regulación del ciclo proliferativo Flashcards
Hay importantes cambios estructurales en la célula cuando se encuentra en la etapa
M
Proliferación
Es fundamental en toda nuestra vida, es fundamental en el desarrollo embrionario, y permite el crecimiento del organismo
Las neuronas y las células ciliadas del oído son ejemplos de células que
ya no sufren proliferación
Una desregulación de la proliferación puede generar, por ejemplo
melanomas y enanismo
Antes de llegar a mitosis, la célula ha pasado por
la interfase
En la etapa S hay replicación del DNA, pero también
duplicación de centriolos y centrosomas, y el aumento de transcripción de histonas
El ciclo proliferativo tiene puntos de salida
puede detenerse en cualquier parte, pero luego solo puede continuar o morir
Existen puntos determinados de salida del ciclo, los cuales pueden ser definitivos como
la senescencia o la diferenciación terminal
No todas las células con algún grado de diferenciación dejan de proliferar. Las células terminalmente diferenciadas son las que
no proliferan como los mocitos, las neuronas, células ciliadas del oído, etc.
Hay puntos en G1 y G2 donde las células salen, pero pueden volver a ingresar al ciclo
estado de quiescencia
las células que estaban en reposo proliferativo G01 y G02 salen al estado de quiescencia
solo como un reposo proliferativo. Son células metabólicamente activas, pero que no están proliferando
Frente a señales proliferativas como factores de crecimiento, la célula dejará el estado de quiescencia y volverá a
proliferar
Los receptores que responden ante factores de crecimiento son los de
tirosina quinasa
Las células siguen un camino determinado, hay mecanismos moleculares que provocan que la célula siga un trayecto
unidireccional
El comienzo del ciclo proliferativo no ocurre de forma espontánea, sino que requiere de un impulso que permita el ingreso de la célula desde
G0 a G1, una vez logra ingresar, ya no necesita de más impulsos para mantenerse
El impulso corresponde a los
factores de crecimiento
Hay una serie de eventos moleculares que dan lugar a las siguientes fases, pero además, esto permite que ocurran los procesos
propios de la fase
en fase S ocurre la
replicación del DNA, la transcripción de histonas y duplicación de centriolos
Un evento molecular podrá gatillar más de un evento, algunos son los procesos propios de cada fase, y otros que tienen que ver con el avance a
la fase siguiente
reguladores positivos
son las moléculas claves que permite que pase lo que ocurre en la fase y el avance hacia la siguiente fase
Hay 4 complejos moleculares, y todos ellos son complejos moleculares que están compuestos por
2 proteínas
Unas de estas proteínas son ciclinas y existen 4 tipos de ciclinas distintas, mientras que la otra proteína corresponde a
CDK la cual es una ciclasa dependiente de ciclina
Se encuentra la CDK4, 2 CDK2, pero cada una acompañada por
distintas ciclinas
Las CDK son las moléculas que tienen una actividad enzimática como quinasas
son una serie de enzimas que fosforilan sustratos distintos, ya que cada ciclina fosforila distintas proteínas
reguladores negativos
que son el p53, RB y p21
Los reguladores negativos detienen el avance del ciclo proliferativo, pero
no las sacan del ciclo
hay un bolsillo en rojo que contiene el sitio activo y se encuentra entre la ciclina y la ciclasa, en ese bolsillo se encuentra el
ATP
a este mismo bolsillo ingresa el sustrato que va a ser fosforilado y la actividad catalítica de
la ciclasa va a transferir el fosfato gama desde el ATP hacia el sustrato que va a ser fosforilado
cuando no está la ciclina, hay un bucle que impide la entrada al sitio activo, y cuando ciclina se une a la ciclasa
esta asa se abre, y así queda abierta la entrada al sitio activo
cuando ciclina está unida a ciclasa, el loop se abre
puede ingresar al sitio activo el sustrato, y lo que hará la actividad catalítica es transferir el último fosfato al aa serina (en este caso), y de esta forma se libera el sustrato ya fosforilado
la quinasa cuando no está unida a ciclina tiene cerrada su entrada al sitio activo
por lo que se encuentra inactiva, y para estar abierta requiere la unión de ciclina
la quinasa se activa cuando está unida a
ciclina
factores de crecimiento
Son los que estimulan la entrada de la célula al ciclo
Las células troncales de la piel que están en G0 la mayor parte de su vida
muchas más de ellas serán activadas para proliferar, lo que permite que se reepitelice la lesión
Durante el proceso de reparación de tejidos, hay diferentes células que liberan a la zona dañada de la herida factores de crecimiento, lo que hace que
se reclute un número mayor de células que están en G0 en la piel
Lo primero que ocurre en la reparación de heridas es
la formación de un coágulo inicial por la acción de plaquetas
Las plaquetas liberan su contenido, hay muchas cosas en ese contenido incluyendo factores de crecimiento como TGF-beta, PDGFs
También liberan otras sustancias que atraen desde la circulación a numerosos leucocitos, y cuando estos llegan a la zona de la herida también liberan muchas cosas, y entre ellas, factores de crecimiento
