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Ciclo celular
Fases do Ciclo Celular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3170
Fases do Ciclo Celular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3171
Leveduras são importantes ferramentas para oestudo d ciclo celular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3174
O estudo de mutantes cdc sensíveis àtemperatura em leveduras foi crucialpara a compreensão do ciclo celular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3175
cdc = cell-division-cyclets = temperature-sensitive
Rastreio de mutantes sensíveis à temperatura
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mcb.figgrp.1902
O ciclo celular também pode serestudado em embriões
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3178 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3179
Oócito de Xenopus
O ciclo celular também pode serestudado in vitro
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3180
O ciclo celular também é estudado emlinhas celulares primárias e imortalizadas
fibroblastos transformados(imortalizados)
fibroblastos primários(25-40 divisões)
Como determinar a fase do ciclocelular de uma célula
Marcação com 3H-timidina eautorradiografia
Marcação com BrdU e detecçãopor immunofluorescência
(BrdU = bromo-desoxiuridina)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3184
Como determinar a fase do ciclocelular de uma célula
citometria de fluxopor FACS
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3185
Como controlar o ciclo celular?
• Relógio / temporizador interno que concede um período de tempoespecífico para cada evento
• Mecanismo que estabelece uma ordem temporal precisa de eventos (amitose só deve acontecer após a replicação do DNA e não antes)
• Mecanismo que garante que um determinado evento só acontece 1 vez
• Sistema binário (ligado / desligado) que inicia um evento de umamaneira irreversível e completa
• Sistema robusto com “cópias de segurança” (backups) redundantes
• Sistema flexível para poder ser adaptado conforme a estrutura e funçãoda célula
O ciclo celular é controlado por pontos de controlo(“checkpoints”)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3189http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3197
Os pontos de controlo normalmentefuncionam através de sinais negativos
cromossomas não ligados ao fuso mitótico enviam sinaisnegativos inibindo a progressão da mitose
O controlo do ciclo celular é realizado em grandeparte por cinases dependentes de ciclinas (cdk)
ciclina
cdk(inactiva) proteína
substrato
proteínasubstrato
P
Evento Y
Evento X
ciclina
cdk(activa)
Modelo muito simplificado de como os complexosciclinas-cdks actuam sobre o ciclo celular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3201
Tipos de ciclinas e suas funções
• Ciclinas G1 (na maioria das células) - promovem a passagem de G1para S através do ponto de controlo “START”
• Ciclinas G1/S - ligam-se a Cdks no fim da fase G1 e comprometem acélula a iniciar e terminar a replicação de DNA
• Ciclinas S - ligam-se a Cdks durante a fase S, sendo necessáriaspara a replicação de DNA
• Ciclinas M - promovem eventos associados à mitose
Em leveduras várias ciclinas ligam-se a umaCdk, em vertebrados elas ligam-se a várias
Cdks específicas para cada ciclina
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.table.3205
As Cdks podem ser estimuladas poroutras cinases (ex: CAK)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3206
As Cdks podem ser inibidas por outras cinases (ex: Wee1),que por sua vez podem ser contrariadas por fosfatases (ex: Cdc25)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3208
As Cdks podem ser inibidas por ligação a proteínas inibidoras(CKIs = cdk inhibitor proteins)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3209
Qual a função das ciclinas-S-cdk?Como funcionam?
Os complexos ciclinas-S-cdk estimulam areplicação de DNA apenas uma vez por ciclo
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3216
Qual a função das ciclinas-M-cdk?Como funcionam?
