Ciclo celular “Onde surge uma célula, existia uma célula prévia, exatamente como os animais só surgem de animais e as plantas de plantas” Rudolf Virchow, 1958

CICLO CELULAR A vida das células é formada por dois períodos: INTÉRFASE: inicia no fim da mitose e estende até iniciar a próxima mitose. MITOSE: Reprodução celular, com as seguintes finalidades: Nos unicelulares: reprodução Nos pluricelulares: crescimento do organismo, reposição das células que morrem e cicatrização ou regeneração dos órgãos e tecidos.

Fases do ciclo celular O ciclo celular dos eucariotos está dividido em quatro fase separadas: M, G1, S e G2 S: duplicação do DNA M: mitose A fase S e M são separadas por intervalos chamados: G1, e G2 há o crescimento celular, duplicação do conteúdo citoplasmático

Quantificação de DNA por células em diferentes fases do ciclo celular Mecanismos que controlam a dinâmica dos ciclos celulares

Fases do ciclo celular – Pontos de controle Os processos essenciais do ciclo celular -tais como replicação do DNA, mitose e citocinese- são desencadeados por um sistema de controle do ciclo celular.

O controle do ciclo celular Montagem do fuso mitótico Divisão celular completa Desencadeia a maquinaria mitótica Desencadeia a anáfase e segue para a citocinese Desencadeia a maquinaria da replicação do DNA Replicação do DNA

Pontos de checagem do sistema de controle do ciclo celular: interrupção do ciclo se os eventos anteriores não se complementarem Todos os cromossomos estão ligados ao fuso? Todo DNA foi replicado? Ponto de checagem em G2 Ponto de checagem da metáfase Ponto de checagem em G1 O ambiente é favorável?

Regulação do ciclo celular pelo crescimento celular e sinais extracelulares Regulação pelos fatores de crescimento do ciclo celular das células animais EGF (fator de crescimento epidérmico) FGF (fator de crescimento de fibroblasto) NGF (fator de crescimento do Nervo) PDGF (fator de crescimento derivado de plaquetas) IGF (fator de crescimento semelhante à insulina)

No controle do ciclo celular intervêm ciclinas e cinases depedentes de ciclinas Ciclinas: alternam um período de síntese crescente seguido porum de rápida degradação Cinases dependentes de ciclinas: ao interagir com as ciclinas fosforilam e ativam moléculas responsáveis pela divisão celular

Como a célula escapa da estável FASE G1 para iniciar a FASE S??? Sinais extracelulares que estimulam a proliferação celular Acúmulo de ciclina G1 Associação de ciclina G1 com Cdk2: complexo proteíco conhecido como SPF Cdk2 SPF ciclina G1

Como a célula escapa da estável FASE G1 para iniciar a FASE S??? Cdk2 SPF ciclina G1 Abertura de origens de replicação Ativa moléculas envolvidas na síntese de DNA (Helicases, DNAs polimerases) Concentração da ciclina G1 cai no final de S e desaparece na fase G2

Como o sistema de controle do ciclo celular desencadeia o processo de replicação e ao mesmo tempo previne-o de ocorrer mais de uma vez por ciclo? O citoplasma da fase S contém fatores que direcionam os núcleos G1 a duplicação Os fatores presentes em S desaparecem quando a célula passa de S para G2

A ativação do complexo Ciclina –Cdk na fase M (MPF) desencadeia a mitose MPF: Dímero constituído pela ciclina M e pela proteina quinase Cdc2 Ciclina B= Ciclina M M Rede de filamentos de actina se desisintegra: perda de contato Microtúbulos se desmontam Lâmina se desagrega Aumento da compactação da cromatina

Identificação do MPF em Xenopus Oócitos de sapo são bloqueados na fase G2 e a entrada na fase M da meiose é desencadeada pelo hormônio progesterona. Oócitos em G2 são microinjetados com citoplasma extraídos de oócitos que sofreram transição de G2 para M. Fator promotor de maturação (MPF)

Os níveis de ciclina mitótica variam ciclicamente no decorrer do ciclo celular, atingindo seu pico máximo em metáfase e decaindo abruptamente ao final de mitose

Conclusão: A ciclina M dispara a mitose e sua degradação é necessária para o término da mitose, em outras palavras, a célula necessita da ciclina M para entrar em mitose e precisa degradá-la para sair de mitose. Degradação: todos os cromossomos estão no plano equatorial, cinetocoros ligados aos microtúbulos

Uma Visão simplificada do centro de sistema de controle do ciclo celular Desencadeia a maquinaria mitótica MPF SPF Desencadeia a maquinaria da replicação do DNA

Pontos de checagem do sistema de controle do ciclo celular: interrupção do ciclo se os eventos anteriores não se complementarem Todos os cromossomos estão ligados ao fuso? Todo DNA foi replicado? Ponto de checagem em G2 Ponto de checagem da metáfase Ponto de checagem em G1 O ambiente é favorável?

APC: favorece a degradação das ciclinas M e saída da mitose

Cinetocoros que não se ligam ao microtúbulos do fuso produzem um sinal que impede a queda da ciclina M. APC: Degradação das ciclinas M e coesinas

Mecanismos de reparo Como p53 bloqueia o Ciclo Celular em G1? A elevação dos níveis intracelulares p53 é o resultado de DNAs danificados, que ativam a transcrição de genes que codificam o inibidor p21 de cdk, p21 suprime atividade do complexo ciclina-Cdks

Controle do ponto de verificação em G2 Um complexo de proteínas do ponto de verificação reconhece DNA não replicado ou danificado e ativa proteína quinase Chk1 que fosforila e inibe a proteína fosfatase Cdc25. A inibição de Cdc25 previne a desfosforilação e ativação de Cdc2.