Articulo: Control ciclo celularAutores: Andrew W. Murray, Mark W. Kirschner.

Para 1900 ya estaban planteados los procesos básicos del ciclo celular, sin embargo la regulación del ciclo era un misterio; dos lineas de investigación convergieron para empezar a dar respuesta a este interrogante, que en este caso, depende en buena medida de una molécula, la proteína cdc2.

En el siglo XIX ya estaban establecidas dos fases del ciclo celular: la interfase y la mitosis.

La interfase donde el núcleo de la célula permanece estable en tanto la célula crece y almacena nutrientes suficientes para dar vida a dos células, además se inicia duplicación de los cromosomas que contienen el material genético.

La mitosis, proceso en el cual la célula se divide para dar origen a dos células hijas que contienen el mismo numero de cromosomas, formando dos núcleos a partir de uno solo. Este proceso comienza con la destrucción de la membrana nuclear; los cromosomas ya duplicados se unen al huso mitótico que los separa para que cada núcleo tenga un copia de los cromosomas. Posterior a esto, una envoltura nuclear se genera separando los dos núcleos, luego de esto el resto de la célula comienza el proceso de división.

En la meiosis, un proceso similar a la mitosis, se sufre una segunda división que da origen a 4 células con la mitad del número de cromosomas.

Por este proceso se sabía que la célula debía tener un método de regulación que pudiera detenerlo en caso de algún error en el ciclo. Por ejemplo, en caso de no existir una correcta duplicación de los cromosomas.

En 1971 investigadores identificaron, en huevos de rana, una sustancia que al parecer regulaba el inicio de la mitosis y meiosis. Se denomino factor promotor de maduración (MPF por sus siglas en inglés) a la sustancia que iniciaba el procesos de meiosis en los ovocitos de rana. El MPF, que se aisló hasta 1988, aparecía como el factor principal de la regulación en mitosis y meiosis. Cuya teoría fue confirmada posteriormente.

Debido a los grandes cambios que sufría la célula, entre ellos la contracción de la célula, se dedujo que existía un oscilador que se relacionaba con el MPF, su actividad fluctuaba desapareciendo en interfase pero apareciendo en mitosis. Además se demostró que era necesaria una síntesis de proteínas para el inicio de la mitosis, por cual se determino que ciertas proteínas eran esenciales, al igual que el MPF, para la activación de la mitosis.

Leland H. Hartwell en 1970 inicio la investigación, en la Universidad de Washington, del ciclo celular con levadura de cerveza, organismos unicelulares que se reproducen por gemación. En el estudio identificó formas mutantes que se estancaban en momentos específicos del ciclo. Así atribuyó esto a genes cuyo producto de codificación resultaba indispensable para proseguir en el ciclo. Genes del ciclo celular (cdc). Por ordenación de los mutantes Hartwell estableció la secuencia normal de los cdc.

Paul Nurse de la Oxford University impulsado por los descubrimientos de Hartwell inicio la investigación en 1970 con levaduras de fisión, confirmando lo mostrado por Hartwell y descifró la secuencia normal de activación de los genes cdc.

De dichos genes se demostró que el cdc2 intervenía en el arranque de la mitosis. Ciertas mutaciones inducidas en él, determinaban la síntesis de una proteína inactiva que impedía el comienza de la mitosis.

Nurse, por vía experimental, demostró que el DNA humano también contenía una versión de cdc2 que inducía el proceso de mitosis; en 1987 se cartografía la secuencia de aminoácidos, demostrando la similitud en esta proteína entre la levadura y los seres humanos.

Las proteínas cdc2 se las incluye entre las quinasas: enzimas que transfieren el grupo fosfato del ATP a las proteínas; donde la adición o eliminación del grupo fosfato es el medio principal de regular la actividad de las proteínas celulares.

En 1988 se logro aislar una pequeña cantidad de MPF constatando que la sustancia constataba de dos moléculas proteicas, donde por indicios de diversa índole, parte del MPF era el cdc2.

