Sistema de controle do ciclo celular - resumo

Prévia do material em texto

Sistema de controle do ciclo celular
· Processos que envolvem desde a formação de uma célula até sua própria divisão em duas células-filhas, iguais entre si = crescimento celular e replicação cromossômica. 
· Duas etapas:
· Interfase: período entre duas divisões (crescimento e preparação para nova divisão).
· Mitose: divisão propriamente dita do núcleo (cariocinese) e do citoplasma (citocinese).
OBS: mitose – células somáticas e formam células filhas com a mesma quantidade de cromossomos que a mãe. 
funções 
· Gerar vida em organismos unicelulares (bactérias) 
· Manter a vida em organismos pluricelulares: crescimento de tecidos, órgãos e organismos, reposição de células mortas, regeneração de partes danificadas de tecidos. 
OBS: Nem todas as células se dividem igualmente.
tempo de proliferação das células animais = como as células se multiplicam 
· Lábeis: dividem-se continuamente (sensíveis a agentes que afetam a replicação do DNA).
EX: embrionárias, epitélio do intestino delgado (3 dias), folículos capilares, medula óssea, camada basal da epiderme. 
· Estável: não se dividem, mas podem fazê-lo após estímulo. Mantém em G0, baixo metabolismo, tamanho reduzido e DNA não duplicado. 
EX: hepatócitos, fibroblastos da pele, células renais, músculo liso (gestação, útero passa por um processo de hiperplasia – formação de novas células e hipertrofia – crescimento do volume), pâncreas, ovário, pulmão, endotélio, adrenal e osso. 
· Permanentes: sem capacidade reprodutiva (G0), terminalmente diferenciadas, mesmo estimuladas não conseguem se dividir. 
EX: neurônios, músculo esquelético e cardíaco = quando morrem sofrem predominantemente o processo de necrose – inflamação local – induz o processo de reparo – substituição por tecido fibroso perdendo a função.
OBS: hiperplasia compensatória (aumento do tecido após o dano). EX: doação de uma parte do fígado = regeneração do fígado (hepatectomia parcial). 
- Hiperplasia do lado esquerdo para compensar a perda do lobo direito. 
Como é músculo cardíaco as células não se regeneram, são permanentes, então a área necrosa.
conceitos prévios 
· Cromossomo: estrutura que contém uma longa molécula de DNA associada a proteínas histonas, visível ao microscópio óptico em células metafásicas.
OBS: Cromatina = nível menos condensado de DNA associado a histonas que fica na interfase para facilitar a duplicação: durante toda a intérfase. 
Melhor fase para ver o cromossomo = metáfase.
estruTURA DO dna (CROMATINA) 
· Do grego croma, cor = toda porção do núcleo que se cora (corantes básicos) e é visível ao microscópio. 
· Proteínas condensinas para ajudar na formação do cromossomo (de cromatina a cromossomo). 
· Nucleossomo = primeiro e mais básico nível de organização cromossômica – um complexo de DNA-proteína. 8 proteínas histonas + fita dupla de DNA. 
· Cromossomos simples: 2 braços e um centrômero. 
· Cromossomo duplo: 4 braços e 1 centrômero. DNA da cromátide direita igual ao da esquerda – cromátides irmãs (após a fase S). 
· Cromossomos homólogos: cromossomos semelhantes na forma e no tamanho presente aos pares em células diploides (2n), conjunto de genes para as mesmas características = genes alelos. 22 pares de cromossomos homólogos + 1 par sexual (XY ou XX) nas células diploides. 
quatro fases do ciclo celular
· Interfase: 95% do tempo para preparo da divisão celular = mamíferos (12-24h), unicelular (1h e meia), RNA/PTN/crescimento, etapas: G1/S/G2. 
· G0: estado quiescente: 
- Saída do ciclo 
- Temporário (estáveis) /permanente (células permanentes).
- Fora do ciclo celular 
· G1: pós-mitótica ou pré-sintético. 
- Recomeça síntese de RNA/PTN.
- Cerca de 80% do RNA sintetizado em G1 é rRNA. 
- Crescimento.
- Enzimas para duplicação do DNA.
- Produção de proteínas e RNA ribossômico. 
Pontos de checagem: 3 = para evitar erros no processo de divisão celular. 