Los factores de crecimiento atraen a fibroblastos que se encuentran en la MEC
y a su vez liberan otros factores de crecimiento
En el sector de la herida hay una gran cúmulo de factores de crecimiento que son
atraídas a esa zona
Las células troncales o células madre que se encuentran en este epitelio están en G0, y cuando las células que están en G0 reciben y unen a sus receptores de superficie a los factores de crecimiento
estas células van a responder a los factores de crecimiento entrando a G1 en el sitio proliferativo
A microscopio no se puede distinguir si la célula se encuentra en G0 o G1, para hacer la distinción se deben utilizar marcadores moleculares, es decir
identificar moléculas que son propias de G1 y que no están en G0
el receptor tirosina quinasa en el cual se une un factor de crecimiento, y una vez estas se unen al receptor
lo dimerizan, se fosforilan cursadamente, se activa Ras al obtener GTP, Ras une a Raf, que es la primera quinasa de esta vía, Raf se activa y nuevamente se encuentran proteínas de andamiaje que determinan o permiten que las estén las distintas quinasas unidas a ella
vía de las MAP quinasas
Raf fosforila a MEK, a su vez fosforila a ERK, ERK fosforilada se activa y fosforila a otros sustratos
El marcador específico de G1 sería, por ejemplo
la presencia de ciclina D o la ciclasa CDK4. Las células en G0 no tienen presentes estas ciclinas, por lo que, si no se encuentra la ciclasa, la ciclina tampoco está activa
ERK activada ingresa al núcleo y fosforila en un enhancer
a una proteína que está unida a ese enhancer y es un factor transcripcional específico de una serie de genes, lo cual activa la transcripción
ERK entra al núcleo y fosforila a un factor de transcripción que está unido al enhancer, pero al estar unido con RB
se encuentra inactivo, por lo que no está ocurriendo la transcripción
Cuando ERK ingresa al núcleo, este factor de crecimiento se activa
y se activa una ronda de transcripción de genes que codifican para una proteína denominada MYC
Las transcripciones para MIC salen del complejo de poro hacia los
ribosomas del citosol, y se traduce
MYC
factor de transcripción
MYC ingresa al núcleo
se une a los enhancer o potenciadores de otro gen
Al unirse MYC
se atraen los factores de transcripción basales y se transcribe el gen de la ciclina
Se sintetiza la ciclina, y esta se une a la
la CDK4 o CDK6, lo que corresponde al complejo quinasa ciclina de G1
Cuando la quinasa está activa, entonces decimos que la célula ingreso a
G1
La entrada a G1 depende de un cambio en la expresión génica
se regula a nivel de transcripción
En G1 el complejo ciclina quinasa ya se encuentra
activa
RB es un regulador negativo del avance hacia S
cuando sea fosforilado por la quinasa de G1 deja de impedir el avance del ciclo
Se encuentran las ciclinas propias de la fase S, una de ellas se encuentra en la transición entre la
fase G1 y S, y la otra ciclina es propia de S
La transcripción de todos estos genes es comandada por
por el factor de transcripción que se encuentra unido, sin embargo, RB inhibe a este factor
Este bloqueo de RB ocurre hasta que
CDK4-6 lo fosforila y lo libera del factor de transcripción
Cuando se sinteticen ciclina E y ciclina A se verá un aumento en la cantidad de la ciclina E
la ciclina A, y estas van a unirse a la quinasa 2 que es la de fase S, y la quinasa 2 va a estar activa
RB es
el freno del ciclo proliferativo, y significa retinoblastoma
El gen del retinoblastoma tiene una mutación que lo inactiva, por lo que
no puede bloquear el avance del ciclo
Si el gen tiene un alelo normal y otro mutado, el alelo normal estará traduciendo la proteína retinoblastoma normal, y basta con que
haya un alelo activo para que frene el ciclo
RB, p21 y p53 inhiben el avance de la proliferación, y para todos estos se necesita que ambos alelos se encuentren mutados para que se observe el fenotipo hiperproliferante
mutación inactivante
La mutación en las ciclinas es activante
encuentra siempre presente o aumentando los niveles
Todos los genes que son reguladores positivos del ciclo, cuando pierden el control
ven aumentada su actividad hablamos de estos genes como oncogenes
Los genes que codifican para proteínas inhibitorias en el ciclo, las copias normales corresponde a
los genes supresores de tumor
Al ser fosforilada la retinoblastoma por la primera quinasa
aumenta la transcripción de las ciclinas
se activan las quinasas de G1 tardío, o el cambio de G1 a S, y entonces, estas quinasas activan la
replicación del DNA, la duplicación de los centriolos, el aumento de transcripción de los genes para histona, etc
fosforila a la quinasa a un factor de transcripción, y cuando el factor de transcripción se encuentra fosforilado
se une a su promotor o a su enhancer (enhancer de ciclina), y promueve la transcripción de la última ciclina, y esto permite que posteriormente la célula pase a M
No hay un complejo ciclina quinasa propio de
G2. Durante G2 siguen activas las quinasas de la fase S
se activan las quinasas de fase M gracias al aumento de transcripción de
