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10.3A: Regulação do ciclo celular por eventos externos - Biologia


Fatores externos podem influenciar o ciclo celular, inibindo ou iniciando a divisão celular.

objetivos de aprendizado

  • Descreva eventos externos que podem afetar a regulação do ciclo celular

Pontos chave

  • A morte de células próximas e a presença ou ausência de certos hormônios podem afetar o ciclo celular.
  • A liberação de hormônios promotores de crescimento, como o HGH, pode iniciar a divisão celular, e a falta desses hormônios pode inibir a divisão celular.
  • O crescimento celular inicia a divisão celular porque as células devem se dividir à medida que a proporção superfície / volume diminui; o apinhamento celular inibe a divisão celular.
  • As principais condições devem ser atendidas antes que a célula possa passar para a interfase.

Termos chave

  • gigantismo: uma condição causada por uma superprodução do hormônio do crescimento, resultando em crescimento ósseo excessivo
  • hormônio do crescimento: qualquer hormônio polipeptídeo secretado pela glândula pituitária que promove o crescimento e regula o metabolismo de carboidratos, proteínas e lipídios
  • nanismo: uma condição causada pela falta de hormônio do crescimento, resultando em baixa estatura e membros que são desproporcionalmente pequenos em relação ao corpo

Regulação do ciclo celular por eventos externos

Ao contrário da vida dos organismos, que é uma progressão direta do nascimento à morte, a vida de uma célula ocorre em um padrão cíclico. Cada célula é produzida como parte de sua célula-mãe. Quando uma célula filha se divide, ela se transforma em duas novas células, o que levaria à suposição de que cada célula é capaz de ser imortal, desde que seus descendentes possam continuar a se dividir. No entanto, todas as células do corpo vivem enquanto o organismo vive. Algumas células vivem mais do que outras, mas eventualmente todas as células morrem quando suas funções vitais cessam. A maioria das células do corpo existe no estado de interfase, o estágio de não divisão do ciclo de vida celular. Quando esse estágio termina, as células passam para a parte de divisão de suas vidas chamada mitose.

Tanto a iniciação quanto a inibição da divisão celular são desencadeadas por eventos externos à célula quando ela está prestes a iniciar o processo de replicação. Um evento pode ser tão simples como a morte de uma célula próxima ou tão extenso quanto a liberação de hormônios promotores de crescimento, como o hormônio de crescimento humano (HGH). A falta de HGH pode inibir a divisão celular, resultando em nanismo, enquanto o excesso de HGH pode resultar em gigantismo. A aglomeração de células também pode inibir a divisão celular. Outro fator que pode iniciar a divisão celular é o tamanho da célula; à medida que uma célula cresce, ela se torna ineficiente devido à diminuição da proporção entre superfície e volume. A solução para esse problema é dividir.

Qualquer que seja a fonte da mensagem, a célula recebe o sinal e uma série de eventos dentro da célula permite que ela prossiga para a interfase. Avançando a partir deste ponto de iniciação, todos os parâmetros necessários durante cada fase do ciclo celular devem ser atendidos ou o ciclo não pode progredir.


Conexão para Cursos AP ®

Cada etapa do ciclo celular é monitorada de perto por sinais externos e controles internos chamados pontos de verificação. Existem três pontos de verificação principais no ciclo celular: um próximo ao final do G1, um segundo no G2Transição / M e a terceira durante a metáfase. As proteínas do fator de crescimento que chegam à membrana plasmática da célula em divisão podem fazer com que a célula comece a se dividir. Ciclinas e quinases dependentes de ciclina (Cdks) são sinais moleculares internos que regulam as transições celulares por meio de vários pontos de verificação. Passagem pelo G1 checkpoint garante que a célula está pronta para a replicação do DNA no estágio S da passagem da interfase através do G2 o ponto de verificação desencadeia a separação de cromátides durante a mitose. Moléculas reguladoras positivas, como as ciclinas e Cdks, permitem que o ciclo celular avance para o próximo estágio. As moléculas reguladoras negativas, como proteínas supressoras de tumor, monitoram as condições celulares e podem interromper o ciclo até que os requisitos específicos sejam atendidos. Erros na regulação do ciclo celular podem causar câncer, que se caracteriza pela divisão celular descontrolada.

