Aula 6- Ciclo Celular
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Aula 6- Ciclo Celular

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com ovócitos de sapo

(Xenopus). Como já comentamos na Figura 6.2, o zigoto dos animais normalmente é uma

célula grande, e no caso do Xenopus (Figura 6.3) mede mais de 1mm!

Disciplina Biologia Celular II: Aula de Ciclo Celular. Atualizada em Janeiro de 2012.

Autoria: Marcia Attias e Narcisa Cunha e Silva 5

Figura 6.3: O ovócito de Xenopus, aqui visto em microscopia eletrônica de varredura, mede mais

de 1mm.

CONTROLE INTERNO DO CICLO
A princípio, acreditava-se que o controle do ciclo celular estava no núcleo das

células, mas um experimento crucial demonstrou que o controle é exercido por moléculas

do citoplasma.

O experimento consistia em retirar com uma agulha bem fina uma porção do

citoplasma de um ovócito fecundado (zigoto) e injetar o conteúdo em um ovócito não

fecundado (Figura 6.4). Pois bem, a célula que recebia esse extrato citoplasmático entrava

imediatamente em mitose (embora fosse haplóide!). Injetando-se o extrato citoplasmático

de uma célula na fase G2, não produzia nenhum efeito no ovócito. Concluiu-se, então, que

no citoplasma do zigoto havia um fator promotor de mitose ou MPF (de M-phase

promoting factor).

Quando o MPF foi purificado, constatou-se que ele continha uma única enzima: uma

proteína quinase (veja o boxe). Ao fosforilar proteínas-chave, eventos característicos da

mitose como a condensação dos cromossomos, desagregação do envoltório nuclear e outros

eram disparados.

Figura 6.4: Demonstração
experimental da presença do
fator de promoção de mitose.
Apenas o extrato do citoplasma
de células na fase M é capaz de
induzir a divisão em um ovócito
não fecundado.

Um fato intrigante é que

essas quinases estavam presentes

no ovo de Xenopus em todas as

fases do ciclo celular, enquanto a

ativação do MPF era cíclica

(Figura 6.5). Como essas

quinases poderiam estar

ativas apenas em

determinado momento?

Quinases

São enzimas que catalisam uma reação em que

uma outra proteína é fosforilada, isto é, um

fosfato vindo do ATP liga-se a um de seus

aminoácidos. Essa reação pode ser rapidamente
revertida pela ação de um outro tipo de enzima –
as fosfatases. A adição ou remoção de grupos

fosfato é uma das maneiras mais freqüentes de
ativação e inativação de moléculas (Aulas13 e 14

de Biologia Celular I).

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Figura 6.5: Após
injeção do
extrato
citoplasmático
de Xenopus, a
atividade da
MPF aumenta
rapidamente,
caindo
abruptamente
ao final da
mitose.

Essa pergunta não foi respondida através de experimentos feitos com ovos de

Xenopus e, sim, ovos de mariscos. Nesses organismos, foram detectadas proteínas cuja

concentração ia aumentando gradativamente durante a fase S, caindo abruptamente quando

a célula entrava na fase M (Figura 6.6). Essas proteínas foram batizadas de ciclinas. A

primeira ciclina identificada foi justamente a que compõe o MPF e, por isso mesmo, é a M-

ciclina (ou ciclina-M).

Figura 6.6: A concentração citoplasmática da ciclina-M, disparadora da mitose aumenta gradativa-
mente durante a intérfase, caindo abruptamente ao final da mitose. A concentração da quinase
promotora da mitose é constante ao longo de todo o ciclo celular, apenas sua atividade varia.

Concluiu-se assim que o MPF é, na verdade, um complexo de proteínas: uma ciclina

e uma quinase dependente dela, ou Cdk (cyclin dependent kinase) (Figura 6.7).

Após a descoberta da ciclina e da Cdk disparadoras da mitose – ciclina-M e Cdk-M
foram identificadas outras ciclinas (e respectivas Cdks) disparadoras de outros eventos do

ciclo celular. Assim, embora as Cdks estejam presentes o tempo todo, sua atividade é

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regulada pela presença, ou não, da ciclina que a ativa. (RELEIA ESTA ÚLTIMA FRASE,

POIS É MUITO IMPORTANTE QUE VOCÊ A ENTENDA).

Figura 6.7: Para que determinada fase do ciclo
celular se inicie, é necessária a ativação da Cdk
por uma ciclina específica. A Cdk ativa, por sua
vez, vai fosforilar outras moléculas e provocar
mudanças na célula, como a condensação dos
cromossomos, a formação do fuso mitótico etc.

Também ficou mais clara a dinâmica de ativação das Cdks: as ciclinas da mitose, por

exemplo, começam a ser sintetizadas no início da fase G2. Sua concentração citoplasmática

vai aumentando até atingir a concentração reativa. Isso ocorre imediatamente antes de a

célula entrar na fase M. Nesse intervalo, a célula estará cumprindo o roteiro de atividades

das fases G1 (crescimento) e S (duplicação do DNA), sempre pela ativação das Cdks

específicas dessas etapas, que vão sendo ativadas por ciclinas cuja concentração reativa é

alcançada primeiro.

Existem quatro classes de ciclinas, definidas pelo estágio do ciclo celular em que se

ligam às Cdks e as ativam. Todas as células eucarióticas necessitam pelo menos três dessas

quatro classes:

1. Ciclinas G1/S- Ativam Cdks na fase avançada de G1 contribuindo para que seja
atingido o ponto de „start‟, ponto a partir do qual não há retrocesso para entrada
nas demais fases (S, G2 e M). Os níveis dessas ciclinas declinam na fase S.

2. Ciclinas-S- Ligam-se às Cdks logo após o ponto „start‟ e ajudam a estimular a
duplicação dos cromossomos. O nível dessas ciclinas permanece elevado até a

fase M, onde também participam.

3. Ciclinas-M- Ativam das CDks que estimulam o início da mitose a partir do ponto
de checagem de G2/M. Estas ciclinas são degradadas no meio da fase M.

4. Ciclinas-G1- Estas ciclinas estão presentes na maioria, mas não em todas as
células, e governam as atividades das ciclinas G1/S até o ponto „start‟.

Na Figura 6.8 estão esquematizadas as concentrações relativas das ciclinas ao longo

das fases G1, S, G2 e M. Note que há grande variação quanto ao período de entrada e

saída do ciclo de cada uma delas. A ciclina S, por exemplo, permanece presente e

ativa desde o ponto de início (ou „start‟) até quase o fim da mitose.

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Figura 6.8 Variação das concentrações relativas das ciclinas ao longo das fases G1, S, G2,
e M. Repare que o nível da ciclina S se mantém alto do início da fase S até a metáfase da
fase M e que o nível da ciclina M começa a aumentar logo após a fase S e quando chega
a seu pico, a fase M tem início.

CONTROLE EXTERNO DO CICLO: A ORDEM DOS FATORES
ALTERA O PRODUTO

Um ponto fundamental para o ciclo celular dar certo é que cada evento só seja

iniciado quando for concluída a fase anterior (o mesmo princípio da correta lavagem de

roupas: nada de enxaguar antes de ensaboar). Não é difícil prever as conseqüências

desastrosas de entrar em mitose antes de concluída a duplicação do DNA, ou da entrada na

fase S sem que a célula tenha crescido o suficiente. Por isso, ao longo do ciclo celular

existem diversos pontos de checagem. Para passar à etapa seguinte, cada item da etapa

anterior é checado e, se não estiver cumprido, o ciclo celular não avança. Veja na Figura

6.9 quais são esses pontos de checagem e o que é checado em cada um deles.

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