- Ponto de restrição (R) ou início: interrupção temporária do ciclo por causa da presença de danos no DNA, para que os mecanismos de reparo operem antes da fase de replicação = induzida a apoptose para que esse erro não passe para as células filhas. Vê se o ambiente é favorável. O ponto R é transposto apenas quando proteínas sintetizadas em G1 são acumuladas até uma quantidade crítica, permitindo então à células transpor o ponto R e iniciar S.
- p53: proteína que é um sinal de parada em G1 (supressor tumoral) = uma vez que ela se acumula tem alguma coisa errada, algum dano no DNA existe não foi possível ser corrigido e então a apoptose é induzida, devido à capacidade transcricional da p53 que ativa uma série de genes de controle do ciclo celular.
OBS: Câncer = proto oncogenes (se transformam em oncogenes) e genes supressores de tumor.
Capacidade transcricional que ativa muitos genes com função. 
- Induz mecanismos de apoptose. 
OBS: Síndrome de Li-fraumeni
· Período S (10-12h): início da síntese de DNA:
- Ponto sem volta = culmina em divisão. 
- Replicação do DNA (2C – 4C).
- Duplicação com alta fidelidade.
- Primórdios de novos centríolos.
- Poucas horas de duplicação (muitos pontos de replicação, porque se não iria demorar muito).
- Produção de histonas nos eucariotos (para montagem da estrutura da cromatina). 
- Eucariotos
As histonas são as únicas proteínas cuja síntese está confinada à fase S, ocorrendo simultaneamente com a síntese de DNA. 
· G2 (gap 2): pré-mitose. 
- Preparativos para mitose: 
 Síntese de proteínas não histonicas que vão associar ao cromossomos. 
 Síntese de RNA extranucleolares. 
- Ponto de regulação (check point): 
 Identifica se o DNA está todo replicado e se o ambiente é favorável. 
 
OBS: Se o sistema de controle identificar problemas na realização da replicação de DNA, por exemplo, isso manterá a célula na transição G2/M até que esses problemas sejam resolvidos. 
Terceiro check point = Transição entre metáfase e anáfase e checa se todos os cromossomos estão ligados ao fuso = podem acontecer não disjunções ou disjunções errôneas. 
Iniciar anáfase e prosseguir para citocinese, 
controle do ciclo celular
· Cinase dependente de ciclina: fazem fosforilação e só ativadas quando estão ligadas a ciclina. Sem a ciclina a Cdk é inativa. 
CINASE: proteínas que fazem fosforilação.
CICLINAS: Tem esse nome porque tem um ciclo de degradação e produção durante o ciclo celular. 
· Complexos ciclina cdk que vão regular os diferentes processos. 
· Ciclinas tem 4 tipos: 
1. G1/S-ciclinas ativam Cdks no final de G1: 
- Desencadear a progressão ao início da transcrição (progressão de G1 para S).
- Seus níveis diminuem na fase S. 
2. As 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. 
- Essas ciclinas também contribuem ao controle de alguns eventos mitóticos iniciais.
 3. As M-ciclinas ativam Cdks que estimulam a entrada na mitose na transição G2:
- Os níveis de M-ciclinas diminuem na metade da mitose = importante para que a metáfase passe para a anáfase. 
 4. G1-ciclinas ajudam a regular as atividade das G1/S-ciclinas, as quais controlam, no final de G1, a progressão ao início. 
G1 ciclina: se liga à sua Cdk. 
OBS: Somente nas transições são ativados os complexos ciclina-Cdk. 
Ativação das cdKS 
· Os diferentes complexos ciclina Cdk permanecem inativas até que, atingindo o estágio do ciclo pelo qual são responsáveis, são ativados por ação de uma proteína conhecida como Cak.
· Cinase ativadora de Cdk (CAK): fosforila um aminoácido próximo ao sítio ativo da Cdk. 
· Cdk ativada: fosforila suas proteínas-alvo = ativando eventos do ciclo. 
Passo 1 para a ligação com a Cdk é a ciclina e a cinase ativadora de Cdk (CAK).
inibição e controle das cdks
Mecanismos: 
1. Aumentos (ativação) ou diminuição (inativação) de ciclinas são determinantes primordiais de atividade das Cdks durante o ciclo celular.
2. Cinane wee1 fosforila dois aminoácidos. 
- A desfosforilação deste aminoácido aumenta atividade das Cdks.