As informações apresentadas e os exemplos destacados na seção suportam os conceitos e Objetivos de Aprendizagem delineados na Grande Ideia 3 da AP ® Biology Curriculum Framework, conforme mostrado nas tabelas. Os Objetivos de Aprendizagem listados na Estrutura do Currículo fornecem uma base transparente para o curso AP ® Biologia, uma experiência laboratorial baseada em investigação, atividades instrucionais e questões do exame AP ®. Um objetivo de aprendizagem mescla o conteúdo necessário com uma ou mais das sete práticas científicas.

Grande Ideia 3 Os sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem às informações essenciais aos processos vitais.
Compreensão Duradoura 3.A As informações herdáveis ​​proporcionam a continuidade da vida.
Conhecimento Essencial 3.A.2 Em eucariotos, a informação hereditária é passada para a próxima geração por meio de processos que incluem o ciclo celular e mitose ou meiose mais fertilização.
Prática de Ciências 6.4 O aluno pode fazer afirmações e previsões sobre fenômenos naturais com base em teorias e modelos científicos.
Objetivo do aprendizado 3.7 O aluno pode fazer previsões sobre fenômenos naturais que ocorrem durante o ciclo celular.
Conhecimento Essencial 3.A.2 Em eucariotos, a informação hereditária é passada para a próxima geração por meio de processos que incluem o ciclo celular e mitose ou meiose mais fertilização.
Prática de Ciências 1.2 O aluno pode descrever representações e modelos de fenômenos naturais ou feitos pelo homem e sistemas no domínio.
Objetivo do aprendizado 3.8 O aluno pode descrever os eventos que ocorrem no ciclo celular.

A duração do ciclo celular é altamente variável, mesmo dentro das células de um único organismo. Em humanos, a frequência de renovação celular varia de algumas horas no início do desenvolvimento embrionário, a uma média de dois a cinco dias para células epiteliais e a uma vida inteira humana gasta em G0 por células especializadas, como neurônios corticais ou células do músculo cardíaco. Também há variação no tempo que uma célula passa em cada fase do ciclo celular. Quando células de mamíferos de divisão rápida são cultivadas em cultura (fora do corpo em condições ideais de crescimento), a duração do ciclo é de cerca de 24 horas. Em células humanas que se dividem rapidamente com um ciclo celular de 24 horas, o G1 fase dura aproximadamente nove horas, a fase S dura 10 horas, a fase G2 a fase dura cerca de quatro horas e meia, e a fase M dura aproximadamente meia hora. Nos embriões iniciais de moscas-das-frutas, o ciclo celular é concluído em cerca de oito minutos. O tempo dos eventos no ciclo celular é controlado por mecanismos internos e externos à célula.


Eventos moleculares associados a espécies reativas de oxigênio e progressão do ciclo celular em células de mamíferos

A progressão do ciclo celular é regulada por uma ampla variedade de fatores externos, entre eles estão os fatores de crescimento e os fatores da matriz extracelular. Durante as últimas décadas, evidências foram obtidas de que as espécies reativas de oxigênio (ROS) também podem desempenhar um papel importante na progressão do ciclo celular. ROS podem ser gerados por fatores externos e internos. Nesta visão geral, descrevemos brevemente a geração de ROS e seus efeitos nos processos que demonstraram desempenhar um papel essencial na progressão do ciclo celular, incluindo sistemas como cascatas de transdução de sinal, ubiquitinação e degradação de proteínas e o citoesqueleto. Esses diferentes efeitos de ROS influenciam a progressão do ciclo celular dependendo da quantidade e duração da exposição a ROS. A ativação de cascatas de sinalização estimuladas por fator de crescimento por baixos níveis de ROS resulta em aumento da progressão do ciclo celular ou, no caso de exposição prolongada, a uma diferenciação como parada de crescimento. De muitos estudos, parece claro que a proteína inibidora da ciclina quinase p21 desempenha um papel proeminente, levando à interrupção do ciclo celular em níveis mais altos, mas não diretamente letais, de ROS. Dependendo da natureza da indução de p21, a interrupção do ciclo celular pode ser transitória, acoplada a processos de reparo ou permanente. Em altas concentrações de ROS, todos os processos acima são ativados, em combinação com maior dano aos blocos de construção da célula, levando à apoptose ou mesmo necrose.