A principios de los ochenta, Tim Hunt, de la Universidad de Cambridge, descubrió en erizos de mar la existencia de una proteína que desaparecía bruscamente en el proceso de mitosis mientras que las demás proteínas aumentaban continuamente. Hunt nombró ciclina a dicha sustancia; se producía a una tasa constante a por largo del todo ciclo desapareciendo al final de la mitosis, sugiriendo que era ella quien regulaba la actividad del MPF. Teoría confirmada en 1986 por Joan V. Ruderman.

Los autores del articulo comprobaron demostraron que la sola producción de la

ciclina producía el proceso de mitosis, y donde a mayor ciclina más se acortaba la

interfase, también se corroboró que la no síntesis de la ciclina conducía a que la mitosis

no se realizará, estancando las células en interfase. En sus estudios posteriores

demostraron que la completa degradación de la ciclina permitía la culminación del

proceso, si esta no se degradaba las células perdían la capacidad de culminar la división

celular y quedaban detenidos en la mitosis.La simple unión de la cdc2 y la ciclina no era suficiente para la activación del MPF,

entonces se generó interés en la cdc25, en donde su acumulación establecía cuándo ciertas células estaba listas para iniciar la mitosis; por ende la cdc25 estimulaba la cdc2 y la unión de esta ultima con la ciclina daba inicio al proceso de mitosis; el factor de nivel limite para regular el arranque de la mitosis lo generaba, entonces, la cdc25.

Por tanto, aun cuando la cdc2 sea el regulador central del ciclo celular existen otros factores que regulan la misma cdc2 como la cdc25, tal como en el ovocito de rana, donde el MPF necesita de la presencia de la cdc25 para volverse activa y empezar la mitosis.

Hartwell descubrió un segundo punto de control, donde este se asegura que la replicación del DNA ocurra de manera correcta, para lo cual necesita una adecuada cantidad de nutrientes. Demostrado en levaduras de gemación, lo nombró transición de arranque. Sí no existe una cantidad adecuada de nutrientes se suspende el ciclo en el sitio de arranque.

El punto de arranque esta tan controlado como el inicio de la mitosis, donde la ciclina relacionada con el inicio de la mitosis es diferente a la ciclina del punto de arranque.

Articulo: Factores moleculares pronósticos relacionados con el control del ciclo celular en el cáncer de mama. Situación actualAutores: I. Zapardiel Gutiérrez, S. Herrero Gámiz, E. Pérez Cabajo y J. Schneider Fontán.

El cáncer de mama es la enfermedad maligna mas frecuentes en las mujeres en

todo el mundo, cerca del 15% de las mujeres desarrollan la enfermedad a lo largo de su vida. Además es la causa principal de muerte en las mujeres a escala mundial.

El estudio estudio de los factores moleculares implicados en el ciclo celular a proporcionado un avance sobre el comportamiento de las células cancerígenas de las

glándulas mamarias, influyendo en el pronóstico, su tratamiento y orientando el

diagnóstico terapéutico posterior.

Entre los pasos para que una célula normal se convierta en una célula tumoral, el

primero es proliferar de manera constante, evitando los mecanismos de control del ciclo celular. Deben activarse lo oncogenes (a partir de los protooncogenes relacionados con la proliferación celular) y deben perder su actividad los oncosupresores, que ejercen una

acción superiora en la proliferación.

El Gen c-myc es un factor de transcripción implicado en la regulación de todas las

actividades celular, entre ellas la proliferación, la diferenciación y la apoptosis. El gen se

amplifica entre un 20 a 30% en los cánceres de mama y se correlaciona poco con la

expresión del c-myc; la amplificación ocurre en mayor medida en el carcinoma ductal

infiltrante que en el carcinoma in situ.La amplificación del gen c-myc también se asocia a la proliferación de tumores mas

agresivos y es un factor de mal pronóstico ya que se relaciona con un intervalo libre de

enfermedad y una supervivencia global disminuida.El mecanismo de regulación del ciclo celular esta constituido por una subunidad

reguladora llamada ciclina y por una subunidad catalítica llamada CDK (cinasa

dependiente de ciclina, por sus siglas en ingles), cuya función es inactiva los mecanismos

que impiden la progresión de la célula hacia la división en distintas fases.

