Ciclo Celular

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Ciclo Celular (CC)
1. Visão Geral do Ciclo Celular (CC)
Função básica do CC é duplicar o DNA nos cromossomos e segregar as cópias em duas células-filhas geneticamente idênticas. Esses processos definem as duas principais fases do ciclo celular. 
· Duplicação dos cromossomos: fase S (S de síntese de DNA); 10 a 12 horas; ocupa cerca de metade do tempo do CC de uma célula típica de mamífero. 
· Segregação dos cromossomos e divisão celular: fase M (M de mitose); menos de 1 hora em uma célula de mamífero. Compreende dois eventos principais: 
· Divisão nuclear (mitose) durante a qual os cromossomos copiados são distribuídos em um par de núcleos-filhos; 
· Divisão citoplasmática (citocinese): a célula se divide em duas.
Ao fim da fase S, as moléculas de DNA em cada par de cromossomos duplicados se entrelaçam e são mantidas fortemente unidas por ligações proteicas especializadas. Na prófase, as duas moléculas de DNA são gradativamente desembaraçadas e condensadas em pares de bastonetes rígidos e compactos chamados de cromátides-irmãs, as quais permanecem ligadas por meio da coesão de cromátides--irmãs. Quando o envelope nuclear se desfaz na mitose, os pares de cromátides-irmãs ficam ligados ao fuso mitótico, um gigantesco arranjo bipolar de microtúbulos. As cromátides-irmãs são fixadas a polos opostos do fuso, e, por fim, alinham-se na placa equatorial do fuso na metáfase. A destruição da coesão de cromátides-irmãs, no início da anáfase, separa as cromátides-irmãs, que são puxadas para polos opostos do fuso. O fuso se desfaz e os cromossomos segregados são empacotados em núcleos separados na telófase. Então, a citocinese cliva a célula em duas, de forma que cada célula-filha herde um dos dois núcleos. 
2. O ciclo celular eucariótico geralmente é composto por quatro fases
A maioria das células requer muito mais tempo para crescer e duplicar sua massa de proteínas e organelas do que o necessário para duplicar seus cromossomos e se dividir. 
Para reservar tempo para o crescimento, a maioria dos ciclos celulares possui fases de intervalo – a fase G1 entre a fase M e a fase S, e a fase G2 entre a fase S e a mitose. As fases G1, S e G2 são, em conjunto, chamadas de interfase. Em uma célula humana típica interfase pode ocupar 23 horas de um ciclo celular de 24 horas, com 1 hora de fase M. O crescimento celular ocorre ao longo do ciclo celular, exceto durante a mitose. Os intervalos são mais do que um simples retardo de tempo que garante o crescimento celular, elas dão tempo para que a célula monitore o ambiente interno e externo para assegurar de que as condições são adequadas e os preparativos estejam completos, antes que a célula se comprometa com as principais transformações da fase S e da mitose. G1 é especialmente importante. Sua duração pode variar imensamente, dependendo das condições externas e de sinais extracelulares de outras células. Se desfavoráveis, as células retardam a progressão a G1 e podem entrar em um estado de repouso especializado (G0), no qual podem permanecer por dias, semanas ou anos antes que a proliferação seja retomada. Muitas células ficam permanentemente em G0 até que elas ou o organismo morram. Se as condições extracelulares são favoráveis e os sinais para crescer e se dividir estão presentes, as células no início de G1 ou G0 avançam até um ponto de comprometimento próximo ao fim de G1 conhecido como Início (em leveduras) ou ponto de restrição (em células de mamíferos). Uma vez passado esse ponto, as células se comprometem com a replicação do DNA, mesmo que os sinais extracelulares que estimulam o crescimento e a divisão celular sejam removidos. 
 
3. Sistema de Controle do CC
O sistema de controle do ciclo celular opera de forma muito semelhante a um cronômetro que aciona os eventos do CC em uma sequência determinada. Em sua forma mais simples, o sistema de controle é rigidamente programado para fornecer uma quantidade fixa de tempo para a realização de cada evento do CC. O sistema de controle nas divisões em embriões precoces é independente dos eventos que ele controla, para que seus mecanismos continuem a operar mesmo que esses eventos falhem. Contudo, na maioria das células, o sistema de controle não responde a informações recebidas dos processos que controla. Se algum mau funcionamento impede a conclusão bem-sucedida da síntese de DNA, por exemplo, sinais são enviados ao sistema de controle para retardar a progressão da fase M. Tais atrasos fornecem tempo para a maquinaria ser reparada e também previnem o desastre que poderia resultar se o ciclo seguisse prematuramente ao próximo estágio.
O sistema de controle do ciclo celular tem como base em uma série conectada de interruptores bioquímicos, cada um dos quais inicia um evento específico do ciclo celular. Esse sistema possui muitas características importantes, as quais aumentam tanto a precisão como a confiabilidade da progressão do ciclo celular.
· Os interruptores geralmente são binários (ativo/inativo) e desencadeiam eventos de maneira completa e irreversível. Seria claramente desastroso se eventos como a condensação dos cromossomos ou a desintegração do envelope nuclear fossem iniciados apenas parcialmente ou começados e não completados. 
· O sistema de controle é notavelmente intenso e confiável, em parte devido a mecanismos de reserva e outras características que permitem que o sistema opere de maneira eficiente sob várias condições, mesmo que alguns componentes falhem. 
· O sistema de controle é altamente adaptável e pode ser modificado para se adequar a tipos celulares específicos e para responder a sinais intracelulares ou extracelulares específicos.
Na maioria das células eucarióticas, o sistema de controle controla a progressão do CC em três principais pontos de transição reguladora.
1) Início (ou ponto de restrição) no final de G1, onde a célula se compromete à entrada no ciclo celular e à duplicação dos cromossomos. 
2) Transição de G2/M, quando o sistema de controle dispara um evento mitótico precoce que leva ao alinhamento de cromossomos no eixo mitótico na metáfase. 
3) Transição entre metáfase e anáfase, onde o sistema de controle estimula a separação das cromátides-irmãs, levando à conclusão da mitose e da citocinese. 
Se detecta problemas dentro ou fora da célula, o sistema de controle impede a progressão através de cada uma dessas transições. Se o sistema de controle identifica problemas na realização da replicação de DNA, por exemplo, isso manterá a célula na transição G2/M até que esses problemas sejam resolvidos. Similarmente, se as condições extracelulares não são apropriadas à proliferação celular, o sistema de controle bloqueia a progressão ao Início, impedindo dessa forma a divisão celular até que as condições se tornem favoráveis. 
O sistema de controle depende de proteínas-cinase dependentes de ciclinas (Cdks) ciclicamente ativadas. Os componentes centrais do sistema de controle do ciclo celular são membros de uma família de cinases conhecidas como cinases dependentes de ciclinas. As atividades dessas cinases aumentam e diminuem à medida que a célula avança no ciclo, levando a mudanças cíclicas na fosforilação de proteínas intracelulares que iniciam ou regulam os principais eventos. Um aumento na atividade de Cdk na transição G2/M, por exemplo, aumenta a fosforilação de proteínas que controlam a condensação de cromossomos, o rompimento do envelope nuclear, agrupamento no eixo e outros eventos que ocorrem nas etapas iniciais da mitose.
As mudanças cíclicas na atividade das Cdks são controladas por um complexo arranjo de enzimas e outras proteínas. O mais importante desses reguladores das Cdks são proteínas conhecidas como ciclinas. As Cdks são dependentes de ciclinas para sua atividade: a menos que estejam fortemente ligadas a uma ciclina, elas não têm atividade de cinase. As ciclinas foram originalmente denominadas desse modo porque sofrem um ciclo de síntese e degradação a cada ciclo celular. Os níveis de proteínas Cdk, ao contrário, são constantes. As modificações cíclicas nos níveis das
proteínas ciclinas resultam no agrupamento e ativação cíclicos dos complexos ciclina-Cdk nos estágios específicos do ciclo celular.
Existem quatro classes de ciclinas, cada uma definida pelo estágio do ciclo celular no qual se ligam às Cdks e em que atuam. Todas as células eucarióticas necessitam de três dessas classes:
1) G1/S-ciclinas: ativam Cdks no final de G1 e, com isso, ajudam a desencadear a progressão ao Início, resultando no comprometimento à entrada no ciclo celular. Seus níveis diminuem na fase S.
2) S-ciclinas: se ligam a Cdks logo após a progressão ao Início e ajudam a estimular a duplicação dos cromossomos. Os níveis das S-ciclinas permanecem elevados até a mitose e contribuem ao controle de alguns eventos mitóticos iniciais.
3) M-ciclinas: ativam Cdks que estimulam a entrada na mitose na transição G2/M. Os níveis diminuem na metade da mitose.
4) Na maioria das células, uma 4ª classe, as G1-ciclinas, ajuda a regular as atividades das G1/S-ciclinas, as quais controlam, no final de G1, a progressão ao Início.
Em células de vertebrados, existem quatro Cdks. Duas interagem com ciclinas G1, uma com ciclinas G1/S e S, e uma com ciclinas S e M. 
A proteína ciclina não somente ativa sua Cdk parceira, mas também a direciona para proteínas-alvo específicas. Resultado: cada complexo ciclina-Cdk fosforila um conjunto diferente de proteínas-substrato. O mesmo complexo de ciclina-Cdk também pode induzir diferentes efeitos em diferentes tempos do ciclo, provavelmente porque a acessibilidade de alguns substratos das Cdks muda durante o CC. Certas proteínas que atuam na mitose, por exemplo, podem ser disponibilizadas à fosforilação somente em G2.
Na ausência de ciclinas, o sítio ativo na proteína Cdk é parcialmente obstruído por uma alça proteica. A ciclina ligada faz a alça se mover do sítio ativo, resultando em uma ativação parcial da enzima Cdk. A ativação total do complexo de ciclina-Cdk ocorre, então, quando uma outra cinase, a cinase ativadora de Cdk (CAK), fosforila um aminoácido próximo à entrada do sítio ativo da Cdk. Isso causa uma pequena mudança conformacional que aumenta ainda mais a atividade da Cdk, permitindo que a cinase fosforile de maneira eficiente suas proteínas-alvo induza eventos específicos do CC.
