1. CONTROLEDO CICLO CELULAR

2. IntroduoO que ciclo celular?Ciclo celular = duplicao + divisocelularQual o seu propsito? Embries: formao do corpo Adultos: diviso celular necessriapara a reposio de clulas mortasH um controle por trs do ciclo?Sim, o chamado sistema de controledo ciclo celular 3. O Ciclo CelularAspectos geraisO ciclo celular eucaritico dividido em: Fase G1 = intervalo (durao varivel). Ponto de incio Fase S (sntese) = duplicao do DNA Fase G2 = intervalo Fase M (mitose) = condensao e segregao do cromossomo, seguida dadiviso celularNas fases G1 e G2, a clula monitora seu ambiente interno e externo,checando se as condies so favorveis ao avano do ciclo 4. O Ciclo CelularAspectos geraisA fase M (=mitose), compreende a fase onde a clula sofrer alteraes queculminaro na diviso em duas clulas filhas. precedida pela fase dereplicao do DNA. 5. O Sistema de Controle do Ciclo CelularAspectos gerais 6. O Sistema de Controle do Ciclo CelularAspectos geraisSistema de controle do ciclocelular constitudo por protenasregulatrias que governam oavano do ciclo e regulam onmero de clulas nos tecidosdo corpoImportnciaO mau funcionamento dosistema, resultando emdivises celulares excessivas,pode resultar emdesequilbrios, como o cncer 7. O Sistema de Controle do Ciclo Celularmodelo:Organismo modelo: leveduraAs protenas do controle do ciclo foram conservadas ao longo do tempo.Isso significa dizer que, normalmente, se as transferirmos para clulas delevedura, temos o funcionamento perfeito do sistema!Leveduras so organismos eucariticos que:i) tm reproduo rpida e genoma pequenoii) so suscetveis a manipulaes genticas (deleo, mutao)iii) proliferam no estado haplide (facilitam os estudos com mutaes)Dois sistemas so utilizados:i) Schizosaccharomyces pombe, uma levedura de fissoii) Saccharomyces cerevisiae, uma levedura de brotamento 8. Muitas das descobertas advm da anlise de mutaes de genes do ciclo dediviso celular (cdc)Um mutante, para esses estudos, deve ter o fentipo condicional. Istosignifica, que a protena expressa pelo gene mutado, falha apenas emcondies especficas. Ex.: mutaes sensveis temperatura 9. Em (A): Leveduras selvagens (normais), com brotos de vrios tamanhos;Em (B): Leveduras mutadas, com brotos grandes, caractersticos do final dafase M. 10. O Sistema de Controle do Ciclo CelularOrganismo modelo: Xenopus e Drosophilamodelo:Utilizadas para os estudos bioqumicos do controle do ciclo, pois:i)os ovos so grandes (104 vezes maior que o vulo humano), com grandequantidade de protenas necessrias para a diviso celularii) a injeo de substncias dentro do ovo para analisar seus efeitosdurante o avano do ciclo celular um processo relativamente fciliii) fcil o preparo de citoplasma quase puro de Xenopus e reconstituio dos eventos do ciclo celular in vitroDois sistemas so utilizados:i) Xenopus sp., uma rii) Drosophila melanogaster, a mosca das frutas 11. O Sistema de Controle do Ciclo CelularOrganismo modelo: Xenopus sp.modelo: sp. Desenvolvimento de Xenopus sp.: ovcito, fertilizao e diviso celular 12. O Sistema de Controle do Ciclo CelularOrganismo modelo: Xenopus sp.modelo: sp.Experimento: isola-se apenas o citoplasma de vulo de r e adiciona-se a este, apenas o ncleo do espermatozide de r. Observa-se, comisso, que os ncleos do espermatozide, sofrem diviso celular, sob comando dosistema de controle do ciclo celular. 