Las alteraciones en el punto de control entre G1 y S parecen estar relacionadas con el cáncer de mama humano. En su estado normal el complejo CDK-ciclina inicia la

progresión hacia la fase S con la activación de la proteína pRB y la liberación de factores

de transcripción E2F, que a su vez, activan los genes de la replicaron del DNA.

La proteína ciclina D1 se encuentra sobreexpresada en el 35 a 50% de los casos de

cáncer de mama y controla la progresión del ciclo celular. Esto implicado en la

carcinogénesis y la progresión tumoral.

La ciclina E se postula como la causante de que la célula entre en la fase S, su

sobreexpresión esta en el 25% de los casos de cáncer de mama, se relaciona con los

cánceres de mama más indiferenciados y podría aumentar la sensibilidad a determinados

tratamientos quimioterapéuticos.

Las CKI (inhibidores de las CDK) revelan una alteración de estas proteínas en las

células tumores malignas, que les hace perder su capacidad de inhibición y

oncosupresora, lo que caracteriza un factor de mal pronóstico para el cáncer de mama.

El c-erb-B2 es un protocooncogen con amplificación en un 20 a 30% en los tumores

invasivos de mama. Las alteraciones de este gen se registraron en un 40 a 60% de los casos de calcino ductal in situ. Su sobreexpresión se relaciona con el peor pronóstico

tumoral, menor intervalo libre de enfermedad y menor supervivencia global, presencia de metástasis en ganglios maxilares, mayor capacidad de proliferación y alta resistencia al

tamoxifeno.El gen p53 codifica una fosfoproteína que funciona en el control del ciclo celular

como mediadora de la diferenciación, de reparación de DNA y de la apoptosis. El gen p53

se encuentra en concentraciones baja en situaciones normales, cuando un agente extracelular agrede la célula el gen p53 se activa deteniendo el ciclo celular de la célula,

la reparación del DNA o la entrada en apoptosis. El gen p53 es un oncosupresor y el es

gen somáticamente mas mutado en los cánceres esporádicos.

La proteína p53 induce tanto la parada del ciclo celular que previene la replicación

del DNA dañado como la activación de la apoptosis para la eliminación de células

defectuosas. En el cáncer de mama humano, se han detectado alteraciones de p53 en

proteínas o en el DNA en un 25 a 50% o en un 15 a 35% de los casos, respectivamente.

Alteraciones en este gen pueden provocar una mayor inestabilidad en el DNA, facilitando las mutaciones, además una perdida en la respuesta a la apoptosis. También

perdida en el control de angiogénesis lo que favorecerá la progresión tumoral.

Ultimos estudios demuestran que la sobreexpresión del gen p53 se relaciona con la

sobreexpresión del c-erb-B2 y con lo CKI, relacionándose positivamente en la

proliferación tumoral.

References

Zapardiel Gutiérrez, I., Herrero Gámiz, S., Pérez Carbajo, E., & Schneider Fontán, J. (2009). Factores

moleculares pronósticos relacionados con el control del ciclo celular en el cáncer de mama. situación

actual. Clínica e Investigación En Ginecología y Obstetricia, 36(1), 19-24.

Artículo: Así comienza la mitosis

Autores: Sergio Moreno

¨ Todas las células eucariotas poseen un reloj molecular que determina cuando deben dividirse. El componente fundamental de la maquinaria de este reloj es el producto del gen cdc2 ¨

Las células de nuestro cuerpo se generan a partir de divisiones consecutivas de una cé-lula precursora. Estas células se dividen para compensar las pérdidas que se produce por muerte celular.

Todas las células para su división deben antes sufrir cambios físicos y químicos, como lo es crecer y doblar su contenido, incluido el número de cromosomas para luego distribuir-los a las dos células hijas. El ciclo celular consta de cuatro fases: una fase S de síntesis de DNA, en la que lo cromosomas se duplican, una fase M, de Mitosis, en la que los cro-mosomas duplicados se dirigen hacia los polos y unas fase G1 y G2, en la que la célula se prepara bioquímicamente para el inicio de la fase S o la fase M.