Genes Supressores de Tumor

Como proto-oncogenes, muitas das proteínas reguladoras do ciclo celular negativo foram descobertas em células que se tornaram cancerosas. Genes supressores de tumor são segmentos de DNA que codificam proteínas reguladoras negativas, o tipo de regulador que, quando ativado, pode evitar que a célula sofra uma divisão descontrolada. A função coletiva das proteínas do gene supressor de tumor mais bem compreendidas, Rb, p53 e p21, é colocar um obstáculo à progressão do ciclo celular até que certos eventos sejam concluídos. Uma célula que carrega uma forma mutada de um regulador negativo pode não ser capaz de interromper o ciclo celular se houver um problema. Supressores de tumor são semelhantes aos freios de um veículo: o mau funcionamento dos freios pode contribuir para um acidente de carro.

Genes p53 mutados foram identificados em mais da metade de todas as células tumorais humanas. Esta descoberta não é surpreendente à luz dos múltiplos papéis que a proteína p53 desempenha no G1 ponto de verificação. Uma célula com um p53 defeituoso pode não conseguir detectar os erros presentes no DNA genômico (Figura 1). Mesmo que um p53 parcialmente funcional identifique as mutações, ele pode não ser mais capaz de sinalizar as enzimas de reparo de DNA necessárias. De qualquer forma, o DNA danificado permanecerá sem correção. Neste ponto, um p53 funcional irá considerar a célula insalvável e desencadear a morte celular programada (apoptose). A versão danificada do p53 encontrada nas células cancerosas, no entanto, não pode desencadear a apoptose.

Art Connection

Figura 1. O papel do p53 normal é monitorar o DNA e o suprimento de oxigênio (a hipóxia é uma condição de suprimento reduzido de oxigênio). Se o dano for detectado, o p53 aciona mecanismos de reparo. Se os reparos não tiverem sucesso, o p53 sinaliza apoptose. Uma célula com uma proteína p53 anormal não pode reparar o DNA danificado e, portanto, não pode sinalizar apoptose. As células com p53 anormal podem se tornar cancerosas. (crédito: modificação da obra de Thierry Soussi)

O papilomavírus humano pode causar câncer cervical. O vírus codifica E6, uma proteína que se liga a p53. Com base neste fato e no que você sabe sobre a p53, que efeito você acha que a ligação de E6 tem na atividade da p53?

  1. E6 ativa p53
  2. E6 inativa p53
  3. E6 muta p53
  4. A ligação E6 marca p53 para degradação

A perda da função do p53 tem outras repercussões no ciclo celular. O p53 mutado pode perder sua capacidade de desencadear a produção de p21. Sem níveis adequados de p21, não há bloqueio efetivo na ativação de Cdk. Essencialmente, sem um p53 totalmente funcional, o G1 ponto de verificação está gravemente comprometido e a célula procede diretamente de G1 para S independentemente das condições internas e externas. Na conclusão desse ciclo celular encurtado, duas células-filhas são produzidas e herdaram o gene p53 mutado. Dadas as condições não ótimas sob as quais a célula-mãe se reproduziu, é provável que as células-filhas tenham adquirido outras mutações além do gene supressor de tumor defeituoso. Células como essas células-filhas acumulam rapidamente oncogenes e genes supressores de tumor não funcionais. Novamente, o resultado é o crescimento do tumor.

