Ciclo celular : transição G2 M Inês Marques, Isabel Pinto, Ivo Cruz, Jacinta Fonseca Laboratório de Biologia Celular e Molecular, Faculdade de Medicina da Universidade do Porto O ciclo celular compreende os processos que ocorrem desde a formação de uma célula até à sua divisão em duas células-filhas com as mesmas características genéticas. Ele pode ser dividido em duas etapas básicas: Interfase e Mitose. Os períodos da Interfase são: G1, em que se verifica intensa síntese de RNA e proteínas, contribuindo para um aumento marcado do volume celular; S, o período de replicação do DNA e G2, no qual o crescimento celular continua, havendo uma discreta síntese de RNA e proteínas, essenciais para o início da mitose (M). A Mitose abrange 4 fases – Profase, Metafase, Anafase e Telofase – durante as quais ocorre a divisão celular propriamente dita com a formação das duas células-filhas com DNA qualitativa e quantitativamente igual. Nos mamíferos a entrada das células no Ciclo Celular deve-se a sinais extracelulares como, por exemplo, os factores de crescimento. Por outro lado, a progressão ordenada através das diferentes fases do Ciclo Celular é possível devido à existência de “Checkpoints” – locais que verificam se os acontecimentos de uma fase são correctamente terminados antes de permitir a progressão para a fase seguinte, por exemplo, uma vez verificada a presença de anomalias estruturais do ADN ou da função dos cromossomas, são activadas vias de sinalização que bloqueiam temporariamente a progressão do ciclo e activam mecanismos de reparação. A divisão individual das células está, portanto, coordenada com as necessidades do organismo como um Todo. Fig.2 Checkpoints reguladores do Ciclo Celular Fig.1 Ciclo Celular A transição G2-M envolve alterações significativas em diversos componentes celulares. Para esses eventos tem especial contribuição o heterodímero CDK1 (Ciclin-Dependent Kinase 1) / ciclina B originalmente designado MPF (Maturation/Mitosis Promotion Factor – factor promotor da maturação/mitose). A CDK1 é responsável pela capacidade de fosforilação do substrato, enquanto que a ciclina B prende-se com a regulação do heterodímero. Este complexo é activado aquando da transição G2-M pela desfosforilação dos resíduos treonina-14 e tirosina-15. Uma vez activado, promove diversos processos essenciais à transição, nomeadamente: condensação da cromatina, fragmentação da membrana nuclear, do complexo de Golgi e do retículo endoplasmático e formação do fuso mitótico. Formação do fuso acromático Em consequência da fosforilação das proteínas associadas a microtúbulos (MAPs), a taxa de polimerização microtubular aumenta, resultando na formação activa de novos microtúbulos. Globalmente, deste processo resulta a destruição da rede microtubular da interfase e formação do fuso mitótico. Fig.3 Célula em Metafase – cromossomas a azul-arroxeado e fuso acromático a verde Quebra do Invólucro Nuclear Condensação da Cromatina O heterodímero CDK1/CicB fosforila as laminas, que se despolimeriza primeiro, que antecede a fragmentação da membrana nuclear em pequenas vesículas, algumas das quais se fundirão com o R.E.. A quebra do invólucro permite que microtúbulos cinetocóricos do fuso acromático se liguem aos cromossomas, iniciando um movimento que vai permitir o seu alinhamento na metafase. A condensação da cromatina impede a sua transcrição e permite a movimentação eficaz dos cromossomas ao longo do fuso. A condensação deve-se à acção de complexos proteicos denominados Condensinas que são fosforiladas directamente pelo heterodímero. O mesmo fosforila a histona H1. Pelo contrário, a histona H3 é fosforilada mas por outra cínase proteica (aurora B). Fragmentação do Complexo de Golgi e Retículo Endoplasmático O MPF induz a fragmentação do Retículo Endoplasmático e do Complexo de Golgi em pequenas vesículas em parte através da fosforilação da proteína da membrana do Golgi GM130. Fig.4 Fosforilação das lâminas e desorganização do invólucro nuclear Referências: Alberts B e col. (2002) Molecular Biology of the Cell, 4ª Ed., Garland Science. Cooper G e Hausman R (2004) The Cell – A molecular approach, 3ª Ed., ASM Press, Sinauer Assoc., Inc. Pollard, T e Earnshaw, W (2002) Cell Biology, W.B. Saunders/Elsevier. Fig.5 Diferentes níveis de condensação do ADN: 1) Hélice de ADN; 2) Molécula de cromatina (AND e histonas); 3) Cromatina durante a Interfase com o centr´mero a vermelho; 4) Cromatina condensada durante a Profase (duas cópias da molécula de ADN); 5) Cromossoma durante Metafase. Agradecimentos: Professor Doutor Henrique de Almeida (orientador) Laboratório de Biologia Celular e Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Fig.6 Fragmentação do Complexo de Golgi