13. O Sistema de Controle do Ciclo Celularmodelo:Organismo modelo: MamferosUtilizadas para os estudos in vitro do controle do ciclo, pois podem sermantidas em condies controladas em laboratrio, como linhagens declulas imortalizadas.Assim, podem ser teis para o estudo dociclo celular em clulas normais e emclulas alteradas. Ex.: cncer.Fibroblastos de rato, proliferando em cultura,visualizados por meio de microscopia eletrnica devarredura 14. O Sistema de Controle do Ciclo CelularVisualizao de clulas em microscopia de imunofluorescnciaClulas epiteliais do intestino de peixe, visualizados por meio de microscopia de imunofluorescncia, emduplicao celular (clulas verdes esto em fase S) 15. O Sistema de Controle do Ciclo CelularQuantificando DNA com citmetro de fluxo Anlise da quantidade de DNA em clulas, utilizando ocitmetro de fluxo. Este grfico indica que h um maior nmero de clulas em G1 do que em G2 + fase M, mostrando que G1 mais longa que G2 + fase M nesta populao de clulas 16. O Sistema de Controle do Ciclo CelularPontos de Checagem Nos chamados pontos de checagem, a clula analisa se os eventos anteriores foram cumpridos fielmente. Em caso positivo, o ciclo avana. Em caso negativo, a clula pra nesse ponto de checagem e corrige os eventuais desajustes. 17. O Sistema de Controle do Ciclo CelularPontos de Checagem / Complexos Ciclinas-Cdks Ciclinas-Os pontos de checagem no so considerados essenciais. Porm, suainativao coopera para o acmulo de mutaes na clula.O ciclo celular comandado por proteno-quinases conhecidas como Cdks (quinasesdependentes de ciclinas)Ciclinas ativam e guiam as Cdks paraprotenas-alvo especficasCdks normalmente tm nvel constante. Asciclinas, por sua vez, sofrem oscilaes(degradao e transcrio dos genes deciclina) 18. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Complexos Ciclinas-CdksAs mudanas cclicas nos nveis de ciclinas resultam da formao cclica ena ativao dos complexos ciclina-Cdks, a qual desencadeia os eventos dociclo celular 19. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Complexos Ciclinas-CdksLeveduras possuem uma nica Cdk, que se liga a todas as classes deciclina. Por outro lado, os vertebrados possuem 4 ciclinas:Cada complexo ciclina-Cdk fosforila um substrato diferente 20. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Cdks:Complexos Ciclinas-Cdks: atvaoA ativao completa da Cdk, exige a associao com a ciclina e afosforilao pela CAK (quinase ativadora de Cdk) 21. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Cdks:Complexos Ciclinas-Cdks: inativaoPode ocorrer por:i) fosforilao pela quinase Wee1;ii) ligao das protenas inibidoras de Cdk (CKIs), as quais alteram aestrutura do stio ativo de Cdk, mantendo-o inativo 22. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Cdks:Complexos Ciclinas-Cdks: reativaoA fosfatase Cdc25 desfosforila os stios fosforilados por Wee1, causando areativao 23. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Cdks:Complexos Ciclinas-Cdks: degradao das protenas chave por APCInativao das protenas chave: mediadapor ubiquitina-ligases (APC), quemarcam as ciclinas com ubiquitinas parasuadestruio completa noproteossomos 24. O Sistema de Controle do Ciclo CelularCiclinas-Cdks:Complexos Ciclinas-Cdks: degradao das protenas chave por CKIsInativao das protenas chave mediadapor SCF, as quais dependem da protenaF-box p/ ligao ao substrato 25. O Sistema de Controle do Ciclo CelularPanorama geral 26. O Sistema de Controle do Ciclo CelularFase S (Sntese) = Duplicao de DNA Controla o incio da replicao, evitando que ocorra mais de uma vez Principal componente: S-Cdk 27. O SC do Ciclo CelularFase SORC = complexo de