Link para aprendizagem

Assista a este vídeo sobre como o câncer resulta de erros no ciclo celular:


Pontos de verificação do ciclo celular na regulação da divisão celular e câncer

Cada célula do nosso corpo passa por uma série de diferentes estágios de uma maneira cíclica chamada ciclo de célula. O ciclo celular é uma etapa sequencial que ocorre em uma célula que leva à duplicação precisa de materiais genéticos (DNA), à separação precisa de materiais genéticos replicados e à sua passagem para duas células-filhas. O processo do ciclo celular é muito crítico em cada célula, por isso opera estritamente sob forte vigilância para evitar erros. Este forte sistema de vigilância na célula para monitorar a progressão do ciclo celular em si é chamado de célula pontos de verificação de ciclo.

Os pontos de verificação são mecanismos de vigilância que interrompem o progresso do ciclo celular se (1) algum DNA cromossômico está danificado ou (2) processos celulares críticos, como a replicação do DNA durante a fase S ou o alinhamento do cromossomo durante a fase M, não foram devidamente concluídos. Assim, os pontos de verificação do ciclo celular garantem que os vários eventos na progressão do ciclo celular ocorram com precisão e na ordem correta. Neste artigo, discutiremos os três tipos de pontos de verificação do ciclo celular que operam nas células eucarióticas durante a progressão do ciclo celular.

A progressão do ciclo celular em eucariotos é altamente regulada em certos pontos. Esses pontos regulatórios críticos do ciclo celular são chamados de pontos de verificação do ciclo celular.

Os pontos de verificação do ciclo celular garantem que:

Ø O genoma nuclear está intacto (sem qualquer mutação)

Ø As condições são adequadas para uma célula se dividir (nutrientes suficientes estão lá para as células-filhas)

Ø O material genético é replicado apenas uma vez em um ciclo celular

Ø O material genético é totalmente replicado

Ø Nenhuma mutação ocorreu nos cromossomos replicados

Ø Se ocorrerem mutações, essas mutações serão retificadas pelo sistema de reparo de DNA

Ø Os cromossomos estão corretamente orientados na placa metafásica

Ø Todos os cromossomos estão corretamente ligados às fibras do fuso

O que são ciclinas e cinases dependentes de ciclinas (cdks)?

Duas categorias de proteínas relacionadas chamadas ciclinas e Cquinases dependentes de yclin (cdks) orquestrar o ponto de verificação do ciclo celular em células eucarióticas. As ciclinas são assim chamadas porque sua quantidade varia ao longo do ciclo celular. Para serem ativas, as cinases dependentes de ciclina (cdks) que controlam o ciclo celular devem se ligar a uma ciclina específica. O número e os tipos de ciclinas e cdks variam de espécie para espécie. O nível de diferentes ciclinas e cdks também são diferentes nas diferentes fases do ciclo celular.

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Diferentes tipos de pontos de verificação no ciclo celular:

Proteínas de checkpoint agem como sensores para determinar se uma célula está em condições adequadas para se dividir. Existem três pontos de verificação em um ciclo celular.

(1). Ponto de verificação G1 (ponto de verificação de restrição)

(2) G2 checkpoint (G2-M DNA Damage Checkpoint)

(3). Ponto de verificação da metafase (M) (ponto de verificação da montagem do fuso)

(1). Ponto de verificação G1:

O ponto de verificação G1 também é chamado de restrição apontar. O ponto de verificação G1 opera no final da fase G1 do ciclo celular. Os pontos de verificação G1 verificam se as condições são favoráveis ​​para a divisão da célula. Ele também verifica se há danos no DNA antes de entrar em um ciclo de replicação do DNA na fase seguinte (fase S). Se o dano ao DNA for detectado, as proteínas do ponto de verificação evitarão a formação de complexos ciclina / cdk ativos. A inibição da formação do complexo ciclina / cdk interrompe a progressão do ciclo celular. As células são então direcionadas ao mecanismo de reparo do DNA para retificar o dano ao DNA. Se as condições ambientais não forem boas, a célula pode entrar na fase G0. Em células de levedura, o ponto de verificação G1 também é chamado de ponto inicial.

