cdk2-ciclina volta a sua 
atividade reconduzindo a célula ao ciclo4. 
Uma alternativa de atuação da p53 a 
danos não reparados, caso a via com a 
proteína pRb não esteja intacta, é a 
indução da apoptose (morte celular 
programada). Além disso, p53 também 
promove um check point de S para G2, 
que depende da integridade do domínio C-
terminal do gene. 
Portanto, quando p53 sofre mutações, 
as células com danos no DNA, que por um 
processo de seleção natural favorável, 
podem desencadear a transformação 
maligna, escapam do reparo destes danos 
e de sua destruição, podendo iniciar um 
clone maligno4. 
O nível crescente de FPS no início da 
fase S induz à abertura das origens de 
replicação, ativando as moléculas 
responsáveis pela síntese de DNA e 
induzindo à separação do Complexo Pre-
R do componente Cdc 6p e MCM. 
Dá-se início então à síntese do material 
genético, não sendo mais necessária a 
presença do FPS, sendo degrada a ciclina 
E5. 
 
Controle do ponto de verificação em G2 
No final da mitose ocorre o aumento na 
expressão da ciclina E que ligada a CDK2 
forma o fator promotor da fase S (FPS), 
o qual só é ativo em cromossomos pré-
replicativos. 
O aumento do FPS induz à abertura das 
origens de replicação ativando as 
moléculas responsáveis pela síntese de 
DNA e provocando a separação do 
complexo Pré-replicativo do componente 
CDC6 e MCM (Proteínas de Manutenção 
do Microssoma). Assim se inicia a 
replicação do material genético, não 
sendo mais necessário o complexo 
promotor da fase S que têm o seu 
componente mais frágil, a ciclina E, 
degradado. 
A fase G2 é o segundo momento no qual 
a célula avalia a integridade do material 
genético, aqui já duplicado, e se prepara 
para a mitose. A transição de G2 para M 
requer a formação de um complexo 
CDK1-ciclina B, que constituem o 
chamado Fator de Promoção da Mitose 
(MPF). 
A ativação do complexo MPF depende 
de Cdc25 (uma fosfatase que elimina 
grupos fosfatos inibidores unidos a 
aminoácidos ubicados no sítio chave para 
o funcionamento da CDK). O MPF ativado 
pode então fosforilar uma série de 
substratos como a histona H1envolvida na 
condensação dos cromossomos, 
lamininaubicada na membrana nuclear e 
cuja fosforilação provoca a dissolução do 
envoltório nuclear, entre outros. 
Hoje, sabe--se que este ponto de 
controle só dispara o sinal para esses 
processos se o funcionamento de 
outros genes estiver adequado, ou 
seja, caso o maquinário celular 
verifique a presença de erros no DNA, o 
sinal não é disparado, parando o ciclo 
celular em G2. 
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O ponto de controle metáfase – anáfase 
 
O ciclo celular se dá numa sequência de 
etapas bem definida: primeiro a célula 
duplica o DNA, depois organiza o DNA em 
cromátide irmãs e então divide os 
cromossomos entre as células filhas. 
Entre os períodos G2 da interfase e 
prófase os complexos protéicos MPF 
(Fator de Promoção da Mitose) ativam a 
condensação dos cromossomos, o 
rompimento da carioteca e a formação das 
fibras do fuso de divisão. Para a 
separação correta das cromátides irmãs é 
necessário um delicado equilíbrio de 
processos opostos: a coesão entre as 
cromátides irmãs e as forças de 
separação que as fibras do fuso mitótico 
promovem5. 
O APC (Complexo Promotor da Anáfase) 
é uma ubiquitinaligase essencial tanto 
para o ciclo mitótico quanto para o ciclo 
meiótico. Ele liga cadeias de ubiquitina às 
suas proteínas-alvo funcionando como um 
marcador para proteólise. Ele também 
causa a saída da mitose e pensa-se que 
ele permanece ativo durante toda a fase 
G1. APC controla a degradação de 
proteínas essenciais para a duplicação 
do DNA, sua atividade é diminuída 
antes da entrada na fase S. Sua 
inativação também permite o acúmulo de 
ciclinas mitóticas durante S e G2, e por 
meio disso, habilita a célula para a 
próxima mitose. 
A atividade do MPF é dependente da 
proteína ciclina B, que é sintetizada entre 
o final do período G2 da intérfase e início 
da prófase. Por meio da ação do APC é 
degradado o inibidor da anáfase e logo em 
seguida ocorre também à degradação da 
unidade ciclina B do complexo MPF. Na 
telófase os níveis de ciclina B diminuem e 
a atividade do MPF é baixa. 
Este último ponto de controle se 
encarrega de verificar se todos os 
cromossomos estão unidos ao fuso 
mitótico. Caso detecte a presença de 
cinetócoros que não estejam ligados, ele 
envia um sinal negativo ao sistema de 
controle bloqueando a ativação das 
proteínas envolvidas na separação das 
cromátides irmãs. Inativa, 
especificamente, o conjunto APC-CDC20, 
o que inibe a liberação da separação, 
impedindo que as cromátides irmãs se 
separem até que o sinal desapareça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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