reconhecimento daorigem, que se liga s origens dereplicao, permitindo a ligao deoutras protenasCdc6 e Cdt1= protenas que se ligam ORC em G1. So necessrias para aligao de McmMcm = complexo protico que se liga ORC + Cdc6 + Cdt1 na origemComplexo pr-replicativo = pr-RC =ORC + Cdc6 + Cdt1 + Mcm 28. O Sistema de Controle do Ciclo CelularFunes da S-CdkA reunio do pr-RC na origem de replicao, bem como a ativao de S-Cdkd incio replicao do DNAFunes da S-Cdk:1. Inicia a replicao2. Impede que ocorram re-replicaes3. Dissocia a Cdc6 da ORC aps o incio da replicao (dissociao do pr- RC)4. Evita que Cdc6 e Mcm renam-se novamente em qualquer outra origem5. Fosforila Cdc6 livres, marcando-as para a ubiquitinao pelo complexo SCF6. Fosforila Mcm, desencadeando suas exportaes do ncleo 29. No final da mitose, as atividades das Cdks so reduzidas a zero. Alm disso,Cdc6 e Mcm so reativadas (desfosforilao), de forma que possamnovamente se ligar s origens de replicao na formao de um novo pr-RCO fim da replicao deixa as clulas G2 com duas cpias exatas do genoma.Ento, a clula pode se dividirO Ponto de Checagem da fase S certifica de que o incio da mitose noocorra at que o ltimo nucleotdeo tenha sido copiadoO alvo dos sinais so as enzimas que controlam a ativao da M-Cdk.Consequentemente, a M-Cdk permanece fosforilada e inativa at a completareplicao do DNA 30. O Sistema de Controle do Ciclo CelularFase M (mitose) = diviso celularA ativao da M-Cdk inicia-se com o acmulo de M-ciclina (diminuio dadegradao e aumento da transcrio gnica)M-ciclina acumulada, inativa (fosforilao por Wee1), durante a G2. No finaldessa fase, a ativao da fosfatase Cdc25 promove a ativao da M-ciclina,garantindo a atividade abrupta de M-ciclina 31. O Sistema de Controle do Ciclo CelularFase M 32. O Sistema de Controle do Ciclo Celular Fase MAtividades da M-Cdki) induz a reunio do fuso mittico, pela reorganizao do complexo dos microtbulosii) garante que os cromossomos replicados estejam ligados ao fuso (ponto de checagem)iii) desencadeia a condensao do cromossomo (complexo condensina)iv) desencadeia o rompimento do envelope nuclearO Complexo promotor da anfase(APC), promove a transio da metfasepara a anfase, caracterizada pela separao das cromtides irmsAps a segregao dos cromossomos, a M-Cdk inativada por proteliseubiquitina-dependente 33. A duplicao do centrolo iniciada ainda na fase G1, com o distanciamentodos dois centrolos. Na fase S, inicia-se o crescimento do centrolo-filho, quetem seu tamanho final atingido na fase M, j preparando-se para a divisocelular. 34. Na fase M, as fibras do fuso (microtbulos) se prendem a uma estruturaprotica localizada na regio centromrica do cromossomo, chamada decinetcoro. 35. Tipos de microtbulos: do cinetcoro, astrais e interpolares. 36. Os complexos coesina e condensina ajudam a manteras cromtides irms unidas e a condensao dos cromossomos, respectivamente. 37. A separao das cromtides irms na mitose, ocorre por ativao sequencialda APC e da separase. Esta ltima, atua diretamente na dissociao docomplexo coesina. 38. Uma vez dissociadas ascoesinas, as cromtidesirms se separam e migram aos plos, graas despolimerizao dosmicrotbulos docinetcoro. 39. Completa a migrao das cromtides para osplos, formado o anel contrtil, constitudo deprotenas do tipo actina e miosina, que puxam amembrana para dentro da clula 40. A progresso desse processo culmina na diviso celular, fechando o ciclo.Nesse ponto ps-diviso, as clulas resultantes retomam fase G1 e iniciamum novo ciclo quando necessrio.