Controle do Ciclo Celular

Prévia do material em texto

Controle do Ciclo Celular
Ciclo celular normal é composto por: interfase e divisão
Interfase: G1, S e G2
Fases G1 e G2:monitoramento do ambiente interno e externo. Presença de nutrientes necessários para todas as células. 
Final de G1:comprometimento irreversível com a divisão celular
Final de G2:monitoramento do ambiente interno principalmente
Fase S: síntese de DNA-duplicação dos cromossomos
Divisão: divisão nuclear(até telófase) + divisão do citoplasma (citocinese-final da telófase) 
Importância
É a única maneira de formar uma nova célula. Somos produtos de repetidos ciclos de crescimento e divisão celular
Cada tipo celular leva um tempo para completar um ciclo celular. Ex: epitélio intestinal-12 horas, hepatócito – 1 ano. 
Algumas células não se dividem: musculo cardíaco, neurônios. 
OBS: células embrionárias em clivagem não seguem o padrão de divisão (G1→ S→ G2→ divisão) porque não tem fases G1 e G2 e por isso, forma células cada vez menores. 
Ciclo Celular
- duplicação de: DNA, organelas e macromoléculas
- segregação de cromátides-irmãs durante a mitose
- formação de duas células 
Sistema de Controle do Ciclo Celular: é um controle molecular que garante que todos os passos ocorram de forma correta → rede de proteínas reguladoras que coordena eventos do ciclo celular. São como ”interruptores” que desencadeiam eventos de maneira completa e irreversível. Uma vez que se inicia a fase, não tem como voltar a fase anterior
 Controladores do ciclo celular
Se as condições extracelulares são desfavoráveis, como ausência de mitógenos e nutrientes → célula entra em G0 e aguarda receber mitógenos adequados para se dividir ou nutrientes. Os hepatócitos ficam em G0, quando ocorre uma lesão entram no ciclo.
As células geralmente ficam em G0 por dias ou semanas, mas algumas células permanecem para sempre: neurônios e musculares cardíacas – G0 irreversível 
Pontos de verificação
São pontos em que a célula verifica se está tudo certo com aquela fase
Final de G1:
-checa se o meio externo é favorável para a divisão celular: presença ou não de mitógenos e nutrientes para as novas células.
- é o ponto de Início ou Start
- fundamental para a célula decidir se vai entrar ou não no ciclo
- é irreversível
Entre G2 e M:
- já ocorreu duplicação de DNA
- a célula verifica se o DNA foi duplicado, se os danos de duplicação foram reparados
Metáfase → Anáfase:
- na anáfase ocorre separação das cromátides irmãs e antes de entrar nessa fase a célula verifica se todos os cromossomos estão ligados de forma apropriada ao fuso mitótico
OBS: os pontos evitam que cada etapa da divisão celular se inicie ates que anterior tenha terminado. Garante também que os erros cometidos sejam corrigidos.
Quando os pontos falham, pode ocorrer início de um câncer. 
Proteínas principais que regulam o ciclo celular
- cinases dependentes de ciclinas – CDKs
Fosforilam proteínas-alvos envolvidas no ciclo celular.
- a CDK só tem atividade de fosforilação da proteína alvo se estive associada a uma ciclina → formam Complexo Cdk-Ciclina
- para cada do ciclo há uma ciclina especifica: para entrar no ciclo, para passar de uma fase para outra, para o fim do ciclo
- ao longo do ciclo celular: 
Níveis de ciclina→ mudam
Níveis de CDKs→ constantes
Não tendo ciclina, a CDK não tem atividade quinase e por isso, a célula altera os níveis de ciclinas.
- para ter um controle maior, o complexo Cdk-Ciclina recebe fosfato em 2 sítios ativos diferentes: sitio ativador e sitio inibidor. Para ser ativada, o fosfato da região inibidora tem que ser retirado.
- a enzima CKA (cinase ativadora de Cdk) adiciona fosfato no sitio ativador → quinase ativadora
- a enzima Wee1 adiciona fosfato no sitio inibidor → quinase inibitória
- a fosfatase Cdc25 retira o fosfato do sitio inibidor e ativa o complexo Cdk-Ciclina → fosfatase ativadora
- enzimas CKI inibem complexo Cdk-Ciclinas
OBS: a atividade das CDKs pode ser regulada pela degradação da ciclina→ ubiquitinação de ciclinas marcam a proteína para a degradação em proteossomas. Se degrada ciclina, a CDK não tem atividade sozinha mesmo tendo o sitio ativo ativador fosfatado. 
Inibição do ciclo: CKI e ubiquitinação de ciclina
 