(2) Posto de controle G2

G2 é o segundo ponto de verificação que opera no final da fase G2. Também é chamado de Ponto de verificação de danos ao DNA G2-M. O ponto de verificação G2 verifica o DNA em busca de qualquer dano que possa ter ocorrido durante a replicação do DNA na fase anterior do ciclo celular (fase S). O ponto de verificação G2 também garante que todo o DNA foi replicado completamente. Além disso, o ponto de verificação G2 monitora os níveis de proteínas e fatores de crescimento que são necessários na próxima fase (fase M) do ciclo celular. Se algum dos fatores acima não for satisfatório, o ponto de verificação G2 mantém as células na fase G2 e inicia máquinas para retificar os problemas.


(3). Ponto de verificação da metafase (M) (ponto de verificação da montagem do fuso)

O ponto de verificação da metafase também é chamado de ponto de verificação da montagem do fuso. É o terceiro e último ponto de verificação do ciclo celular em um ciclo celular que opera no final da fase M. O ponto de verificação da metafase detecta a integridade do aparelho do fuso na célula. O aparelho do fuso está envolvido na classificação dos cromossomos durante a divisão celular. A orientação correta dos cromossomos na placa metafásica da célula é muito essencial para a segregação adequada dos cromossomos. Se os cromossomos não estiverem conectados corretamente ao aparelho do fuso, o ponto de verificação da metáfase interromperá o ciclo celular. Assim, o ponto de verificação M evita que as células classifiquem incorretamente seus cromossomos durante a divisão.

Qual é a importância dos pontos de verificação do ciclo celular?

@. Proteínas de checkpoint atrasam a progressão do ciclo celular até que os problemas sejam corrigidos

@. O ponto de verificação pode evitar a divisão celular quando os problemas não podem ser corrigidos

@. Eles podem induzir apoptose (morte celular programada) se os problemas forem tão graves e não puderem ser reparados

@. Os pontos de verificação do ciclo celular mantêm com precisão o genoma do organismo

@. O ponto de verificação do ciclo celular garante apenas uma rodada de replicação de DNA por ciclo celular

@. Se as funções dos genes do ponto de verificação são perdidas devido à mutação, leva a mutações adicionais e inicia o crescimento canceroso no órgão

@. Quase todos os cânceres são devidos ao funcionamento impróprio de uma ou de várias proteínas envolvidas na regulação do ciclo celular. (Por exemplo, P53 - guardião do genoma, um gene supressor de tumor)


Ciclo de célula

Elisa Ventura, Antonio Giordano, em Módulo de Referência em Ciências da Vida, 2019

CDKs: regulação do ciclo celular e outras funções

Além de seu papel fundamental na regulação do ciclo celular, os CDKs do ciclo celular modulam vários outros processos (revisados ​​por Lim e Kaldis (2013)), incluindo a transcrição gênica (CDK2 e CDK1 promovem a atividade dos fatores de transcrição FOXM1 e FOXM2), reparo de DNA (A ciclina E localiza e estabiliza bifurcações de replicação retardada e promove a ativação do checkpoint quinase 1 (CHK1), a ciclina D1 se acumula no local dos freios de fita dupla (DSB) e, junto com outros fatores, promove o reparo de DNA por recombinação homóloga), metabolismo ( CDK5 medeia o metabolismo de glicogênio no fígado), auto-renovação de células-tronco (expressão de Oct-4 pode ser regulada por CDK1), regulação epigenética (o potencializador de fatores epigenéticos do homólogo zester 2 (EZH2) e DNA metil-transferase 1 (Dnmt1) são fosforilados e ativada por CDK1 e CDK2), ativação de células T (CDK4 e CDK6 pela regulação do fator nuclear de células T ativadas (NFAT), proteínas influenciam a ativação de células T), funções neuronais e espermatogênese , mesmo sem formar complexos CDK-ciclina e atuando como moléculas únicas.