 3. Ligaçãode proteínas inibidoras de Cdk = CKIs. 
proteólise cíclica 
· Enquanto a ativação de complexos específicos ciclina-Cdk controlam 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. 
· Degradação das proteínas como as que mantém as cromátides irmãs ligadas = APC/C (quem faz isso).
· APC/C – complexo promotor de anáfase ou ciclossomo = desencadeia a transição entre metáfase e anáfase. 
- Catalisa a ubiquitinação (proteína ubiquitina que marca a degradação) e destruição de duas proteínas: 
 Securina: se liga a uma enzima chamada de separase para que ela continue inativa, mas precisa que a separase seja ativada então a securina é marcada (ubiquitinação) e essa é degradada, assim a separasse é ativada e liberada. A função da separase é manter os pares de cromátides-irmãs unidas no início da mitose. Então quando ela é degradada, os pares das cromátides se separam. Securina normalmente a separasse que fica inativa e ela não consegue separar, não consegue separar as coenzinas. 
RESUMO: A destruição das securinas (que mantém a união das cromátides) na metáfase ativa a protease que separa as cromátides-irmãs e desencadeia a anáfase.
· Precisa ainda inativar o Scdk (S-ciclina) e o Mcdk (M-ciclina) para reiniciar a fase de G1 (células estáveis).
OBS: Se tiver um cromossomo não ligado ao fuso = inibição da APC/C até que por tentativa e erro o cromossomo se ligar ao fuso. 
Se tiver um dano no DNA vai inibir o complexo G1-S 
Mcdk: importante para as fases iniciais da mitose (prófase e metáfase) = 3º ponto de checagem.
S-Cdk: impede com que outras helicases se liguem em S (só as helicases que já estavam na fase G1 funcionam) para que só tenha uma replicação. 
FASE S
· Evento central de duplicação dos cromossomos 
· Duplicação do DNA de cada cromossomo 
· Duplicação das proteínas associadas 
· Montagem adequada do NDA +proteínas 
DUAS EXIGÊNCIAS: 
1- Extrema precisão: bases corretamente. 
2- Cada nucleotídeo deve ser copiado uma única vez.
· S-Cdks estimulam a síntese das quatro subunidades das histonas. 
· Fatores de montagem de nucleossomos associados à forquilha de replicação. 
· Enzimas modificadoras de histonas e proteínas não-histônicas são depositadas sobre a nova fita de DNA para reproduzir a estrutura da cromatina. 
REPLicação
CARACTERÍSTICAS DA REPLICAÇÃO: 
1. Semiconservativa 
2. Replicação bidirecional 
3. Acontece em vários pontos (bolhas de replicação) = mais rápida.
4. Fita contínua e descontínua (precisa de mais primers)
ENZIMAS: 
1. Helicase 
2. SSB: mantém a fita separada. 
3. Primase-RNA: formando um primer que marca o início da síntese pela RNA polimerase.
4. DNA Polimerase (adiciona os nucleotídeos e tira os primers).
5. DNA-ligase (ligação dos fragmentos de okasaki) 
6. Topoisomerase (rotaciona a molécula para que ela não rompa).
POR QUE AS DUAS FITAS TÊM QUE ESTAR EM POSIÇÕES DIFERENTES?
- Por causa das bases nitrogenadas que precisam se ligar. 
SISTEMA DE CONTROLE 
 1. Ainda na fase G1 são adicionados os complexos pré-replicativos nas origem de replicação e tem a enzima helicase inativa. 
 2. Para a helicase seja ativada tem que ativar a S-Cdk, que desenrolam o DNA nas origens para iniciar a replicação. 
OBS: A ativação de S-Cdk na fase S faz com que nenhum outro complexo seja adicionado nas origens da fase G1, assegurando que cada origem seja ativada apenas uma vez a cada ciclo celular. 
3. Duas forquilhas de replicação partem e se afastam de cada origem, até que o cromossomo inteiro seja duplicado 
4. Os cromossomos duplicados são segregados na fase M. 
5. No final da mitose, a ativação do APC/C leva à inativação das Cdks (outros complexos se ligam aos pontos de origem) e à degradação da germinina permitindo a formação de novos complexos pré-replicativos. 
Geminina: inibidor da proteína Cdt1. 
Cdt1: auxilia a helicase a se ligar no local de origem.
Na fase S, a S-cdk impede com que as helicases inativas se liguem aos pontos de replicação.