Diferentes complexos CDK-Ciclina acionam diferentes etapas do ciclo celular 
Ciclina S: aumentando a concentração na fase G1 para chegar na fase S estar na concentração adequada.
Ciclina M: vai aumentando sua concentração na fase G2 para estar em concentração máxima na fase M
No meio da mitose, a concentração de ciclinas caem, são degradadas por ubiquitinação. Isso ocorre para a célula sair do ciclo.
Existem ciclinas especificas para cada evento do ciclo celular:
Ciclinas de G1 e ciclinas G1/S: promovem a entrada no ciclo celular
Ciclinas da fase S: acionam a fase S
Ciclinas M(mitóticas): iniciam os eventos da mitose (inativadas durante a anáfase)
CDKs são inibidas :
-Em G1: DNA danificado e meio extracelular desfavorável
-Em S ou G2: DNA danificado ou replicado de forma incorreta
-Em M: cromossomos ligados de forma imprópria ao fuso mitótico
Fase G1
G1-ciclinas:
ativam CDKs em G1
formam o complexo G1-Cdk
Se a célula quer se dividir ela precisa de fatores de transcrição disponíveis que transcrevem ciclinas para ela se dividir. Se a célula for ficar em interfase mais tempo, os fatores de transcrição ficam bloqueados. 
Quando a célula vai se dividir, a ciclina G1 aumenta a concentração e a célula libera fatores de transcrição E2F que vão transcrever a ciclina G1/S e então, passar para a fase S. 
G1-CDK fosforila e inativa a proteína Rb
↓
Liberação do fator de transcrição E2F
↓
Transcrição de genes que codificam ciclinas G1/S e ciclinas S
Degradação de G1-Cdk→desfosforilação da Rb e ela volta a ser ativa
Na fase G1, ocorre formação do complexo pré-replicativo na origem de replicação (onde a DNA polimerase reconhece o inicio da replicação). Só será replicado o material genético que tiver esse complexo. Na fase G1 ocorre essa preparação para a fase S. A ciclina G1 estimula a formação desse complexo.
Ciclina G1/S:
ativam Cdk no final de G1: formam o complexo G1/S-Cdk
auxiliam a desencadear a progressão do START
comprometimento de entrada no ciclo celular
verificação da replicação do DNA
induz a duplicação do centrossomo
Quando o DNA está lesado, a proteína p53 é ativada e induz a transcrição de uma CKI, que se liga num complexo G1/S-Cdk e interrompe o ciclo celular.
Uma pessoa com mutação no gene da p53, a proteína não reconhece DNA danificado e por isso, ocorre maior propensão a formar tumores.
Quando não há dano de DNA, G1/S-Cdk induz a duplicação do centrossomo (centro organizador de microtúbulos)
Para estimular a célula a passar para fase S, a ciclina S fica inativa, com altas concentrações de G1/S-Cdk faz com que a proteína inibitória seja clivada e então a ciclina S consegue exercer seu papel
Fase S
estimula a duplicação dos cromossomos
formação do complexo S-Cdk
desmontagem do complexo pré-replicativo feito pela G1-Cdk
Ciclina S reconhece o ponto do complexo pré-replicativo e estimula a duplicação dos cromossomos.
A desmontagem do complexo pré-replicativo feito pela ciclina S para que o material genético não seja replicado mais de uma vez.
No final da duplicação, há duas cromátides-irmãs que precisam ficar próximas para que não ocorra erros no DNA. Para ficarem juntas, na fase S ocorre a formação de coenzimas que unem as cromátides, o processo é induzido pela ciclina S 
Células que não tem esse complexo de coenzimas apresentam problemas na separação das cromátides
Fase M
M-ciclinas:
estimulam a entrada na mitose no ponto de verificação G2/M
formação do complexo M-Cdk
M ciclina se liga a Cdk, o sitio inibidor tem que ser retirado o fosfato pela Cdc25 e então M-Cdk fica ativa. Essa ativação só ocorre no final de G2, pode ate ter ciclina M antes da fase M, mas ela só é ativada no momento certo de entrada na mitose
 Ativação súbita das M-Cdk:
-montagem do fuso mitótico
-desintegração do envelope nuclear- ligação dos microtúbulos do fuso com cromátides-irmãs
-desencadeia condensação cromossômica 
Prófase: condensação do material genético é feito por condensinas que são fosforiladas pela M-Cdk
Pró-Metáfase: desestruturação do envoltório nuclear e ligação das fibras do fuso aos cromossomos ocorre porque a M-Cdk fosforila proteínas especificas.
-fosforilação de nucleoporinas para desfazer o envoltório 
- fosforilação das laminas nucleares para desestruturar o núcleo
Metáfase: cromossomos na placa metafásica devido fosforilação de proteínas especificas pela M-Cdk
Anáfase: se nesse último ponto de checagem estiver tudo certo, ocorre desestruturação das coenzimas para que as cromátides irmãs sejam separadas. 
- complexo APC (complexo promotor de Anáfase): garante que a célula saia da metáfase e entre em anáfase. É uma ubiquitina ligase (marca proteínas com ubiquitina). 
Ubiquitina a M-Cdk e com isso, sinaliza a saída do ciclo celular
Ubiquitina a securina, o que libera a separasse, degradando as coenzimas
- Cdc20 ativa o APC 
- se não tiver todos os cromossomos ligados a fibra do fuso, Cdc20 não é ativado e não ativa o APC
- se houver uma falha nisso, ocorre uma disjunção errada dos cromossomos
Telófase: ocorre devido a ubiquitinação da M-Cdk pelo APC, o que garante restruturação do núcleo 
APC permanece ativado, degradando ciclina para que a célula permaneça em interfase. Quando ocorre degradação do APC, G1-Cdk começa aumenta e o ciclo inicia
Citocinese: anel contrátil de actina e miosina que garante separação correta das 2 células
Isabela Matos – T5 – UFMS CPTL