Durante la Mitosis ocurre una reorganización de la célula. Lo cual incluye ruptura de la envoltura nuclear, condensación de cromosomas y formación de huso mitotico.

Para que se inicie cada uno de los procesos del ciclo celular debe haber una molécula responsable, como lo son para la mitosis o la replicación de DNA, de los cuales se tratara a continuación.

Para dar con el precursor del inicio de la mitosis, se hicieron investigaciones bioquímica y genéticamente. Dentro de las que se destacan:

Yoshio Masui y Clement Market, de la Universidad de Yale. Los cuales microyectaron cito-plasma de una célula en mitosis a una célula que se encontraba en la fase G2, en la que esta última célula entraba en mitosis. Con esto se dedujo que el citoplasma de una célula mitótica debía contener un factor que promueva la entrada en la mitosis, el cual lo llama-ron: Factor Promotor de Mitosis (FPM).

Este FPM tenia la característica de que era inestable, lo cual impedía su purificación y caracterización. Fred Lohka, del Laboratorio de Masui, desarrollo un extracto que permitía practicar con pequeñas cantidades de FPM, con lo que pudo purificarlo mediante técnicas de purificación bioquímicas para proteínas.

Harry Matheus, Robert Inglish y Morton Bradbury, de la Universidad Politécnica de Ports-mouth, dirigieron sus investigaciones hacia el empaquetamiento del DNA, interesado en el mecanismo por el cual los cromosomas se condensan durante la mitosis. Se le atribuía un papel en la mitosis a la fosforilación de la H1, histona también implicada en el empaqueta-miento e DNA. Pero Bradbury junto colaboradores descubrieron que la actividad enzimáti-ca de una proteína quinasa que fosforilaba a la H1, aumentaba también en la mitosis. Pero el experimento que marco a esta proteína quinasa fue al momento de agregar frac-ciones semipurificadas a células de un tipo de hongo, esto las inducía a entrar prematura-mente a mitosis, lo cual identificaba una actividad similar a la FMP.

Lee Hartwell, en la Universidad de Washington y Paul Nurse en Edimburgo, estudiaron el ciclo celular respecto a su genética. Hartwell propuso que el ciclo comprendía una serie de reacciones sucesivas, en el que el inicia de una dependía de la terminación de la reac-ción anterior. En el que a la misma vez, cada reacción dependía de una proteína determi-nada por un gen.

Respecto a esta secuencia de reacciones, se plantea una hipótesis, la cual seria demos-trada experimentalmente. Esta consistía en la idea de alterar determinado gen e inactivar específicamente una de las proteínas de cada reacción del ciclo celular, las células se pararían en el punto del ciclo donde se requiriese la proteína. Un problema para esto es el hecho de que las células de la mayoría de los eucariotas son diploides, por lo tanto, con-tienen dos copias de cada gen, así que mientras se altere uno de estos, siempre habrá otro realizando el trabajo de codificar la proteína.

Nurse y Hartwell usaron una senda de levaduras por su carácter haploide, siendo el ciclo celular de estos similar al de las células eucariotas. El experimento se realizo tomando mutantes termosensibles, los cuales a 35 grados dejaban de dividirse. Estos mutantes definían 40 genes en S. Ceverisiae y 30 en S. Pombe, a los cuales llamaron genes del ciclo de división celular (cdc). Luego de esto, tendrían que descubrir cual de estos genes cdc controlaban la división celular. Entre todos los mutantes, se descubrió que la cepa cdc2 de S. Pombe lo codificaba, ya que a la temperatura restrictiva, se bloqueaba en la fase G1 y G2, lo cual significaba que era necesaria para que la fase S y M tuvieran lugar.