Como mencionado acima, a família CDK inclui vários membros com funções associadas além do controle do ciclo celular e principalmente relacionadas à regulação da transcrição basal. No entanto, funções relacionadas à regulação do ciclo celular também foram descritas para alguns deles (revisado por Malumbres (2014)). CDK3 tem um papel na saída do ciclo celular G0 dependente de RB (Ren e Rollins, 2004). O CDK5 desempenha um papel na regulação de diferentes eventos pós-mitóticos em tipos de células especializadas, como os neurônios. O CDK7, além de estar envolvido na regulação da transcrição basal, é um componente chave do complexo CAK, conforme descrito acima. CDK10 e CDK11, além da transcrição e splicing, modulam a transição G2 / M. Finalmente, CDK9 e CDK12 têm funções importantes na resposta ao dano ao DNA que está indiretamente ligada à regulação do ciclo celular, uma vez que a progressão adequada ao longo do ciclo celular deve satisfazer alguns critérios fundamentais, como a presença de DNA intacto, conforme descrito na próxima seção.


Implicação de ERK na regulação do ciclo celular

A cascata de sinalização Ras / Raf / MEK / ERK que integra uma variedade extrema de estímulos extracelulares nas principais respostas biológicas que controlam a proliferação, diferenciação ou morte celular é uma das vias intracelulares mais estudadas. Aqui apresentamos algumas evidências que foram acumuladas nos últimos 15 anos comprovando a necessidade da ERK no controle da proliferação celular. Nesta revisão, nos concentramos (i) no controle espaço-temporal da sinalização ERK, (ii) nos principais componentes celulares que ligam os sinais extracelulares à indução e ativação de eventos do ciclo celular controlando a transição da fase G1 para S e (iii) na o papel de ERK na fase G2 / M independente do fator de crescimento do ciclo celular. Como a via ERK é frequentemente co-ativada com a sinalização da PI3 quinase, destacamos alguns dos principais pontos de convergência que levam a uma ativação completa de mTOR via sinergias ERK e AKT. Finalmente, com os alvos ERK e AKT sendo ativados constitutivamente em tantos cânceres humanos, tocamos brevemente na questão da cura do uso de drogas mais específicas em pacientes com câncer selecionados racionalmente.


Regulação do ciclo celular por eventos externos

Tanto a iniciação quanto a inibição da divisão celular são desencadeadas por eventos externos à célula quando ela está prestes a iniciar o processo de replicação. Um evento pode ser tão simples como a morte de uma célula próxima ou tão extenso quanto a liberação de hormônios promotores de crescimento, como o hormônio de crescimento humano (HGH). A falta de HGH pode inibir a divisão celular, resultando em nanismo, enquanto o excesso de HGH pode resultar em gigantismo. A aglomeração de células também pode inibir a divisão celular. Outro fator que pode iniciar a divisão celular é o tamanho da célula à medida que a célula cresce, ela se torna ineficiente devido à diminuição da relação superfície-volume. A solução para esse problema é dividir.

Qualquer que seja a fonte da mensagem, a célula recebe o sinal e uma série de eventos dentro da célula permite que ela prossiga para a interfase. Avançando a partir deste ponto de iniciação, todos os parâmetros necessários durante cada fase do ciclo celular devem ser atendidos ou o ciclo não pode progredir.


Apoptose: Eventos, Mecanismo e Importância | Ciclo de célula

Todas as células vivas normais de animais, plantas e até bactérias são mortais. Ou seja, eles devem morrer depois de algum tempo. A morte celular é um pro & shygramme afinado inerente ao maquinário genético das células. Essa morte celular normal, que faz parte do desenvolvimento normal e da manutenção da homeostase, é chamada de apoptose ou morte celular programada (PCD).