A activação dos complexos ciclina-M-cdk queestimulam a entrada da célula na mitose é regulada por
sinais positivos, negativos e de “feedback” positivo
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3219
As proteínas citosólicas e nucleares quandomarcadas com uma etiqueta molecular
(ubiquitina) são degradadas pela célula numcomplexo cilíndrico chamado proteassoma
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.1110
O controlo do ciclo celular depende da proteólise cíclica dasciclinas e/ou dos inibidores das Cdks (CKIs)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3211
Fase G1 e S(SCF, ligase de ubiquitina com actividade constitutiva,reconhece substratos fosforilados)
Fase M(APC = anaphase promoting complex, promovetambém a ubiquitinação dos seus substratos, mas asua actividade depende de proteínas reguladoras)
Outra função do complexo APC-cdc20 é a promoção daseparação dos cromatídeos irmãos
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3336
Os cromatídeos irmãos são mantidos juntos pela coesina
Outra função do complexo APC-cdc20 é a promoção daseparação dos cromatídeos irmãos
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3224
Prova experimental que sublinha a importância daproteólise para a progressão da mitose
Outra função do complexo APC-cdc20 é a promoção daseparação dos cromatídeos irmãos (anafase)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3225
APC-cdc20 estimula a degradação do inibidor daseparase, a enzima que degrada as coesinas
A acumulação da ciclina M (ciclina B emvertebrados) durante a fase S e G2 activa cdk1 nafase G2 tardia e, antes da anafase, esta ciclina é
rapidamente destruída por proteólise
http://www-rcf.usc.edu/~forsburg/cclecture.html
Entrada na mitose, porém, precisa de passar comsucesso pelo ponto de controlo da replicação
A hidroxiureia é um inibidor da síntese de DNAA cafeína é um inibidor de fosfatases
Trabalho para a aula TP: procurar as causas destes resultados.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3221
Funções da activação do complexo ciclina-M-cdk
• Indução da montagem do fuso mitótico• Verificação se os cromossomas estão ligados ao fuso
(ponto de controlo da ligação ao fuso; spindle attachment checkpoint)
• Indução da condensação dos cromossomas (na maioria dascélulas)
• Destruição do invólucro nuclear, incluindo adespolimerização da lâmina nuclear (em vertebrados, mas nãoem leveduras)
• Activação do complexo APC-cdc20, que promove a suadestruição e a anafase
Ponto de controlo de ligação ao fuso
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3227
Mad2
Cdc20-APC
Metafase Anafase
A fase G1 depende da estabilidade da inibição decdk após a mitose
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3230
Cdc20
APC
APC
Hct
CiclinaM
CiclinaM
(+)
(-)
No inicio da fase G1 é a fase do ciclo celular commenor actividade de cdks
• A concentração de ciclinas (S/G1, M) é baixa (devido a proteólise e baixaexpressão dos genes das ciclinas)
• A concentração de CKIs é suficiente para inibir ainda mais qualqueractividade das cdks
Como as ciclinas-G1/S-cdk ultrapassam a inibiçãoimposta pelos CKIs e o Hct-APC?
A proteína Rb (Retinoblastoma) é crucial para aregulação da passagem da fase G1 para a fase S e a
sua actividade inibidora tem de ser inibida porfosforilação por parte dos complexos ciclina G1-cdk
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3233
p53 é crucial para a regulação do ponto de controloG1 e detecção de danos no DNA
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3241
Sumário da regulação do ciclo celular
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.figgrp.3243
p53 é crucial para a decisão entreentrada na fase S ou apoptose
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mcb.figgrp.3582
p53 é crucial para a decisão entreentrada na fase S ou apoptose
http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jhermoso/documents/p53.swf
Filme p53.swf
As bolhas de apoptose (blebs) são provavelmenteos locais de apresentação de antigéneos aos
leucócitos
http://www.med.upenn.edu/rheum/rheum_bio_caricchio.html
p53 é um dos genes que aparece mutado com maisfrequência em células tumorais
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mcb.figgrp.7159
Leituras Recomendadashttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=booksLivros online recomendados: Lodish et al e Alberts et al.
Palavras chave de pesquisa recomendadas: cell cycle, cyclin, cdk,replication checkpoint, spindle attachment checkpoint, CKI, p53,apoptosis, APC, Rb