No solo este descubrimiento por Nurse y Hartwell produjo interés en este gen. Durante el proceso de aislamiento de los mutantes cdc en S. Pombe, Paul Nurse recurría a la centri-fugación en gradiente de sacarosa, en la cual examino que en las zonas de mayor densi-dad se alojaban la cepa de levaduras con fenotipo alargado. Al observar con microscopio la zona de menor densidad encontró celular mas pequeñas que las de la cepa silvestre. Cuando estas se cultivaban, se dividían con aproximadamente la mitad del tamaño de las de la cepa silvestre. Esto se debía a que permanecían meno tiempo en G2 y adelantaban la mitosis. A este tipo de mutantes se les denomino: wee (pequeño en escocés), los cua-les comprendía dos genes: wee1 y wee2.

Al cruzar los mutantes wee y cdc, se observo que la cepa wee2 y cdc2 estaban afectadas en el mismo gen, lo cual indicaba que el producto del gen cdc2, además de intervenir en dos puntos del ciclo celular, catalizaba en G2 una reacción para la entrada a la mitosis.

El trabajo con las levaduras también permite aislar un mutante bien caracterizado, a partir e ahí se puede clonar el gen silvestre por el proceso de complementación, el cual consiste en preparar una genoteca de DNA de la cepa silvestre (colección de fragmentos peque-ños de DNA donde están representados todos los genes de un organismo), el cual se in-troduciría a la cepa mutante, lo cual daría como resultado que la célula que reciba el frag-mento de DNA del gen silvestre se dividiera en condiciones restrictivas. Por lo tanto, com-plementaria el defecto de la mutación.

Para preparar dicha genoteca de DNA, se purifica este de la cepa silvestre y se fragmenta en cortos segmentos mediante enzimas de restricción. Los segmentos se insertan en un plásmido, una molécula de DNA circular.

Para clonar el gen cdc2 de S.Pombe, se aisló el plásmido en la bacteria Echerichia coli, anteriormente insertado en el gen mutante. Una vez aislado en la bacteria, se procedió a purificar el plasmido y se determino la secuencia de bases del gen que contiene. Cono-

ciendo esta secuencia, se inferirá la cadena de aminoácidos de la proteína codificada. Con esto se descubrió que este gen determinaba una proteína de 298 aminoácidos con un peso molecular de 34 kilodaltons.

Luego de comparar la secuencia de aminoácidos de la proteína cdc2 con otras ya conoci-das, se encontró una homología con una clase de proteínas dotada de actividad quinasa de serina y treonina. Las cuales catalizaban la transferencia de un grupo fosfato desde una molécula de ATP hacia un residuo de serina o treonina en otras proteínas.

Después de este hallazgo se procedió a demostrar que la proteína cdc2 era en realidad una proteína quinasa. En el que Viesturs Simanis, en el laboratorio de la Universidad de Oxford, sintetizó péptidos correspondientes a diferentes regiones de la proteína. Con los que inmunizo conejos y preparo anticuerpos. Cuando los anticuerpos se mezclaban con extractos de células de levaduras se inmunoprecipitabauna proteína con el peso molecu-lar esperado de 34 kilodaltons.

Posteriormente en los años ochenta, David Beach, Bárbara Durkacz y Paul Nurse, en la Universidad de Sussex, encontraron que el gen cdc28 de la S. Cerevisiae, era un homolo-go funcional del gen cdc2, por el hecho de que permitía el crecimiento a altas temperatu-ras de mutantes termo sensibles de cdc2. Este gen cdc28 fue clonado por Steve Reed, de la Universidad de California, con lo que se hayo también que al igual que cdc2, este gen determinaba proteínas quinasa e 34 kilodaltons.

En 1987, Melanie Lee en el laboratorio de la Universidad de Oxford y Giulio Draetta y Leo Brizuela, en el David Beach en Cold Spring Harbor, iniciaron la búsqueda de homólogos de cdc2 en organismos eucariotas superiores. Hasta el momento se habían clonado ge-nes de levaduras por complementación usando genotecas de levaduras, pero Melanie Lee propuso la idea de clonar genes de otros organismos en levaduras usando la genote-ca indicada.