Atividade de Cdk pode ser suprimida pela fosforilação inibitória e por proteínas inibidoras Cdk (CKIs). O aumento e a diminuição dos níveis de ciclinas são os determinantes primordiais da atividade das Cdks durante o CC. Contudo, vários mecanismos adicionais ajudam a controlar a atividade das Cdks em estágios específicos do ciclo. A fosforilação de um par de aminoácidos na cavidade do sítio ativo da cinase inibe a atividade de um complexo de ciclina-Cdk. A fosforilação desses sítios por uma cinase conhecida como Wee1 inibe a atividade das Cdks, enquanto a desfosforilação desses sítios por uma fosfatase conhecida como Cdc25 aumenta a atividade das Cdks. 
A ligação de proteínas inibidoras Cdk (CKIs) inativam complexos ciclina-Cdk. A estrutura tridimensional de um complexo de ciclina-Cdk-CKI revela que a ligação de CKI estimula um grande rearranjo na estrutura do sítio ativo da Cdk1, tornando-o inativo. As células usam as CKIs primordialmente para auxiliá-las na regulação das atividades de G1/S-Cdks e S-Cdks no início do ciclo celular. 
Proteólise regulada desencadeia a transição metáfase-anáfase. Enquanto a ativação de complexos específicos ciclina-Cdk controla a progressão através do Início e transições G2/M, a progressão através da transição metáfase- anáfase é desencadeada não pela fosforilação proteica, mas pela degradação de proteínas, levando a estágios finais da divisão celular. O principal regulador da transição entre metáfase e anáfase é o complexo promotor da anáfase, ou ciclossomo (APC/C), um membro da família enzimática de ubiquitinas-ligase. Essas enzimas são usadas em numerosos processos celulares para estimular a degradação proteolítica de proteínas reguladoras específicas. Elas poliubiquitinam proteínas-alvo específicas, resultando na sua degradação em proteassomos. Outras ubiquitinas-ligase marcam proteínas para outros propósitos que não a degradação. O APC/C catalisa a ubiquitinação e a destruição de dois tipos principais de proteínas. A primeira é a securina, que protege as ligações proteicas que mantêm os pares de cromátides-irmãs unidos no início da mitose. A destruição de securinas na metáfase ativa a protease que separa as cromátides-irmãs e desencadeia a anáfase. As S-ciclinas e as M-ciclinas são os segundos principais alvos do APC/C. A destruição dessas ciclinas inativa a maioria das Cdks da célula. O resultado é que muitas proteínas fosforiladas por Cdks da fase S ao início da mitose são desfosforiladas por várias fosfatases na célula em anáfase. Essa desfosforilação de alvos das Cdks é necessária para a conclusão da fase M, incluindo as etapas finais da mitose e citocinese. 
Seguindo sua ativação na metade da mitose, APC/C permanece ativa em G1 para fornecer um período estável de Cdk inativa. Quando G1/S-Cdk é ativada em G1 tardio, APC/C é inativado, permitindo, desse modo, um acúmulo da ciclina no próximo ciclo celular. O sistema de controle do ciclo celular também utiliza outra ubiquitina-ligase chamada SCF. Ela tem várias funções na célula, mas seu principal papel no ciclo celular é ubiquitinar certas proteínas CKI em G1 tardio, ajudando, portanto, o controle da ativação de S-Cdks e replicação de DNA. SCF é também responsável pela destruição das ciclinas G1/S na fase S inicial.
Tanto o APC/C como a SCF são grandes complexos de multissubunidades que
possuem componentes em comum, mas que são diferencialmente regulados. As modificações na atividade de APC/C durante o CC, inicialmente como resultado das trocas nas suas associações com uma subunidade ativadora – tanto Cdc20 na metade da mitose ou Cdh1 a partir do final da mitose através de G1 precoce. Tais subunidades ajudam o APC/C a reconhecer suas proteínas-alvo. A atividade de SCF depende das subunidades ligadas ao substrato chamadas proteínas F-box. Contudo, diferentemente da atividade do APC/C, a atividade da SCF é constante durante o CC. Em vez disso, a ubiquitinação pela SCF é controlada por mudanças no estado de fosforilação de suas proteínas-alvo, uma vez que as subunidades de F-box reconhecem
somente proteínas específicas fosforiladas.
O controle do CC também depende de regulação transcricional. O controle do ciclo celular depende exclusivamente de mecanismos pós-transcricionais que envolvem a regulação de Cdks e ubiquitinas-ligase e de suas proteínas-alvo. Contudo, nos ciclos celulares mais complexos da maioria dos tipos celulares, o controle transcricional proporciona um nível adicional de regulação importante. As mudanças na transcrição dos genes de ciclinas, por exemplo, auxiliam o controle dos níveis de ciclinas na maioria das células.
A S-Cdk inicia a replicação do DNA uma vez por ciclo. A replicação do DNA inicia nas origens de replicação, que estão espalhadas por numerosos locais em cada cromossomo. Durante a fase S, a replicação do DNA é iniciada nessas origens quando a helicase de DNA desenrola a dupla-hélice e as enzimas da replicação de DNA se ligam às duas fitas-molde simples. Isso leva à fase de alongamento da replicação, quando a maquinaria de replicação se distancia da origem em duas forquilhas de replicação.
A fim de garantir que a duplicação dos cromossomos ocorra somente uma vez por CC, a fase de iniciação da replicação é dividida em duas etapas distintas, que ocorrem em etapas diferentes do CC. O primeiro passo ocorre na mitose tardia e G1 inicial, quando um par de helicases de DNA inativas se ligam à origem de replicação, formando um grande complexo, chamado de complexo pré-replicativo ou pré-RC. Essa etapa é ocasionalmente chamada de licenciamento das origens de replicação, pois a iniciação da síntese de DNA ocorre somente em origens que contêm um pré-RC. O segundo passo ocorre na fase S, quando helicases de DNA são ativadas, resultando no desenrolamento do DNA e no início
da síntese de DNA. Uma vez que a origem de replicação tenha sido iniciada nessa via, as duas helicases se movem para fora da origem na forquilha de replicação, e a origem não pode ser reutilizada até que uma nova pré-RC seja adicionada no final da mitose. O resultado é que as origens podem ser ativadas somente uma vez por ciclo.
Um fator fundamental é um grande complexo multiproteico denominado complexo de reconhecimento da origem (ORC), que se liga às origens de replicação no decorrer do CC. Na mitose tardia e em G1 precoce, as proteínas Cdc6 e Cdt1 colaboram com ORC para ligar as helicases inativas ao DNA, perto da origem. O grande complexo resultante é o pré-RC, estando a origem pronta para a replicação. 
No início da fase S, S-Cdk desencadeia a ativação da origem pela fosforilação específica de proteínas iniciadoras, as quais promovem a formação de um grande complexo proteico que ativa a helicase de DNA e recruta a maquinaria para síntese de DNA. Outra
proteína-cinase chamada DDK também é ativada na fase S e ajuda a desencadear a ativação da origem pela fosforilação específica de subunidades da helicase de DNA. Ao mesmo tempo que S-Cdk inicia a replicação de DNA, muitos mecanismos previnem a ligação de novas pré-RCs. S-Cdk fosforila e dessa forma inibe proteínas ORC e Cdc6. A inativação do APC/C no final de G1 também ajuda a evitar a formação do pré-RC. Na mitose tardia e G1 precoce, APC/C desencadeia a degradação de um inibidor Cdt1 chamado geminina, permitindo, assim, que Cdt1 se torne ativa. Quando APC/C é inativada em G1 tardia, ocorre o acúmulo de geminina e a inibição de Cdt1 que não está associada ao DNA. Também, a associação de Cdt1 com uma proteína na forquilha de replicação ativa, estimula a degradação de Cdt1. 
Nessas várias vias, a formação de pré-RC é impedida da fase S à mitose, assegurando que cada origem seja ativada apenas uma vez por CC. No final da mitose, a ativação do APC/C leva à inativação das Cdks e à degradação da geminina. ORC e Cdc6 são desfosforiladas e Cdt1 é ativada, permitindo a formação do pré-RC para preparar a célula para a próxima fase S.
O DNA dos cromossomos é extensivamente empacotado em uma ampla variedade de componentes proteicos, incluindo histonas e várias proteínas reguladoras envolvidas no controle da expressão gênica. Assim, a duplicação de um cromossomo não é simplesmente uma questão de duplicar a sequência de DNA, mas também requer a duplicação dessas proteínas da cromatina e sua ligação adequada ao DNA. A produção de proteínas da cromatina aumenta durante a fase S, a fim de que sejam fornecidas as matérias-primas necessárias para empacotar o DNA recém-sintetizado. As S-Cdks estimulam um grande aumento da síntese das quatro subunidades de histonas que formam os octâmeros de histonas no núcleo de cada nucleossomo. Essas subunidades são agrupadas em nucleossomos no DNA por fatores de associação de nucleossomos, que normalmente se associam à forquilha de replicação e distribuem nucleossomos para ambas as fitas do DNA à medida que emergem da maquinaria de síntese. O empacotamento da cromatina ajuda a controlar a expressão gênica.
Contudo, ainda não se compreende bem como a estrutura da cromatina é duplicada. Durante a síntese de DNA, enzimas de modificação de histonas e várias proteínas não histonas provavelmente se ligam às duas novas fitas de DNA à medida que emergem da forquilha de replicação, e acredita-se que tais proteínas reproduzam a estrutura local da cromatina do cromossomo parental.
No final da fase S, cada cromossomo replicado consiste em um par de cromátides-irmãs idênticas, ligadas uma à outra ao longo de sua extensão. Essa coesão de cromátides-irmãs monta o palco para uma mitose bem-sucedida, pois facilita bastante a ligação das duas cromátides-irmãs a polos opostos do fuso mitótico.