Este fenômeno é muito diferente da morte de uma célula por causa patológica ou necrose. Este processo é altamente regulado e qualquer defeito na maquinaria apoptótica levará à sobrevivência prolongada das células, o que pode resultar na expansão das células neoplásicas, levando à instabilidade genética e acúmulo de mutações.

Eventos celulares de apoptose:

É uma resposta fisiológica normal a sinais específicos de suicídio ou falta de sinais de sobrevivência. Durante este processo, inicialmente o núcleo e o citoplasma condensam, isto é, o material da cromatina condensa e migra para a membrana nuclear, o citoplasma sofre encolhimento sem qualquer dano à membrana plasmática.

O conteúdo da célula é empacotado em corpos ligados à membrana e a célula é quebrada em pedaços chamados pedaços apoptóticos, embora ainda funcionando, são engolfados ou fagocitados ou digeridos por macrófagos ou por células vizinhas (Fig. 5.33).

Mecanismo de apoptose:

Existem três vias principais para a ativação da caspase, que causa clivagem de substratos levando à apoptose.

eu. Via mitocondrial / citocromo:

É mediada pela ativação de Bcl-2 (gene) que resulta na produção de Apaf-1, caspase-9 e síntese das enzimas caspase-3 que leva ao fenômeno de apoptose (Fig. 5.34).

ii. Via do receptor do fator de necrose tumoral (TNF):

Nessa via, ocorre a ligação de membros dos receptores do TNF, ativando a caspase-8 e depois a caspase-3 que leva à apoptose.

iii. Via Granazyme B:

Granazyme B, um produto da célula T citosólica, cliva e ativa diretamente várias caspases, resultando em apoptose. Foram identificados vários genes que desempenham um papel na regulação e cumprimento da apoptose, como egl-1, Ced-1-10. Estudos sobre esses genes indicaram que Ced-9 atua a montante de Ced-3 e Ced-4 (Fig. 5.35):

Ced-3 e Ced-4 promovem apoptose, enquanto Ced-9 é anti-apoptótico e protege as células da apoptose antagonizando Ced-3 e Ced-4. Os genes Ced são responsáveis ​​por todas as mortes programadas de células.

As caspases são proteases de cisteína que clivam os substratos no terminal C de um resíduo de ácido aspártico. Diferentes caspases têm diferentes preferências de reconhecimento de substratos e a clivagem de substratos por caspases resulta em desmontagem e conseqüente morte celular de uma maneira altamente organizada.

Receptores de morte são importantes em & # 8216instruc & shytive & # 8217 apoptose em que a morte celular é provocada pela secreção de lendas da morte que se ligam a receptores de morte na célula-alvo (Fig. 5.36).


Pontos de verificação do ciclo celular e reguladores do ciclo celular

Crédito de imagem

Um ponto de verificação pode ser definido como um estágio no ciclo celular onde a célula examina seus fatores internos e externos e decide se deve ou não avançar com a divisão celular. Embora um ciclo celular tenha vários pontos de verificação, os três pontos de verificação mais importantes são:

Posto de controle G1

O primeiro ponto de verificação e o ponto principal no qual a célula decide se deve ou não prosseguir, dependendo das condições. No ponto de verificação G1, a célula verifica alguns fatores, como

Somente se a célula tiver o tamanho apropriado e estiver recebendo nutrientes e fatores de crescimento sem DNA danificado, a célula continuará a se dividir. A falta de cumprimento de qualquer um dos critérios acima e a célula entra na fase de repouso, também conhecida como fase G0, até que as condições melhorem.

Posto de controle G2

O ponto de verificação G2 no estágio G2 / M verifica a integridade do DNA e a replicação do DNA. Ao detectar qualquer erro, a célula faz uma pausa em G2 até que o dano ao DNA seja reparado para entrar no estágio mitótico. Caso a célula seja incapaz de reparar o DNA, ela é então destinada à apoptose.