Lee utilizo la genoteca de DNA complementario humano ( obtenido de RNA mensajero), clono un gen termosensible de cdc2. Gen que se llamo CDC2Hs, el cual era tan similar a cdc2 y cdc28, como lo eran estos dos entre si. CDC2Hs es capaz de realizar todas las funciones de los otros dos genes en los respectivos organismos, en el momento en que este sustituye a cdc2 y cdc28.

Recientemente, Juan Jiménez en el laboratorio de la Universidad de Oxford, logro aislar genes homólogos funcionales a cdc2 de Drosophilia Melanogaster. Giulio Draetta y Leo Brizuela, por otro lado, descubrieron que anticuerpos contra la proteína cdc2 reconocían una proteína de 34 kilodaltons en extractos de células humanas. Desde entonces, en to-dos los organismos eucariotas analizados, se ha encontrado una proteína equivalente a cdc2.

Giulio Draetta en células de mamíferos y Sergio Moreno en células de levaduras, encon-traron que la actividad proteína quinasa de cdc2 oscilaba periódicamente durante el ciclo celular, en donde el pico máximo correspondía al inicio de cada mitosis. A partir de esto, se especulo sobre la posible relación entre la cdc2, la FPM y la histona H1 quinasa.

En 1988, Chris Norbury en el laboratorio de la Universidad de Oxford, se dio cuenta de la similitud en tamaño molecular entre la proteína cdc2 y el componente de menor tamaño molecular de FMP. Norbury junto a Jean Gautier y Lohka, del laboratorio de Jim Miller en

Denver, observo que ciertos anticuerpo reconocían de manera especifica el componente de 34 kilodaltons presente en el FPM purificado.

Melanie Lee en colaboración con Jean-Claude Labbé, del laboratorio de Marcel Dorée en Montpellier, descubrió que cdc2 era también el componente de menor peso molecular de la histona H1quinasa purificada, a partir de huevo sin fecundar de estrellas de mar.

Al final de los años ochenta, Tim Hunt, de la Universidad de Cambridge, trabajando con embriones e almejas, descubrió unas proteína que se acumulaban durante el ciclo celular y se destruían al final de cada mitosis, a las que llamo Ciclinas. Varios grupos de investi -gación han demostrado que una molécula de ciclina se asocia a otra molécula de proteína cdc2 para formar un dimero. Por lo tanto, los dos componentes purificados del FPM eran el producto del gen cdc2 y la ciclina. La activación de este complejo al final de la fase G2 es el responsable de la iniciación de la mitosis mediante la fosforilación de una serie de sustratos.

Andrew Murray, de la Universidad de California en San Francisco, descubrió que la sínte-sis de ciclina era necesaria en cada ciclo celular pata iniciar la mitosis. Sergio Moreno jun-to a Jackie Hayles, observaron que la asociación de la ciclina con la cdc2 difería de la ac-tivación del complejo.

La regulación de la activación del complejo se pudo hallar luego de analizar las modifica-ciones pos-traducionales que sufría la proteína cdc2 durante el ciclo celular. La fosforila-ción de proteínas ocurre en los tres aminoácidos que contiene grupo hidroxilo: serina, treonina y tirosina. Viesturs Simanis había observado que, cuando las células de levadura se marcaban con fosfato portador de fósforo-32 e inmunoprecipitaba con anticuerpos contra cdc2, se detectaba una fosfo-proteína de 34 kilodaltons. Giulio Draetta, en un experimento similar, descubrió que la proteína humana también era una fosfoproteína, que contenía fosfotreonina y fosfotirosina. Sergio Moreno, observo que las células de levaduras que tenían una mutación en el gen cdc25 se bloqueaban, a la temperatura restrictiva, al final del periodo G2, con baja actividad de la proteína quinasa asociada a cdc2, pero en el momento en que estas célula se pasaban a la temperatura permisiva entraban sincrónicamente en mitosis y a los 10 minutos se activaba la proteína quinasa cdc2, alcanzando un máximo a los 20 minutos, con la célula en metafase.