A coesão de cromátides-irmãs depende de um grande complexo de proteínas chamado coesina, que se liga a diversos locais ao longo do comprimento de cada cromátide-irmã assim que o DNA é replicado na fase S. Duas das subunidades da coesina são membros de uma grande família de proteínas chamada proteínas SMC (Manutenção Estrutural de Cromossomos). A coesina forma gigantescas estruturas similares a anéis, e tem-se proposto que elas circundam as duas cromátides-irmãs.
A coesão de cromátides-irmãs também resulta, ao menos em parte, do encadeamento de DNA, o entrelaçamento de moléculas de DNA irmãs que ocorre quando duas forquilhas de replicação se encontram durante a síntese de DNA. A enzima topoisomerase II gradativamente desembaraça as moléculas-irmãs de DNA concatenadas entre a fase S e o início da mitose, cortando uma molécula de DNA, passando a outra através da quebra, e então resselando o DNA cortado. Uma vez removido o encadeamento, a coesão de cromátides-irmãs depende primariamente dos complexos de coesina. A súbita e sincronizada perda da coesão das irmãs na transição metáfase-anáfase depende inicialmente da disrupção desses complexos.
4. Mitose 
Tradicionalmente dividida em cinco etapas –prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase –, inicialmente definidas com base no comportamento do cromossomo como visto em microscópio. Uma vez concluída a mitose, o segundo principal evento da fase M – citocinese – divide a célula em duas metades.
De um ponto de vista de regulação, a mitose pode ser dividida em duas partes principais, cada uma influenciada por componentes distintos do sistema de controle. 
· 1º um aumento abrupto na atividade de M-Cdk na transição G2/M desencadeia eventos no início da mitose (prófase, prometáfase e metáfase). Durante esse período, a M-Cdk e várias outras cinases mitóticas fosforilam uma série de proteínas, levando à formação do fuso mitótico e à ligação deste aos pares de cromátides-irmãs.
· 2º na transição entre metáfase e anáfase, quando o APC/C provoca a degradação da securina, liberando uma protease que cliva a coesina e inicia a separação das cromátides-irmãs. O APC/C também promove a degradação de ciclinas, levando à inativação das Cdks e à desfosforilação de alvos das Cdks, o que é necessário a todos os eventos do final da fase M, inclusive a conclusão da anáfase, a dissociação do fuso mitótico e a divisão da célula por citocinese.
Uma única proteína-cinase, a M-Cdk, ocasiona todos os diversos e complexos rearranjos celulares que ocorrem nos estágios iniciais da mitose. A M-Cdk deve, no mínimo, induzir a formação do fuso mitótico e assegurar que cada cromátide-irmã de um par esteja ligada ao polo oposto do fuso. Também desencadeia a condensação. Em animais, a M-Cdk também promove a desintegração do envelope nuclear e rearranjos do citoesqueleto de actina e do aparelho de Golgi. Acredita-se que cada um desses processos seja iniciado quando a M-Cdk fosforila proteínas específicas envolvidas no processo, embora a maioria dessas proteínas ainda não tenha sido identificada. 
Duas famílias adicionais de cinases, as cinases similares a Polo e as cinases Aurora, também dão importantes contribuições ao controle dos eventos mitóticos iniciais. A cinase Plk similar a Polo, por exemplo, é necessária à formação normal de um fuso mitótico bipolar, em parte porque fosforila proteínas envolvidas na separação dos polos do fuso no início da mitose. A cinase Aurora A também ajuda a controlar proteínas que promovem a formação e a estabilidade do fuso, ao passo que a Aurora B controla a ligação das cromátides-irmãs ao fuso.
A ativação da M-Cdk começa com o acúmulo de M-ciclina (ciclina B em células de vertebrados). Em ciclos celulares embrionários, a síntese de M-ciclina é constante ao longo do CC, e o acúmulo de M-ciclina resulta da alta estabilidade da proteína na interfase. Contudo, na maioria dos tipos celulares, a síntese de M-ciclina aumenta durante G2 e M, devido principalmente ao aumento da transcrição do gene M-ciclina. O aumento da proteína M-ciclina leva a um correspondente acúmulo da M-Cdk (o complexo de Cdk1 e M-ciclina) à medida que a célula se aproxima da mitose. Embora nesses complexos a Cdk seja fosforilada em um sítio
ativador pela cinase ativadora de Cdk (CAK), a cinase Wee1 a mantém em um estado
inativo, por meio de fosforilação inibidora em dois sítios adjacentes.
No momento em que a célula chega o fim de G2, ela contém um estoque abundante de M-Cdk, que está preparada e pronta para agir, mas está inibida por fosfatos que bloqueiam o sítio ativo da cinase. O evento crucial é a ativação da proteína-fosfatase Cdc25, que remove os fosfatos inibidores que restringem a M-Cdk. Ao mesmo tempo, a atividade inibidora da cinase Wee1 é suprimida, assegurando ainda mais que a atividade da M-Cdk aumente. Os mecanismos que desencadeiam a atividade da Cdc25 no início da mitose não são bem entendidos. Uma possibilidade é que as S-Cdks que estão ativas em G2 e no início da prófase estimulem a Cdc25.
Curiosamente, a Cdc25 também pode ser ativada, ao menos em parte, pelo seu alvo, a M-Cdk. A M-Cdk também pode inibir a cinase inibidora Wee1. A capacidade da M-Cdk de ativar seu próprio ativador (Cdc25) e inibir seu próprio inibidor (Wee1) sugere que a ativação da M-Cdk na mitose envolve ciclos de retroalimentação positiva. De acordo com esse modelo, a ativação parcial da Cdc25 (talvez pela S-Cdk) leva à ativação parcial de uma subpopulação de complexos de M-Cdk, que fosforilam mais moléculas de Cdc25 e Wee1. Isso leva a uma maior ativação da M-Cdk, e assim por diante. Tal mecanismo rapidamente promoveria a ativação de todos os complexos de M-Cdk na célula. Interruptores moleculares semelhantes operam em vários pontos do ciclo, a fim de promover a transição abrupta e completa de um estado do CC ao próximo. 
A condensina ajuda a configurar os cromossomos duplicados para a separação. Ao fim da fase S, as moléculas de DNA extremamente longas das cromátides-irmãs estão emaranhadas em uma massa de DNA parcialmente concatenado e proteínas. Nesse estado, qualquer tentativa de separar bruscamente as irmãs levaria a quebras nos cromossomos. Para evitar esse desastre, a célula dedica uma grande quantidade de energia no início da mitose a fim de gradativamente reorganizar as cromátides-irmãs em estruturas relativamente curtas e distintas, que podem ser separadas mais facilmente na anáfase. 
Essas mudanças cromossômicas envolvem dois processos:
1) Condensação dos cromossomos: cromátides são compactadas;
2) Resolução das cromátides-irmãs: as duas irmãs são separadas em unidades distintas.
 A resolução é o resultado da separação das cromátides-irmãs, acompanhado pela remoção parcial de moléculas de coesina ao longo dos braços cromossômicos. Quando a célula atinge a metáfase, as cromátides-irmãs aparecem no microscópio como estruturas compactas, semelhantes a um bastão e que estão fortemente unidas em suas regiões centroméricas e apenas frouxamente ao longo dos braços.
A estrutura da condensina é relacionada àquela do complexo de coesina que mantém as cromátides-irmãs unidas. Ela contém duas subunidades de SMC, semelhantes às da coesina, mais três subunidades de não SMC. A condensina pode formar uma estrutura similar a um anel que, de alguma forma, usa a energia fornecida pela hidrólise de ATP para promover a compactação e a resolução das cromátides-irmãs. A condensina é capaz de modificar o enrolamento de moléculas de DNA em um tubo de ensaio, e acredita-se que essa atividade de enrolamento seja importante à condensação dos cromossomos durante a mitose. A fosforilação de subunidades da condensina pela M-Cdk estimula essa atividade de enrolamento, propiciando um mecanismo pelo qual a M-Cdk pode promover a reestruturação dos cromossomos no início da mitose.
Em todos os eucariotos, o evento central da mitose – segregação – depende de uma máquina complexa e bela denominada fuso mitótico. O fuso é um arranjo bipolar de microtúbulos, que separa as cromátides-irmãs na anáfase, segregando, com isso, os dois conjuntos de cromossomos a extremidades opostas da célula, onde eles são empacotados em dois núcleos-filhos. A M-Cdk promove a formação do fuso no início da mitose, em paralelo à reestruturação dos cromossomos. 
O núcleo do fuso mitótico é um arranjo bipolar de microtúbulos, no qual as extremidades menos (-) estão orientadas aos dois polos do fuso, e as extremidades mais (+) se irradiam para fora dos polos. As extremidades + de alguns microtúbulos, chamados microtúbulos interpolares, sobrepõem-se com as extremidades + de microtúbulos de outro polo, resultando em uma rede antiparalela na região média do fuso. As extremidades + de outros microtúbulos, os microtúbulos do cinetócoro, são ligadas aos pares de cromátides-irmãs em grandes estruturas proteicas, os cinetocoros, que estão localizados no centrômero de cada cromátide-irmã.
Muitos fusos também contêm microtúbulos astrais que se irradiam a partir dos polos e contatam o córtex da célula, ajudando no posicionamento do fuso. Cada polo do fuso é orientado em uma organela proteica denominada centrossomo. Cada centrossomo consiste em uma matriz de material amorfo (chamada de matriz pericentriolar) que cerca um par de centríolos. A matriz pericentriolar nucleia um arranjo radial de microtúbulos, com suas extremidades + de crescimento rápido projetando-se para fora e suas extremidades menos - associadas ao centrossomo. A matriz contém uma série de proteínas (proteínas motoras dependentes de microtúbulos, proteínas com estrutura em super-hélice que ligam os motores ao centrossomo, estruturais e componentes do sistema de controle. Ela contém complexos em anel de γ-tubulina, os quais são os componentes principais responsáveis pela nucleação dos microtúbulos.