la ciclina
La quinasa gatilla los procesos propios de fase S y también el paso a
fase M
Complejo de fase M
MPF
Cuando está activo el complejo ciclina quinasa de fase S, por un lado, deja andando las piezas para el posterior avance a
la fase M, y por otro lado gatilla la transcripción del DNA
En G1, en las secciones de DNA que forman los orígenes de transcripción se encuentran
diversas proteínas que llevan a cabo la proliferación, pero no se encuentran activas
Cuando se activa la quinasa de fase S
se fosforilan varios sustratos
se gatilla que se active el origen de replicación y por tanto, ocurre la replicación del DNA, pero por otro lado, fosforila proteínas que se quedan en el origen de replicación, pero al estar fosforiladas impiden que se arme todo el complejo prereplicativo de nuevo, es decir
el DNA no se volverá a replicar una vez que terminó de replicarse, y por eso se replica solo una vez por ciclo
La quinasa en fase S asegura que se active la
replicación del DNA, y por otro lado impide que se vuelva a activar
Las fosforilaciones son mantenidas por las quinasas de fase M
cuando la célula pasa a G1 hay un periodo en el que no hay quinasa activa, por lo que priman las fosfatasas que van removiendo los fosfatos
Estos complejos también se inactivan, por lo que se observa que el complejo ciclina quinasa de G1 llega a una
activación máxima y luego comienza a disminuir su actividad
El aumento de la actividad de la quinasa se explica por la
regulación de factores de transcripción que aumentan la transcripción de ciclinas
La caída de la quinasa se debe a
retroalimentación negativa
Este complejo activo fosforila a una proteína, la cual tiene actividad ubiquitina ligasa, y esta ubiquitina a
la ciclina
La propia actividad del complejo activo la poliubiquitinación de su ciclina, y cuando esta ciclina se encuentra poliubiquitinada
llega al proteosoma y se degrada, y si se degrada, la quinasa deja de estar activa
La activación de la ciclasa depende de la síntesis de la ciclina
que a su vez depende del aumento de su transcripción. Y la inhibición de la ciclasa depende de la degradación de su ciclina
El complejo APC tiene actividad ubiquitina ligasa, y se activa en fase M. una de sus subunidades es fosforilada por el complejo ciclina quinasa de la fase M, y cuando está fosforilado se une a
la otra parte del complejo APC y poliubiquitina a la ciclina
APC es complejo promotor de la anafase, porque además de tener actividad sobre la ciclina, tiene una actividad que permite indirectamente la degradación de las cohesinas que mantienen a las cromátidas hermanas unidas y que están siendo tiradas por
los microtúbulos, y cuando APC se activa indirectamente, se degradan las cohesinas y se separan las cromátidas
Los puntos de control operan en momentos específicos del ciclo, donde se activan proteínas a través de distintas redes moleculares y llegamos finalmente a la activación de proteínas que van a detener la progresión, y tiene 2 opciones
continua o muere
Hay una serie de variables que censa que ciertas variables que han sido seleccionadas estén presentes, ya que, si no lo están
el ciclo se detiene
En el punto G1-S se censa que la célula tenga el
tamaño adecuado, si hay un entorno favorable en términos de nutrientes y si hay daño en el DNA, que pueden ser por mutaciones, por agentes físicos o químicos
En el punto S se revisan posibles
alteraciones del DNA en el proceso de replicación
En G2 vuelve a censarse si
el DNA está completamente replicado y si hay daño, también hay un censo sobre el tamaño de la célula
En M hay un punto de control que censa si
todos los cromosomas se encuentran alineados en la placa ecuatorial, en la metafase
Frente al daño del DNA hay 3 respuestas:
- Detención del ciclo
- Reparación del daño
- Apoptosis
Quien subyace estas 3 respuestas es p53
P53 es
el guardián del genoma y se encuentra mutada en gran cantidad de los cánceres
P53 actúa como factor de transcripción
Cuando hay un daño en el DNA, hay una serie de moléculas que
detectan el daño
p53 es una proteína que siempre
se está sintetizando y degradando
En condiciones basales, los niveles de p53 son
muy bajos e indetectables, pero cuando se activa la maquinaria, p53 deja de degradarse, y por lo tanto, sus niveles aumentan muy rápidamente
Al aumentar los niveles de p53
actúa como factor de transcripción, se une a un enhancer y estimula la transcripción de un gen, que es p21, el cual es un regulador negativo del ciclo
P53 y p21 se encuentran asociados entre sí, y son el fundamento de
respuesta al daño a la detención del ciclo proliferativo asociado al daño del DNA
P21 se une al complejo quinasa ciclina que está activo en
G1 o que está en el limite G1-S, y lo abraza en el sitio activo de la quinasa, desactivando el complejo
Si la quinasa que da origen a los cambios que ocurren en la fase S está inactiva
no ocurren los cambios, por lo que la célula quedó detenida en G1
Checkpoint huso mitótico
cuando se realiza la anafase sin que todos los cromosomas lleguen al ecuador, se genera una repartición desigual de cromátidas lo cual se denomina aneuploidías