Kathy Gould, en el laboratorio de la Universidad de Oxford, midió los cambios de fosforila-cion de cdc2, observo que cdc2 se encontraba fosforilaba en tirosina y treonina en las cé-lulas que se encontraban bloqueadas en la fase G2, sin embargo, cuado las células entra-ban en mitosis, la proteína se desfosforilaba, principalmente en tirosina. Dando como re-sultado que, la desfosforilación de la tirosina coincidía con la activación de la proteína qui-nasa. El aminoácido fosforilado en la proteína era la tirosina en la posición 15 (Tyr15), este segmento a la misma vez es responsable de la unión del ATP en la reacción de transferencia del fosfato.

Con esto se pensó en el siguiente mecanismo de regulación de la actividad enzimática de cdc2, la cual consistía en que, cuando la proteína se encontrara fosforilada en Tyr15, el ATP no se podría unir y por lo tanto la proteína se mostraría inactivada. Pero en el mo-mento en el que el aminoácido se desfosforilase, quedaría libre el sitio de unión al ATP y se activaría la proteína.

Para comprobar esto, se realizaron dos experimentos. Primero se comprobó que el com-plejo cdc2/ciclina se activaba in Vitro por tratamiento con una fosfatasa de tirosina purifi -

cada a partir de células humanas. Segundo, Kathy Gould, provoco in Vitro una mutación de Tirosina en cdc2 a fenilalanina, el cual carece de grupo hidroxilo y como consecuencia no puede ser fosforilado. Esta versión de cdc2 no se encontraría regulada por la fosforila-ción en tirosina. Por lo tanto, el sitio de unión a ATP estaría siempre libre y la proteína se activaría en cuanto se elevaran la cantidad de ciclina en la célula. Cuando este gen mu-tante de cdc2 se introdujo en una célula de levadura, se obtuvo un fenotipo conocido como catástrofe mitótica, en el que la célula entra en mitosis antes de completar la dupli -cación de DNA y muere.

Dos proteínas regulan la activad enzimática de cdc2. Son una proteína quinasa y una pro-teína fosfatasa de tirosina. Antes de que se conociera que la actividad de cdc2 estaba regulada por la fosforilación y desfosforilación de la Tyr15, Paul Russel, indico genética-mente que la actividad de cdc2 estaba regulada por los productos de los genes cdc25 y weel. Observo que si se aumentaban la cantidad de cdc25 en la célula, estas desencade-narían un fenotipo wee, prueba clara de que la cdc25 desencadenaba el comienzo de la mitosis. Por el contrario, cuando se aumentaba la cantidad de wee1, las células se divi-dían con mayor tamaño que las de la cepa silvestre y por consiguiente, esta impedia el inicio de la mitosis. Con esto Paul Russel, adelanto y retraso la entrada de la célula en mitosis, probando con diferentes dosis de cdc25 y wee1.

Hoy se conoce que cdc25 es la proteinfosfatasa que activada cdc2, pero respecto a wee1 aun no se ha probado que sea la proteína que fosforila cdc2 en la tirosina-15, solo se sabe que el gen codifica una proteína similar a proteínas quinasas.

Se considera que la función del gen cdc25 se encuentra conservada a lo largo de la evo-lución, ya que se han encontrado homologias funcionales en S. Cerevisiae, Drosophilia y células humanas. Se encontró que la cantidad de RNA mensajero y proteína cdc25 se acumulaba durante la G2 y alcanzaba su máximo minutos antes de iniciarse la mitosis.

Para dar con la respuesta a cual es la señal que comunica cdc25 al complejo cdc2/ciclina, se tomo el trabajo que realizo Tamar Enoch en el laboratorio de la Universidad de Oxford, el cual hallo que los mutantes que producían exceso de proteína cdc25 entraban a la mi-tosis sin haber terminado de duplicar el DNA y después morían. Este resultado demuestra que, la proteína icd25 le comunica a cdc2 que la duplicación de DNA ha terminado y pue-de, por tanto, continuar con la mitosis. Probablemente, al final de la fase S, se envía una señal para activar la transcripción del gen cdc25. Cuando aumenta la concentración de dicho gen, se promueve la desfosforilación de Tyr15 de la proteína cdc2 y ciclina, se acti-va la proteína quina y se inicia la mitosis.