A função do fuso mitótico depende de um grande número de proteínas motoras dependentes de microtúbulos. Essas proteínas pertencem a duas famílias – as proteínas relacionadas à cinesina, que normalmente se movem em direção à extremidade + dos microtúbulos, e as dineínas, que se movem em direção à extremidade - deles. No fuso mitótico, essas proteínas motoras geralmente operam nas extremidades dos microtúbulos ou perto delas. Quatro principais tipos de proteínas motoras – cinesina-5, cinesina-1,4, cinesina-4/10 e dineína – são particularmente importantes para a formação e função do fuso. 
· Cinesina-5 contêm dois domínios motores que interagem com as extremidades + de microtúbulos antiparalelos na zona média do fuso. Como os dois domínios motores se movem em direção às extremidades +, eles fazem os dois microtúbulos antiparalelos, ao passarem um sobre o outro, deslizarem em direção aos fusos mitóticos, forçando o afastamento dos polos. 
· Cinesina-1,4 são motores orientados para extremidades - com um único domínio motor e outros domínios que podem interagir com um microtúbulo adjacente. Elas podem formar ligações cruzadas com microtúbulos interpolares antiparalelos na zona média do fuso e tendem a tracionar os polos conjuntamente. 
· Cinesina-4 e cinesina-10, ou cromocinesinas, são motores orientados para a extremidade + que se associam aos braços cromossômicos e afastam o cromossomo ligado do polo.
· Dineínas são motores orientados para extremidades - que, junto com proteínas associadas, organizam microtúbulos em vários locais na célula. Ligam as extremidades + de microtúbulos astrais a componentes do citoesqueleto de actina no córtex celular, por exemplo; movendo-se em direção à extremidade - dos microtúbulos, os motores de dineína puxam o fuso mitótico em direção ao córtex celular e se afastam um do outro.
Vários mecanismos asseguram a bipolaridade do fuso. Um deles depende de centrossomos. Uma célula animal típica entra em mitose com um par de centrossomos, cada um dos quais nucleia um arranjo radial de microtúbulos. Os dois centrossomos sustentam polos de fusos pré-formados que facilitam grandemente a formação do fuso bipolar. O outro mecanismo depende da habilidade de cromossomos mitóticos em nuclear e estabilizar microtúbulos e na habilidade de proteínas motoras de organizar microtúbulos em uma rede bipolar. Esses mecanismos de “auto-organização” podem produzir um fuso bipolar mesmo em células sem centrossomos.
A duplicação do centrossomo ocorre
no início do CC. A maioria das células animais contém um único centrossomo que nucleia a maioria dos microtúbulos citoplasmáticos da célula. O centrossomo se duplica quando a célula entra no CC, de forma que no momento em que a célula atinge a mitose existem dois centrossomos. A duplicação dos centrossomos começa aproximadamente ao mesmo tempo em que a célula entra em fase S. G1/S-Cdk, que desencadeia o início do CC, também inicia a duplicação dos centrossomos. Os dois centríolos do centrossomo se separam, e cada um nucleia a formação de um único centríolo novo, resultando em dois pares de centríolos dentro de uma matriz pericentriolar expandida. Esse par de centrossomos permanece unido em um lado do núcleo até a célula entrar em mitose. 
Existem paralelos entre a duplicação do centrossomo e a duplicação dos cromossomos. Ambas usam um mecanismo semiconservativo de duplicação, no qual as duas metades se separam e servem de molde à construção de uma nova metade. Os centrossomos, como os cromossomos, devem se replicar uma e somente uma vez por ciclo celular, a fim de garantir que a célula entre em mitose com somente duas cópias: um número incorreto de centrossomos poderia levar a defeitos na formação do fuso e, como consequência, a erros na segregação dos cromossomos. Os mecanismos que limitam a duplicação do centrossomo a uma vez por CC são incertos. 
Em muitos tipos celulares, a inibição experimental da síntese de DNA bloqueia a duplicação do centrossomo, estabelecendo um mecanismo pelo qual o número de centrossomos é mantido sob controle. Contudo, outros tipos celulares não contêm tal mecanismo, e a duplicação do centrossomo continua se a duplicação dos cromossomos for bloqueada. Não se sabe como tais células limitam a duplicação do centrossomo a uma vez por ciclo celular. 
A formação do fuso começa no início da mitose, quando os dois centrossomos se separam ao longo do envelope nuclear, puxados por proteínas motoras dineínas que ligam microtúbulos astrais ao córtex celular. As extremidades + dos microtúbulos entre os centrossomos interdigitam para formar microtúbulos interpolares, e proteínas motoras cinesina-5 associam-se a esses microtúbulos separando-os. Também no início da mitose, o número de complexos de γ-tubulina em anel em cada centrossomo aumenta enormemente, ampliando assim a habilidade dos centrossomos em nuclear novos microtúbulos, um processo denominado maturação do centrossomo.
O equilíbrio de forças opostas geradas por diferentes tipos de proteínas motoras determina o comprimento final do fuso. Os motores de dineína e cinesina-5 geralmente promovem a separação dos centrossomos e aumentam o comprimento do fuso. As proteínas cinesina-1,4 fazem o oposto: elas tendem a puxar os polos para um mesmo ponto. Não está claro como a célula regula o equilíbrio de forças opostas para gerar o comprimento apropriado do fuso. A M-Cdk e outras cinases mitóticas são necessárias à separação e maturação dos centrossomos. 
· M-Cdk e a Aurora-A fosforilam motores de cinesina-5 e estimulam a conduzir a separação dos centrossomos. A Aurora-A e a Plk também fosforilam componentes do centrossomo, promovendo sua maturação. 
A conclusão da formação do fuso em células animais requer a fragmentação do envelope nuclear. Além da barreira formada pela duplamembrana nuclear, muitas proteínas motoras e reguladores de microtúbulos que promovem a formação do fuso são associadas com cromossomos dentro do núcleo, e elas requerem a fragmentação do envelope nuclear para desempenharem suas funções.
A fragmentação do envelope nuclear é um processo complexo e de múltiplas etapas, que aparentemente inicia quando M-Cdk fosforila várias subunidades dos complexos de poros nucleares no envelope nuclear. A fosforilação inicia a dissociação dos complexos de poros nucleares e sua dissociação do envelope. A M-Cdk também fosforila os componentes da lâmina nuclear, o revestimento estrutural sob o envelope. A fosforilação desses componentes da lâmina e de várias proteínas internas do envelope nuclear leva à despolimerizacão da lâmina nuclear e à fragmentação das membranas do envelope em pequenas vesículas.
A maioria das células animais em interfase contém um arranjo citoplasmático de microtúbulos que se irradia a partir de um único centrossomo. Os microtúbulos desse arranjo interfásico estão em um estado de instabilidade dinâmica, em que os microtúbulos individuais estão se polimerizando ou dissociando e estocasticamente alternam entre os dois estados. A alternância entre polimerização e dissociação é chamada de catástrofe, e a alternância entre dissociação e polimerização é denominada salvamento. Os microtúbulos novos estão sendo continuamente polimerizados para compensar a perda daqueles que desaparecem completamente por despolimerização. A entrada na mitose sinaliza uma mudança brusca nos microtúbulos da célula. A matriz de interfase, onde alguns longos microtúbulos irradiam a partir do centrossomo único, é convertida a um maior número de microtúbulos mais curtos e mais dinâmicos que emanam a partir de ambos os centrossomos. Durante a prófase, e particularmente na prometáfase e na anáfase, a meia-vida dos microtúbulos diminui dramaticamente. Esse aumento na instabilidade dos microtúbulos, acoplado com o aumento da capacidade dos centrossomos de nuclear microtúbulos, como anteriormente mencionado, resulta em arranjos notavelmente densos e dinâmicos de microtúbulos do fuso que são ideais para a ligação de cromátides-irmãs. 
Os microtúbulos dinâmicos são controlados na célula por uma variedade de proteínas reguladoras, incluindo proteínas associadas a microtúbulos (MAPs) que promovem a estabilidade, e fatores catástrofe que desestabilizam as extremidades + dos microtúbulos. As modificações nas atividades dessas proteínas reguladoras são responsáveis pelas modificações na dinâmica dos microtúbulos que ocorrem durante a mitose. Muitas dessas modificações são resultado da fosforilação de proteínas específicas por M-Cdk e outras proteínas cinases mitóticas. 
Os cromossomos, ao criarem um ambiente local que favorece tanto a nucleação dos microtúbulos como a estabilização dos microtúbulos, eles desempenham um papel ativo na formação do fuso. Se um único cromossomo é arrastado para fora do alinhamento, uma massa de novos microtúbulos do fuso rapidamente aparece ao redor do cromossomo recém-posicionado, ao passo que os microtúbulos do fuso na posição anterior do cromossomo se despolimerizam. Essa propriedade parece depender de um fator de troca de nucleotídeos de guanina (GEF) que está ligado à cromatina; o GEF estimula uma pequena GTPase no citosol chamada de Ran a ligar GTP em lugar de GDP. A Ran-GTP ativada, que também está envolvida em transporte nuclear, libera proteínas estabilizadoras d microtúbulos de complexos proteicos no citosol, estimulando tanto a nucleação como a estabilização local de microtúbulos em torno dos cromossomos.
A estabilização do microtúbulo local também é promovida pela proteína-cinase Aurora-B, a qual se associa aos cromossomos mitóticos. A capacidade dos cromossomos de estabilizar e organizar microtúbulos permite às células formar fusos bipolares na ausência de centrossomos. Acredita-se que o conjunto do eixo acentrossômico começa com a formação de microtúbulos ao redor dos cromossomos. Várias proteínas motoras organizam os microtúbulos em um eixo bipolar.