Ponto de verificação M / ponto de verificação do fuso

Depois de entrar na fase de divisão celular, a célula encontra ainda outro ponto de verificação, o ponto de verificação de metáfase. Aqui, neste ponto de verificação, a célula examina se todas as cromátides irmãs estão corretamente ligadas aos microtúbulos do fuso. O ciclo celular não prossegue até que assegure a fixação e alinhamento corretos das fibras do fuso.

crédito de imagem

O ciclo de vida de uma célula eucariótica não embrionária em divisão começa com ela entrando no ciclo celular e entrando com divisão igual do material genético e clivagem por citocinese. O ciclo celular pode ser resumido em 4 fases

As fases G1, S e G2 juntas constituem a interfase. Após o estágio de mitose, a célula pode continuar com o ciclo celular e entrar na fase G1 ou pode optar por sair do ciclo celular e divergir para a fase G0.

REGULADORES DE CICLO DE CÉLULAS

Os reguladores do ciclo celular são grupos de proteínas e enzimas que interagem entre si em concentrações variáveis, decidindo o destino do ciclo celular. Estes podem ser categorizados como

  • Ciclinas (proteínas)
  • cdks (quinases dependentes de ciclina são enzimas)
  • APC / C (complexo enzimático)
Ciclinas

As ciclinas são um grupo de proteínas relacionadas. os quatro tipos básicos de ciclinas encontrados em humanos e na maioria dos outros eucariotos são

Cada ciclina está associada a uma fase específica e ajuda a conduzir os eventos dessa fase. A concentração de cada ciclina aumenta na fase com a qual está associada. Portanto, uma ciclina típica está presente em níveis baixos durante a maior parte do ciclo, exceto quando é fortemente necessária durante um estágio particular do ciclo celular.

Quinases dependentes de ciclina (cdks)

Um ciclo celular funciona com a interação de ciclinas e cdks. Portanto, o bom funcionamento de um ciclo celular requer uma ciclina. Vamos & # 8217s ver como.

As ciclinas atuam ativando e inativando proteínas-alvo dentro da célula, que auxiliam na ocorrência de eventos para a conclusão bem-sucedida de um ciclo celular. os cdks sozinhos ficam inativos, somente quando uma ciclina se liga a ela em um local específico é que os cdks são ativados. Essas enzimas funcionais (cdks) então modificam as proteínas-alvo na célula para realizar seu conjunto específico de funções.

Que tipo de enzimas são cdks?

Cdks são cinases, o que significa que atuam fosforilando (adicionando grupos fosfato) seus alvos.

Fator de promoção da maturação (MPF)
Crédito de imagem

MPF é um cdks ligado ao seu M cyclin. É um exemplo muito bom de como as ciclinas e os cdks trabalham juntos para uma transição do ciclo celular. Os complexos MPF adicionam grupos de fosfato a diferentes proteínas-alvo na célula. Por exemplo, MPF & # 8217s adicionam tags de grupo fosfato a envelopes nucleares, resultando em sua quebra e também ativam alvos que promovem a condensação cromossômica e outros eventos de fase M.

MPF também desencadeia sua própria destruição assim que a anáfase começa. MPF & # 8217s ativam APC / C (complexo promotor de anáfase / ciclossoma), esses APC / C causam a destruição das ciclinas M quando a anáfase começa. A destruição da anáfase desintegra o MPF e o inturn empurra a célula para fora da mitose, permitindo que as novas células-filhas entrem em G1.

APC / C também causa a destruição das fibras do fuso, separando assim as cromátides irmãs durante a anáfase.

APC / C é uma enzima que funciona adicionando marcadores de proteína chamados ubiquitina (Ub) aos seus alvos. Assim que o alvo é marcado com ubiquitina, os proteassomas atacam e o destroem. De forma semelhante, APC / C anexa a etiqueta Ub à ciclina M, fazendo com que sejam cortadas por proteassomas, permitindo que as células filhas entrem na fase G1.

O papel de APC / C na separação de cromátides irmãs durante a anáfase