La mitosis comienza, con la activación de la proteína cdc2, con la que se suceden una serie de cambios característicos de la mitosis, que, en conjunto, permitirá que la célula segregue correctamente sus componentes celulares y asi asegure la integridad funcional de sus dos células hijas.

La lamina B constituye uno de los sustratos que son fosforilados por la proteína quinasa cd2. Estas laminas son proteínas que forman polímeros en el interior de la membrana nu-clear, denominado: lamina nuclear, la cual es responsable de mantener la morfología del núcleo. En cada ciclo celular, la lamina nuclear se disgrega durante la mitosis para facilitar la separación de los cromosomas y se vuelve a ensambla al final de la mitosis. Matthias Peter, del laboratorio de Erich Nigg en Suiza, observo que la histona H1 quinasa, purifica-da por Labbé y Dorée, fosforilaban la lamina B en la serina localizada en la posición 16 (Ser16), el mismo sitio en que se fosforila in Vitro durante la mitosis en células de pollo.

Esta fosforilación de la lamina B en la serina por la enzima cdc2, desencadena la ruptura de la lamina nuclear. La fosforilación de otros sustratos, como vicentinas, nucleolinas y la subunidad mayor del RNA, por la enzima cdc2 en mitosis, podría ser la responsable de los cambios en la morfología de la célula.

Con técnicas de inmuno fluorescencia, se ha demostrado que, al inicio de la mitosis, el complejo cdc2/ciclina se acumula en el núcleo y en los centrosomas. En el núcleo la pro-teína cdc2 fosforilaría la histona H1, laminas y nucleolinas y RNA polimerasa, en el cen-trosoma, fosforilaría alguna proteína o proteínas que iniciarían la polimerización de los microtúbulos. Los cromosomas condensados se unirían por sus centrómeros al huso mitó-tico y se produciría la segregación de sus cromátidas durante la anafase hacia los dos polos de la célula.

En la anafase, el complejo cdc2/ciclina se inactiva y los sustratos de la enzima cdc2 se desfosforilan. Se cree que el cdc2 se inactiva por la destrucción de la ciclina y la desfosfo-rilación de cdc2 en la treonina-167. Luego, al final de la mitosis deben intervenir varias fosfatas de proteína que desfosforilan los sustratos de cdc2 y revierten los cambios induci-dos por ella.

La proteína cdc2 e necesaria tanto para el inicio de la mitosis como para el inicio de la duplicación de DNA. La célula utiliza la misma proteína para regular dos proceso coordi-nados que deben desarrollarse consecutivamente. Se conoce mas sobre el papel de la cdc2 al inicio de la mitosis que en la fase S.

Artículo: El ciclo celular, sus alteraciones en el cáncer y comoes regulado en células troncales embrionarias.

Autor: Marco Antonio Quezada Ramírez.

El ciclo celular es el proceso a traves del cual las celulas se multiplican o proli-feran. Su correcta ejecucion en un organismo pluricelular como el hombre con-tribuye a establecer en ´el una integracion estructural y funcional adecuada para hacer frente a las condiciones impuestas por el ambiente. Corresponde a las cinasas dependientes de ciclinas (CDKs, cyclin-dependent kinases) y sus subunidades activadoras, las ciclinas, dirigir el recorrido de las celulas por las fases del ciclo celular (G1, S, G2 y M). La elucidacion a traves de decadas de investigacion del mecanismo molecular con el que operan estas moléculas para lograr sus objetivos nos ha llevado a comprender actualmente muchos otros procesos celulares como las desregulaciones del ciclo celular que desem-bocan en canceres y en los ultimos años la biologıa basica de las polemicas y esperanzadoras celulas madre embrionarias. El objetivo de esta revision es describir el mecanismo molecular del ciclo celular, sus alteraciones en los pro-cesos de cancer y finalmente su estructuración en las celulas mares embriona-rias.