Os microtúbulos do eixo se ligam a cada cromátide no seu cinetocoro, uma estrutura proteica gigante, de múltiplas camadas que é formada na região centromérica da cromátide. Na metáfase, as extremidades + do cinetócoro dos microtúbulos são incorporadas aos sítios de ligação a microtúbulos especializados na região externa do cinetocoro, mais afastada do DNA. O cinetocoro de uma célula animal pode ligar de 10 a 40 microtúbulos. A fixação de cada microtúbulo depende de múltiplas cópias de um complexo proteico em forma de haste chamado de complexo Ndc80, que está ancorado no cinetocoro em uma extremidade e interage com as laterais de outro microtúbulo, ligando assim
o microtúbulo ao cinetócoro, enquanto ainda permite a adição ou remoção de subunidades de tubulina nessa extremidade. A regulação da polimerização e da despolimerização da extremidade + no cinetocoro é crítica ao controle do movimento do cromossomo sobre o fuso, como discutiremos posteriormente. 
A fixação do cinetocoro ao eixo ocorre por uma sequência complexa de eventos. No fim da prófase em células animais, os centrossomos do crescimento do eixo geralmente permanecem em lados opostos do envelope nuclear. Assim, quando o envelope se fragmenta, os pares de cromátides-irmãs são bombardeados por extremidades + de microtúbulos provenientes de duas direções. Porém, os cinetocoros não conseguem de imediato a correta fixação do microtúbulo a ambos os polos do eixo. Em vez disso, estudos detalhados com microscopia de luz e eletrônica mostram que muitas fixações iniciais são fixações laterais instáveis, nas quais um cinetocoro se fixa ao lado de um dos microtúbulos, com a ajuda de uma proteína motora cinesina fora do cinetocoro. Rapidamente a extremidade + do microtúbulo dinâmico captura o cinetocoro na orientação correta.
Outro mecanismo de fixação também ocorre, particularmente na ausência de centrossomos. Sugere-se que microtúbulos pequenos na vizinhança dos cromossomos tornam-se incorporados nas extremidades + do cinetocoro. A polimerização nessas extremidades resulta no crescimento dos microtúbulos a partir do cinetocoro. As extremidades - desses microtúbulos do cinetocoro são eventualmente ligadas em sentido transversal a outras extremidades - e orientadas por proteínas motoras no polo do fuso.
O sucesso da mitose demanda que as cromátides-irmãs de um par se liguem a polos opostos do fuso mitótico, de forma que se movam a extremidades opostas da célula quando se separam na anáfase. Os cinetocoros-irmãos são dispostos em uma orientação de costas um para o outro, que reduz a probabilidade de ambos os estarem voltados para o mesmo polo do fuso. Ligações incorretas ocorrem e são corrigidas por um sistema de tentativa e erro que se baseia em um princípio simples: as ligações incorretas são altamente instáveis e de curta duração, ao passo que as ligações corretas são estabilizadas em seu devido lugar. Aparentemente um cinetócoro identifica uma ligação incorreta a partir da tensão. Quando um par de cromátides-irmãs está propriamente biorientado no fuso, os dois cinetócoros são puxados para direções opostas por forças fortes em direção aos polos. A coesão de cromátides-irmãs resiste a essas forças em direção aos polos, criando altos níveis de tensão dentro dos cinetocoros. Quando os cromossomos estão ligados de forma incorreta – quando ambas as cromátides-irmãs estão ligadas ao mesmo polo do fuso – a tensão é baixa, e o cinetocoro envia um sinal inibitório que relaxa o controle de seu sítio de ligação ao microtúbulo, permitindo que a dissociação ocorra. Quando a biorientação ocorre, a alta tensão no cinetocoro bloqueia o sinal inibidor, fortalecendo a ligação do microtúbulo. Em células animais, a tensão não somente aumenta a afinidade do sítio de ligação, mas também leva à ligação de microtúbulos adicionais ao cinetocoro. Isso resulta na formação de uma espessa fibra de cinetocoro, composta por múltiplos microtúbulos.
O mecanismo de tensão-detecção depende da proteína-cinase Aurora-B, que está associada ao cinetocoro e pensa-se gerar o sinal inibitório que reduz a força de ligação do microtúbulo na ausência de tensão. Ela fosforila vários componentes do sítio de ligação do microtúbulo, incluindo o complexo Ndc80, diminuindo a afinidade dos sítios para a extremidade + do microtúbulo. Quando a biorientação ocorre, a tensão resultante de alguma maneira reduz a fosforilação por Aurora-B, aumentando assim a afinidade do sítio de ligação.
Em seguida a sua ligação aos dois polos do fuso, os cromossomos são arrastados para trás e para frente, assumindo uma posição equidistante entre os dois polos (placa metafásica). Em células de vertebrados, os cromossomos oscilam gentilmente na placa metafásica, aguardando o sinal para que as cromátides-irmãs se separem. O sinal é produzido com um tempo previsível de atraso, após a ligação biorientada do último cromossomo.
Múltiplos mecanismos geram forças que movem os cromossomos para frente e para trás após serem ligados ao fuso, e produzem a tensão que é tão importante para a estabilização da ligação correta. Na anáfase, forças similares puxam cromátides separadas para lados opostos do fuso. As três forças principais do fuso são particularmente críticas, embora sua força e importância varie em diferentes estágios da mitose. A primeira força principal puxa o cinetocoro e sua cromátide associada ao longo do microtúbulo do cinetocoro em direção ao polo do fuso. Ela é produzida por proteínas do próprio cinetocoro. Por um mecanismo incerto, a despolimerização na extremidade + do microtúbulo gera uma força que puxa o cinetocoro em direção aos polos. Essa força traciona os cromossomos durante a prometáfase e a metáfase, mas é particularmente importante para mover as cromátides-irmãs em direção aos polos, após elas se separarem na anáfase. Interessantemente, essa força em direção aos polos gerada pelo cinetocoro não requer ATP ou proteínas motoras. A energia que promove o movimento é armazenada no microtúbulo, sendo liberada quando o microtúbulo se despolimeriza; ela na verdade vem da hidrólise de GTP que ocorre após uma subunidade de tubulina ser adicionada à extremidade de um microtúbulo.
Complexos Ndc80 no cinetocoro fazem múltiplas ligações de baixa afinidade ao longo da lateral do microtúbulo. Devido às ligações serem constantemente quebradas e refeitas em novos locais, o
cinetocoro permanece ligado ao microtúbulo mesmo quando o microtúbulo despolimeriza. Em princípio, isso poderia movimentar o cinetocoro em direção ao polo do fuso. Uma segunda força em direção aos polos é proporcionada, em alguns tipos celulares, pelo fluxo de microtúbulos, de tal modo que os próprios microtúbulos são puxados em direção aos polos do fuso e dissociados em suas extremidades -. O mecanismo subjacente a esse movimento em direção aos polos não é claro, embora possa depender de forças geradas por proteínas motoras e despolimerização de extremidades - no polo do fuso. Na metáfase, a adição de tubulina nova à extremidade + de um microtúbulo contrabalança a perda de tubulina na extremidade -, de forma que o comprimento do microtúbulo permanece constante, a despeito do movimento de microtúbulos em direção ao polo do fuso.
Qualquer cinetocoro que esteja ligado a um microtúbulo sofrendo tal fluxo experimenta uma força em direção ao polo, que contribui à geração de tensão no cinetocoro na metáfase. Juntamente com as forças baseadas em cinetocoro descritas anteriormente, o fluxo também contribui para a força em direção aos polos que promove o deslocamento das cromátides-irmãs após a sua separação na anáfase.
A terceira força de ação dos cromossomos é a força de ejeção polar, ou vento polar. Os motores de cinesina-4 e 10 orientados para a extremidade + nos braços cromossômicos interagem com microtúbulos interpolares e transportam os cromossomos para longe dos polos do fuso. Essa força é particularmente importante na prometáfase e metáfase, quando ajuda a empurrar os braços dos cromossomos para fora do fuso. Essa força poderia também ajudar a alinhar os pares de cromátides-irmãs na metáfase.
Há, durante a mitose, contínuo movimento oscilatório dos cromossomos em prometáfase e metáfase. Observa-se a alternância dos movimentos entre dois estados – um estado em direção aos polos, quando os cromossomos são puxados em direção ao polo, e um estado em direção oposta aos polos, ou neutro, quando forças em direção ao polo são interrompidas e a força de ejeção polar afasta os cromossomos do polo. A alternância entre os dois estados pode depender do grau de tensão presente no cinetocoro. À medida que os cromossomos se movem em direção ao polo do fuso, uma força de ejeção polar crescente gera tensão no cinetocoro mais
próximo ao polo, provocando uma alternância ao estado em direção oposta aos polos e resultando, gradativamente, no acúmulo de cromossomos na placa equatorial do fuso.
Após M-Cdk desencadearem um complexo processo que leva à metáfase, o ciclo celular chega ao clímax com a separação das cromátides-irmãs na transição metáfase-anáfase. O complexo promotor da anáfase (APC/C) desencadeia o processo que inicia a separação das cromátides-irmãs, ao ubiquitinar várias proteínas reguladoras mitóticas e promovendo sua degradação.
Durante a metáfase, coesinas que mantêm as cromátides-irmãs unidas resistem às forças em direção aos polos que separam as cromátides-irmãs. A anáfase começa com a perda súbita da coesão de cromátides-irmãs, que permite às irmãs se separarem e se moverem a polos opostos do fuso. O APC/C inicia o processo ao marcar a proteína inibidora securina para a degradação. Antes da anáfase, a securina se liga e inibe a atividade de uma protease chamada de separase. A destruição da securina, no final da metáfase, libera a separase, que então fica livre para clivar uma das subunidades de coesina. As coesinas perdem força, e as cromátides-irmãs se separam. Além da securina, o APC/C também direciona as S-ciclinas e as M-ciclinas à destruição, levando à perda da maioria das atividades das Cdks na anáfase. A inativação das Cdks permite que fosfatases desfosforilem muitos dos substratos-alvo de Cdks na célula, como requerido à conclusão da mitose e da citocinese.
A ativação de APC/C requer a ligação da proteína Cdc20. Ao menos dois processos regulam a Cdc20 e sua associação ao APC/C. 
· 1º a síntese de Cdc20 aumenta à medida que a célula se aproxima da mitose, devido a um aumento da transcrição de seu gene. 
· 2º a fosforilação do APC/C auxilia a Cdc20 a se ligar ao APC/C, ajudando a criar um complexo ativo. 
Entre as cinases que fosforilam e consequentemente ativam o APC/C está a M-Cdk. Portanto, a M-Cdk não somente desencadeia os eventos mitóticos iniciais que levam à metáfase, mas também monta o palco para a progressão à anáfase. A habilidade de M-Cdk promover a atividade de Cdc20-APC/C cria um ciclo de retroalimentação negativa: M-Cdk põe em movimento um processo regulador que leva à degradação da ciclina e assim à sua inativação. 
As substâncias que desestabilizam os microtúbulos, como a colchicina ou a vimblastina, sequestram as células em mitose por horas ou mesmo por dias. Essa observação levou à identificação de um mecanismo chamado ponto de verificação da formação do fuso, que é ativado pelo tratamento com substâncias e bloqueia a progressão à transição entre metáfase e anáfase. O mecanismo do ponto de verificação assegura que a célula não entre na anáfase até que todos os cromossomos estejam corretamente biorientados no fuso mitótico. O ponto de verificação da formação do fuso depende de um mecanismo sensor que monitora a força de ligação do microtúbulo ao cinetocoro, possivelmente através da detecção de tensão. Todo cinetócoro que não está propriamente ligado ao fuso envia um sinal negativo que se difunde e impede a ativação de Cdc20-APC/C através da célula e assim impede a transição metáfase-anáfase. Quando o último par de cromátides-irmãs está apropriadamente biorientado, o bloqueio é removido permitindo que ocorra a separação das cromátides-irmãs.
O sinal negativo do ponto de verificação depende de várias proteínas, incluindo Mad2, que são recrutadas por cinetocoros não ligados. As análises estruturais detalhadas de Mad2 sugerem que cinetocoros não ligados agem como uma enzima que catalisa a modificação conformacional de Mad2, de modo que Mad2 junto com outras proteínas, pode ligar e inibir Cdc20-APC/C.
O ponto de verificação da formação do fuso determina o momento normal da anáfase. A destruição da securina nessas células começa momentos após o último par de cromátides-irmãs ficar biorientado no fuso, e a anáfase começa cerca de 20 minutos mais tarde. A inibição experimental do mecanismo do ponto de verificação causa a separação prematura das cromátides-irmãs e a anáfase. O momento normal da anáfase não depende do ponto de verificação da formação do fuso em algumas células. Outros mecanismos, ainda desconhecidos, devem determinar o
momento de início da anáfase nessas células. 
A perda repentina da coesão de cromátides-irmãs no início da anáfase leva à separação das cromátides-irmãs, o que possibilita que as forças do fuso mitótico puxem as cromátides a polos opostos da célula – chamada de segregação cromossômica. Os cromossomos se movem por meio de dois processos independentes e que se sobrepõem. 
· 1º: anáfase A, é o movimento inicial dos cromossomos em direção aos polos, que é acompanhado pelo encurtamento dos microtúbulos do cinetocoro. 
· 2º: anáfase B, é a separação dos próprios polos do fuso, que começa após as cromátides-irmãs terem se separado e os cromossomos terem se distanciado.
O movimento dos cromossomos na anáfase A depende de uma combinação das duas principais forças em direção aos polos anteriormente descritas. A primeira é a força gerada pela despolimerização dos microtúbulos no cinetocoro, que resulta na perda de subunidades de tubulina na extremidade + à medida que o cinetocoro se move em direção ao polo. A segunda é propiciada pelo fluxo de microtúbulos, que é o movimento dos microtúbulos em direção ao polo do fuso, onde ocorre a despolimerização da extremidade -. A importância relativa dessas duas forças durante a anáfase varia em diferentes tipos celulares
A separação do polo do fuso durante a anáfase B depende de mecanismos controlados por motores, similares àqueles que separam os dois centrossomos no início da mitose. As proteínas motoras cinesina-5 orientadas para a extremidade +, que ligam transversalmente as extremidades + sobrepostas dos microtúbulos interpolares, afastam os polos. Dineínas motoras que ancoram extremidades + de microtúbulos astrais às células do córtex puxam os polos opostos.
Embora a separação das cromátides-irmãs inicie os movimentos cromossômicos da anáfase A, outros mecanismos também asseguram movimentos corretos dos cromossomos na anáfase A e o alongamento do fuso na anáfase B. A conclusão de uma anáfase normal depende da desfosforilação de substratos das Cdks, que na maioria das células resulta da destruição, dependente de APC/C, de ciclinas. Se a destruição da M-ciclina é impedida – pela produção de uma forma mutante que não é reconhecida pelo APC/C, por exemplo – a separação das cromátides-irmãs geralmente ocorre, mas os movimentos cromossômicos e o comportamento dos microtúbulos da anáfase são anormais.
As contribuições relativas da anáfase A e da anáfase B à segregação cromossômica variam muito, dependendo do tipo celular. Em células de mamíferos, a anáfase B começa pouco depois da anáfase A e para quando o fuso tem aproximadamente o dobro de seu comprimento na metáfase. 
No final da anáfase, os cromossomos-filhos se segregaram em dois grupos iguais em extremidades opostas da célula. Na telófase, o estágio final da mitose, os dois conjuntos de cromossomos são empacotados em um par de núcleos-filhos. 
O primeiro evento principal da telófase é a despolimerização do fuso mitótico, seguida pela formação do envelope nuclear. Inicialmente, fragmentos da membrana nuclear se associam à superfície de cromossomos individuais. Esses fragmentos de membrana se fundem para envolver parcialmente grupos de cromossomos, e depois coalescem para formar novamente o envelope nuclear completo. Os complexos de poros nucleares são incorporados ao envelope, a lâmina nuclear se forma novamente, e o envelope mais uma vez se torna contínuo com o retículo endoplasmático. Uma vez reformado o envelope nuclear, os complexos de poros bombeiam as proteínas nucleares para o interior, o núcleo se expande, e os cromossomos mitóticos são reorganizados em seu estado interfásico, possibilitando a retomada da transcrição gênica. Um novo núcleo foi criado, e a mitose está completa.
Tudo o que resta à célula é concluir sua divisão em duas. A fosforilação de várias proteínas
pela M-Cdk promove a formação do fuso, a condensação dos cromossomos e a fragmentação do envelope nuclear no início da mitose. A desfosforilação dessas mesmas proteínas é necessária à despolimerização e à formação de núcleos-filhos na telófase. 
Em princípio, essas desfosforilações e a conclusão da mitose poderiam ser provocadas pela inativação de Cdks, pela ativação de fosfatases, ou por ambas. Embora a inativação de Cdks – resultante primariamente da degradação de ciclinas – seja a principal responsável na maioria das células, algumas células também dependem da ativação de fosfatases. 
· Citocinese
A etapa final do CC: a divisão do citoplasma. Em muitas células, a citocinese segue cada mitose, embora algumas delas, como hepatócitos de mamíferos e células musculares cardíacas, entram em mitose sem citocinese e, dessa forma, adquirem múltiplos núcleos. Na maioria das células animais, a citocinese começa na anáfase e termina pouco depois da conclusão da mitose na telófase.
A primeira mudança visível da citocinese em uma célula animal é o aparecimento repentino de uma reentrância, ou sulco de clivagem, na superfície celular. O sulco rapidamente se torna mais profundo e se espalha ao redor da célula, até dividir completamente a célula em duas. A estrutura subjacente a esse processo é o anel contrátil – um agrupamento dinâmico composto por filamentos de actina, filamentos de miosina II e muitas proteínas estruturais e reguladoras. Durante a anáfase, o anel se forma logo abaixo da membrana plasmática. O anel gradativamente se contrai, e, ao mesmo tempo, a fusão de vesículas intracelulares com a membrana plasmática insere novo material de membrana adjacente ao anel. Essa adição de membrana compensa o aumento na área de superfície que acompanha a divisão citoplasmática. Quando a contração do anel é concluída, a inserção e a fusão da membrana selam a lacuna entre as células-filhas.
A actina e a miosina II do anel contrátil geram força para a citocinese. Em células interfásicas, os filamentos de actina e miosina formam uma rede cortical subjacente à membrana plasmática. Em algumas células, eles também formam um grande feixe citoplasmático chamado de fibras de estresse. Quando as células entram na mitose, esses arranjos de actina e miosina se desestruturam; a maior parte da actina se reorganiza, e os filamentos de miosina são liberados. Quando as cromátides-irmãs se separam na anáfase, a actina e a miosina II começam a se acumular no anel contrátil que está sendo rapidamente formado, que também contém numerosas outras proteínas que propiciam um suporte estrutural ou ajudam na formação do anel. 
A formação do anel contrátil é, em parte, resultante da polimerização local de novos filamentos de actina, a qual depende de proteínas formina que nucleiam a formação de arranjos paralelos de filamentos de actina lineares e não ramificados. Após a anáfase, os arranjos sobrepostos de filamentos de actina e miosina II se contraem para gerar a força que divide o citoplasma em dois. Uma vez iniciada a contração, o anel exerce uma força suficientemente grande capaz de dobrar uma fina agulha de vidro. À medida que o anel se comprime, mantém a mesma espessura, sugerindo que seu volume total e o número de filamentos que contém diminuem constantemente. 
Além disso, diferentemente da actina presente nos músculos, os filamentos de actina no anel são altamente dinâmicos, e seu arranjo muda continuamente durante a citocinese. O anel contrátil é inteiramente desfeito quando a clivagem termina, uma vez que a membrana plasmática do sulco de clivagem se estreita para formar o corpo mediano. O corpo mediano subsiste como uma corrente entre as duas células-filhas e contém os restos do fuso central, uma grande estrutura proteica derivada dos microtúbulos interpolares antiparalelos da zona média do fuso, firmemente empacotados em conjunto dentro de um material denso de matriz. 
Após as células-filhas se separarem completamente,
alguns dos componentes do corpo mediano residual geralmente permanecem do lado interno da membrana plasmática de cada célula, onde podem servir de ponto de referência no córtex e ajudar a orientar o fuso na divisão celular subsequente. 
A RhoA, uma pequena GTPase da superfamília Ras, controla a formação e o funcionamento do anel contrátil no sítio de clivagem. A RhoA é ativada no córtex celular no futuro sítio de divisão, onde promove a formação de filamentos de actina, a associação da miosina II e a contração do anel. Ela estimula a formação de filamentos de actina pela ativação de forminas, e promove a associação e as contrações da miosina II pela ativação de múltiplas proteínas-cinase, incluindo a cinase ativada por Rho Rock. Essas cinases fosforilam a cadeia leve da miosina reguladora, uma subunidade da miosina II, estimulando dessa forma a formação do filamento bipolar da miosina II e atividade motora.
Acredita-se que RhoA seja ativada pelo fator de troca de nucleotídeo guanina (RhoGEF), que é encontrada no córtex da célula no local da divisão futura e estimula a liberação de GDP e ligação do GTP ao RhoA. Sabe-se pouco sobre como o RhoGEF está localizado ou é ativado no sítio de divisão, embora os microtúbulos do fuso da anáfase pareçam estar envolvidos.
O problema central da citocinese é como garantir que a divisão ocorra na hora certa e no lugar certo. Deve ocorrer somente após os dois conjuntos de cromossomos terem sido totalmente segregados um do outro, e o sítio de divisão deve ser posicionado entre os dois conjuntos de cromossomos-filhos, assegurando, com isso, que cada célula-filha receba um conjunto completo. A escolha do momento e o posicionamento correto da citocinese em células animais ocorrem por meio de mecanismos que dependem do fuso mitótico. Durante a anáfase, o fuso gera sinais que iniciam a formação do sulco em uma posição a meio caminho entre os polos do fuso, assegurando que a divisão ocorra entre os dois conjuntos de cromossomos separados.
Como esses sinais se originam no fuso da anáfase, esse mecanismo também contribui para a escolha do momento correto da citocinese no final da mitose. A citocinese também ocorre na hora correta, porque a desfosforilação de substratos das Cdks, que depende da degradação de ciclinas na metáfase e na anáfase, inicia a citocinese.
Após a fertilização, embriões se dividem rapidamente, sem períodos intervenientes de crescimento. Dessa maneira, o ovo original é progressivamente dividido em células cada vez menores. Como o citoplasma é transparente, o fuso pode ser observado em tempo real com um microscópio. Se, no início da anáfase, o fuso for puxado com força para uma nova posição com uma fina agulha de vidro, o sulco de clivagem incipiente desaparece, e um novo se desenvolve de acordo com o novo sítio do fuso – substanciando a ideia de que sinais gerados pelo fuso induzem a formação local do sulco.
Três mecanismos gerais têm sido propostos, e a maioria das células parece empregar uma combinação desses mecanismos. 
· 1º: chamado de modelo de estimulação astral, no qual microtúbulos astrais carregam sinais indutores de sulco, que são, de alguma forma, concentrados em um anel no córtex celular, a meio caminho entre os polos do fuso. As evidências para esse modelo provêm de experimentos engenhosos com células embrionárias grandes, que demonstram que um sulco de clivagem se forma a meio caminho entre dois ásteres, mesmo quando os dois centrossomos que nucleiam os ásteres não estão conectados um ao outro por um fuso mitótico.
· 2º: chamada de modelo de estimulação do fuso central, é que a zona média do fuso, ou fuso central, gera um sinal indutor do sulco que especifica o sítio de formação do sulco no córtex celular. Os microtúbulos interpolares que se sobrepõem no fuso central se associam a numerosas proteínas de sinalização, incluindo proteínas que podem estimular a RhoA. Defeitos no funcionamento dessas proteínas resultam no insucesso da citocinese.
· 3º: propõe que, em alguns tipos celulares, os microtúbulos astrais promovem o relaxamento local de feixes de
actina-miosina no córtex celular. De acordo com esse modelo de relaxamento astral, o relaxamento cortical é mínimo na placa equatorial do fuso, promovendo, desse modo, a contração cortical naquele sítio. 
Na maioria das células animais, o movimento interno do sulco de clivagem depende de um aumento da área de superfície da membrana plasmática. O material de membrana novo é adicionado à borda interna do sulco de clivagem, sendo em geral fornecido por pequenas vesículas de membrana que são transportadas em microtúbulos do aparelho de Golgi ao sulco.
O processo de mitose garante que cada célula-filha receba um complemento inteiro de cromossomos. Contudo, quando uma célula eucariótica se divide, cada célula-filha também deve herdar todos os outros componentes celulares essenciais, incluindo as organelas delimitadas por membrana. 
Organelas como mitocôndrias e cloroplastos não podem ser formadas de novo a partir de seus componentes individuais; elas podem se originar somente pelo crescimento e pela divisão de organelas preexistentes. Similarmente, as células não podem formar um novo retículo endoplasmático (RE), a menos que uma parte dele já esteja presente. As organelas como mitocôndrias e cloroplastos normalmente estão presentes em números suficientemente grandes para serem herdadas sem problema se, em média, seu número aproximadamente dobrar a cada ciclo. O RE em células interfásicas é contínuo à membrana nuclear e se encontra organizado pelo citoesqueleto de microtúbulos. Após a entrada na fase M, a reorganização dos microtúbulos e a fragmentação do envelope nuclear liberam o RE. Na maioria das células, o RE permanece em grande parte intacto, sendo dividido em dois durante a citocinese. O aparelho de Golgi é reorganizado e fragmentado durante a mitose. Os fragmentos do aparelho de Golgi se associam aos polos do fuso e são distribuídos a polos opostos do fuso, garantindo que cada célula-filha herde os materiais necessários para reconstruir o aparelho na telófase.
A maioria das células animais se divide simetricamente: o anel contrátil se forma em volta da região equatorial da célula-mãe, produzindo duas células-filhas de tamanho igual e com os mesmos componentes. Essa simetria resulta da disposição do fuso mitótico, que na maioria dos casos tende a se centralizar no citoplasma. Os microtúbulos astrais e as proteínas motoras que empurram ou puxam esses microtúbulos contribuem para o processo de centralização. Contudo, existem muitos exemplos no desenvolvimento, quando as células se dividem assimetricamente para produzir duas células que diferem quanto ao tamanho, ao conteúdo citoplasmático herdado ou a ambos os aspectos. Normalmente, as duas células-filhas diferentes são destinadas a se desenvolverem ao longo de diferentes vias. A fim de criar células-filhas com diferentes destinos dessa maneira, a célula-mãe deve primeiro segregar certos componentes (denominados determinantes de destino celular) para um lado da célula e, então, posicionar o plano de divisão de forma que a célula-filha apropriada
herde esses componentes. 
Para posicionar o plano de divisão de forma assimétrica, o fuso tem de ser movido de maneira controlada dentro da célula em divisão. Parece plausível que mudanças nas regiões locais do córtex celular orientem tais movimentos do fuso, e que proteínas motoras lá localizadas puxem um dos polos do fuso, via microtúbulos astrais, para a região apropriada. 
A mitose pode ocorrer sem citocinese. Embora a divisão nuclear normalmente seja seguida pela divisão citoplasmática, existem exceções. Algumas células sofrem múltiplos ciclos de divisão nuclear sem divisões
citoplasmáticas intervenientes. Uma célula na qual múltiplos núcleos compartilham o mesmo citoplasma é chamada de sincício. Esse arranjo acelera imensamente
o desenvolvimento inicial, na medida em que as células não têm de gastar tempo passando por todas as etapas da citocinese a cada divisão. Após essas rápidas divisões nucleares, membranas são criadas em volta de cada núcleo em um ciclo de citocinese coordenada denominado celularização. 
A membrana plasmática se estende para dentro e, com a ajuda de um anel de actina-miosina, se contrai com força para envolver cada núcleo. A divisão nuclear sem citocinese também ocorre em alguns tipos de células de
mamíferos. Os megacariócitos, que produzem as plaquetas sanguíneas, e alguns hepatócitos e células musculares cardíacas, por exemplo, tornam-se multinucleados dessa maneira.
Após a citocinese, a maioria das células entra em G1, na qual as Cdks estão predominantemente inativas. Encerraremos esta seção discutindo como esse estado é atingido no final da fase M. 
A fase G1 é um estado estável de inatividade das Cdks. Um evento regulador-chave no final da fase M é a inativação das Cdks, que é primariamente promovido pela degradação de ciclinas dependentes do APC/C. A inativação das Cdks no final da fase M tem muitas funções: desencadeia os eventos do final da mitose, promove a citocinese e possibilita a síntese de complexos pré-replicativos nas origens de replicação do DNA. Ela também proporciona um mecanismo de recomposição do sistema de controle do CC um estado de inatividade das Cdks, à medida que a célula se prepara para entrar em um novo ciclo celular. 
Na maioria das células, esse estado de inatividade das Cdks gera uma fase de intervalo G1, durante a qual a célula cresce e monitora seu ambiente antes de se comprometer com uma nova divisão. A inativação da M-Cdk no final da mitose se deve quase que inteiramente à ação do Cdc20-APC/C. Contudo, a M-Cdk estimula a atividade do Cdc20-APC/C. Como consequência, a destruição da M-ciclina no final da mitose leva prontamente à inativação de toda a atividade
do APC/C em uma célula embrionária. Essa inativação do APC/C imediatamente após a mitose é especialmente útil em ciclos celulares embrionários rápidos, uma vez que permite à célula rapidamente começar a acumular M-ciclina nova para o próximo ciclo. O rápido acúmulo de ciclina imediatamente após a mitose não é proveitoso, porém, é necessário para células nas quais a fase G1 permite o controle de entrada no próximo ciclo celular. Essas células empregam vários mecanismos para impedir a reativação das Cdks após a mitose. 
Um mecanismo usa outra proteína de ativação APC/C chamada Cdh1, fortemente relacionada com Cdc20. Embora tanto a Cdh1 como a Cdc20 se liguem e ativem o APC/C, elas diferem. Enquanto o complexo do Cdc20-APC/C é ativado pela M-Cdk, o complexo do Cdh1-APC/C é inibido por ela, por fosforilação direta da Cdh1. O resultado dessa relação é que a atividade do Cdh1-APC/C aumenta no final da mitose após o complexo do Cdc20-APC/C ter iniciado a destruição da M-ciclina. Portanto, a destruição da M-ciclina continua após a mitose: embora a atividade do Cdc20-APC/C tenha decaído, a atividade do Cdh1-APC/C é alta. 
Um segundo mecanismo que suprime a atividade das Cdks em G1 depende do aumento da produção de CKIs, as proteínas inibidoras de Cdk. As células de leveduras de brotamento, nas quais esse mecanismo é mais bem compreendido, contêm uma proteína CKI chamada de Sic1, que se liga e inativa a M-Cdk no final da mitose e de G1. Como a Cdh1, a Sic1 é inibida pela M-Cdk, que fosforila a Sic1 durante a mitose e, com isso, promove sua ubiquitinação por SCF. Assim, a Sic1 e a M-Cdk, como a Cdh1 e a M-Cdk, inibem uma à outra. Como resultado, o decréscimo na atividade da M-Cdk que ocorre no final da mitose faz a proteína Sic1 se acumular, e essa CKI ajuda a manter a atividade da M-Cdk baixa após a mitose. Uma proteína CKI chamada de p27 pode desempenhar funções similares em células animais.
Na maioria das células, o decréscimo da transcrição dos genes M-ciclina também inativa as M-Cdks no final da mitose. Na levedura de brotamento, por exemplo, a M-Cdk promove a expressão desses genes, resultando em um ciclo de retroalimentação positiva. Esse circuito é inativado quando as células saem da mitose: a inativação da M-Cdk por Cdh1 e Sic1 leva à diminuição da transcrição do gene da M-ciclina e, assim,
à diminuição da síntese de M-ciclina. As proteínas de regulação gênicas que promovem a expressão de G1/S-ciclinas e S-ciclinas também são inibidas durante G1.
Assim, a ativação do Cdh1-APC/C, o acúmulo de CKIs e a diminuição da expressão dos genes de ciclinas atuam em conjunto para garantir que o início da fase G1 seja um período em que essencialmente toda a atividade das Cdks está suprimida. Como muitos outros aspectos do controle do ciclo celular, o uso de mecanismos múltiplos reguladores permite que o sistema opere com razoável eficiência, mesmo se um dos mecanismos falhar. A atividade G1/S-Cdk, que aumenta em G1 tardia, libera todos os mecanismos de travagem que suprimem a atividade de Cdk.
5. Controle da Divisão e do Crescimento Celular 
O tamanho de um órgão ou organismo, depende da sua massa total de células, que depende de ambos, número total de células e seu tamanho. Por sua vez, o número de células depende da quantidade de divisões celulares e mortes celulares. Portanto, o tamanho de órgãos e do corpo é determinado por três processos celulares fundamentais: crescimento, divisão e sobrevivência. 
Cada um é fortemente regulado – tanto por programas intracelulares como por moléculas-sinal extracelulares que controlam esses programas. As moléculas de sinalização extracelular que regulam o crescimento celular, a divisão e a sobrevivência são geralmente proteínas solúveis secretadas, proteínas ligadas à superfície celular ou componentes da matriz extracelular. Elas podem ser operacionalmente divididas em três classes principais:
1) Mitógenos: estimulam a divisão celular, fundamentalmente desencadeando uma onda de atividade de G1/S-Cdk que atenua controles intracelulares negativos que, de outra maneira, bloqueariam a progressão ao ciclo celular.
2) Fatores de crescimento: estimulam o crescimento celular ao promover a síntese de proteínas e outras macromoléculas e ao inibir sua degradação.
3) Fatores de sobrevivência: promovem a sobrevivência celular ao suprimir apoptose.
Muitas moléculas de sinalização extracelular promovem todos esses processos, enquanto outras promovem um ou dois. Além dessas três classes de sinais estimuladores, existem moléculas de sinalização extracelular que suprimem a proliferação celular, o crescimento celular, ou ambos; em geral, sabe-se menos a respeito delas. Existem também moléculas de sinalização extracelular que ativam a apoptose. 
As células de um organismo multicelular se dividem somente quando o organismo necessita de mais células. Para que uma célula se prolifere, ela deve receber sinais extracelulares estimuladores, sob a forma de mitógenos, de outras células, geralmente suas vizinhas. Os mitógenos superam os mecanismos intracelulares de freagem que bloqueiam a progressão ao ciclo celular. Um dos primeiros mitógenos identificados foi o fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF). No organismo, a PDGF liberada dos coágulos sanguíneos ajuda a estimular a divisão celular
durante a cicatrização de feridas. É apenas uma das mais de 50 proteínas que atuam como mitógenos. A maioria dessas proteínas tem uma especificidade ampla. A PDGF, por exemplo, pode estimular muitos tipos de células a se dividirem, incluindo fibroblastos, células musculares lisas e células da neuroglia. Similarmente, o fator de crescimento epidérmico (EGF) age não somente em células epidérmicas, mas também em muitos outros tipos celulares, incluindo células epiteliais e não epiteliais. 
Contudo, alguns mitógenos têm uma especificidade restrita; a eritropoietina, induz somente a proliferação de precursores dos eritrócitos. Muitos mitógenos, incluindo PDGF, também têm ações além da estimulação da divisão celular: elas podem estimular crescimento celular, sobrevivência, diferenciação ou migração, dependendo das circunstâncias e do tipo celular. Em alguns tecidos, proteínas de sinalização extracelular inibidoras se opõem aos reguladores positivos e inibem o crescimento de órgãos. 
As proteínas-sinal inibidoras mais bem caracterizadas são os fatores b de crescimento transformador (TGFb) e proteínas relacionadas. O TGFb inibe a proliferação de vários tipos celulares, principalmente bloqueando a progressão do ciclo celular em G1. 
Em alguns casos, as células parcialmente desmontam seu sistema de controle do ciclo celular e saem do ciclo para um estado especializado de não divisão, chamado G0. A maioria das células em nosso organismo está em G0, porém as bases moleculares e a reversibilidade desse estado variam em diferentes tipos celulares. A maioria de nossos neurônios e células musculares esqueléticas, por exemplo, está em um estado de G0 terminalmente diferenciado, no qual seu sistema de controle do ciclo celular está completamente ausente: a expressão dos genes que codificam várias Cdks e ciclinas está permanentemente inativada, e a divisão celular raramente ocorre. Alguns tipos celulares
não possuem ciclo celular apenas de forma transitória e retêm a capacidade de remontar o sistema de controle do ciclo celular rapidamente e de entrar em ciclo novamente. 
A maioria das células hepáticas, por exemplo, está em G0, mas pode ser estimulada a se dividir se o fígado sofrer danos. Já outros tipos celulares, incluindo fibroblastos e linfócitos, retiram-se e entram em ciclo celular repetidamente ao longo de sua vida. Quase todas as variações na duração do ciclo celular no organismo adulto ocorrem durante o espaço de tempo que a célula passa em G1 ou G0. Por outro lado, o tempo que uma célula leva para progredir do início da fase S à mitose normalmente é breve e relativamente constante, independentemente do intervalo existente entre as divisões.
Na grande maioria das células animais, os mitógenos controlam a taxa de divisão celular agindo na fase G1 do ciclo celular. Múltiplos mecanismos agem durante G1 para suprimir a atividade Cdk. Os mitógenos liberam esses inibidores na atividade Cdk, permitindo, assim, a entrada em um novo ciclo celular.
Os mitógenos interagem com receptores de superfície celular a fim de acionar múltiplas vias de sinalização intracelular. Uma via principal age através de GTPase Ras monomérica, a qual leva à ativação de uma cascata da proteína-cinase mitógeno-ativada (MAP-cinase). Isso leva a um aumento da produção de proteínas reguladoras de transcrição, incluindo a Myc.
Acredita-se que a Myc promova a entrada no ciclo celular por meio de vários mecanismos, um dos quais é o aumento da expressão de genes que codificam G1-ciclinas (ciclinas D), aumentando a atividade da G1-Cdk (ciclina D-Cdk4). A Myc também tem um importante papel na estimulação da transcrição de genes que aumentam o crescimento celular. 
A função-chave dos complexos de G1-Cdk em células animais é ativar um grupo de fatores reguladores gênicos denominados proteínas E2F, que se ligam a sequências específicas de DNA nos promotores de uma grande variedade de genes que codificam proteínas necessárias à entrada na fase S, incluindo G1/S-ciclinas, S-ciclinas e proteínas envolvidas na síntese de DNA e na duplicação dos cromossomos. Na ausência de estimulação mitogênica, a expressão gênica dependente de E2F é inibida por uma interação entre E2F e membros da família de proteínas do retinoblastoma (Rb). 
Quando as células são estimuladas a se dividir pelos mitógenos, a G1-Cdk ativa se acumula e fosforila
membros da família Rb, reduzindo sua ligação a E2F. As proteínas E2F liberadas ativam, então, a expressão de seus próprios genes-alvo. Esse sistema de controle transcricional, como outros tantos sistemas de controle que regulam o ciclo celular, inclui ciclos de retroalimentação que garantem que a entrada no ciclo celular seja completa e irreversível. As proteínas E2F liberadas aumentam a transcrição de seus próprios genes. Além disso, a transcrição dependente de E2F dos genes da G1/S-ciclina (ciclina E) e da S-ciclina (ciclina A) leva ao aumento das atividades da G1/S-Cdk e da S-Cdk, que, por sua vez, aumentam a fosforilação da proteína Rb e promovem a liberação de mais E2F. 
A perda completa da Rb não causa imediatamente