Em formação

2.2: O Ciclo Celular Mitótico - Biologia


Introdução à divisão celular

Um objetivo evolutivo de todos os sistemas vivos é a reprodução. O processo pelo qual uma célula cria outra célula, para organismos unicelulares e multicelulares, requer uma célula parental para se dividir e é chamado divisão celular.

Do ponto de vista da estrutura do Desafio de Design, podemos estipular que o objetivo da divisão celular é fazer uma cópia de uma célula. Se uma condição de sucesso requer que as células-filhas sejam viáveis, uma série de subproblemas podem ser definidos:

1. A célula deve replicar seu DNA para que cada célula filha tenha uma cópia funcional após a divisão celular estar completa.
2. A célula deve ter cópias suficientes do resto do conteúdo celular para que as células filhas sejam viáveis ​​ou deve encontrar uma maneira de garantir que o DNA copiado (mesmo sem uma réplica completa do conteúdo celular) seja viável.
3. A célula deve dividir o conteúdo da célula replicada e o DNA entre pelo menos dois compartimentos delimitados independentemente.

O importante a reconhecer sobre a divisão celular é que as duas cópias do genoma (as instruções para construir a célula), devem ser divididas perfeitamente entre as células filhas. Em contraste, existem muitas cópias de quase tudo o mais (glicose, proteínas, ribossomos, membranas). Embora todas essas coisas sejam essenciais para a vida, por estarem presentes em grande número, a célula pode simplesmente confiar na sorte de que, quando se dividir, cada célula filha obterá o suficiente de todas essas "guloseimas" para continuar facilmente com o crescimento e talvez outra rodada de divisão celular.

Quando observamos a Natureza, descobrimos que ela desenvolveu dois modos principais de reprodução: sexual e assexual. Dentro de cada um desses modos de reprodução, encontramos vários modos principais de divisão celular que ocorrem com freqüência em todos os domínios da vida. Consideramos três desses modos: fissão binária (usada principalmente por bactérias unicelulares e arquéias), mitose (usada frequentemente por eucariotos em processos de divisão celular NÃO associados à reprodução sexual) e meiose (um processo de divisão celular necessário para a reprodução sexual) . A principal distinção entre cada um desses modos é o mecanismo para lidar com a segregação do

genoma

entre células-filhas. Discutimos esses processos nas seções a seguir.

Divisão celular nas bactérias e arquéias

Bactérias e Archaea

Normalmente, as células bacterianas e arqueadas crescem, duplicam todos os principais constituintes celulares, como DNA, ribossomos, etc., distribuem esse conteúdo e se dividem em duas células-filhas quase idênticas. Este processo é chamado fissão binária (duas células de tamanho aproximadamente igual) e é mostrado no meio do processo na figura abaixo. Embora algumas espécies bacterianas sejam conhecidas por usar várias estratégias reprodutivas alternativas, incluindo a criação de vários descendentes ou brotamentos - e todos os mecanismos alternativos ainda atendem aos requisitos para divisão celular estipulados acima - a fissão binária é o mecanismo mais comumente observado em laboratório para a divisão celular das bactérias e arqueas portanto, limitamos nossa discussão apenas a esse mecanismo.

(À parte: aqueles que desejam ler mais sobre alternativas à fissão binária em bactérias devem verificar este link.)

A fissão binária em bactérias começa com a replicação do DNA na origem da replicação ligada à parede celular, perto do ponto médio da célula. Novos garfos de replicação podem se formar antes que a primeira divisão celular termine; este fenômeno permite uma taxa de reprodução extremamente rápida.
Fonte: http://biology.kenyon.edu/courses/bi...01/week01.html

Fissão Binária

Os procariotos, incluindo bactérias e arquéias, têm um único cromossomo circular localizado em uma região central chamada nucleóide.

O processo de fissão binária é o mecanismo mais comumente observado para a divisão celular em bactérias e arquéias (pelo menos as cultiváveis ​​estudadas em laboratório).
Uma característica estrutural de relevância para a replicação e segregação do DNA nas bactérias e arqueas é que seu material genético não está contido em um núcleo ligado à membrana, mas em vez disso ocupa um local, o nucleóide, dentro da célula. Além disso, o DNA do nucleóide está associado a numerosas proteínas que ajudam a compactar o DNA em uma estrutura menor e organizada. Outra característica organizacional a ser observada é que o cromossomo bacteriano é tipicamente ligado à membrana plasmática em cerca do ponto médio da célula (novamente, sempre há exceções). O ponto de partida da replicação, o origem, está perto deste site de anexo. A replicação do DNA é bidirecional, com bifurcações de replicação afastando-se da origem em ambas as fitas do loop simultaneamente. À medida que as novas fitas duplas são formadas, cada ponto de origem se afasta da fixação da parede celular em direção às extremidades opostas da célula. Não está claro como isso ocorre - as origens são empurradas ou separadas? Quais são os motores e filamentos que conseguem isso? Os motores são mesmo necessários?

É importante notar aqui que a separação ativa das origens recentemente replicadas resolve o problema-chave da divisão celular - como colocar uma cópia do genoma em cada célula filha. O genoma bacteriano possui apenas um cromossomo (circular), que possui apenas uma origem de replicação. Separar as novas origens duplicadas, portanto, separa os genomas perfeitamente - cada célula filha recebe um conjunto completo de genes. Em contraste, o genoma eucariótico tem milhares de origens de replicação, localizadas em vários cromossomos, cada um dos quais carrega diferentes partes do genoma. Você pode ver por que essa mesma estratégia não funcionaria em eucariotos?

A formação de um anel composto por unidades repetidas de uma proteína chamada FtsZ (uma proteína do citoesqueleto) direciona a formação de uma partição entre os dois novos nucleoides. A formação do anel FtsZ desencadeia o acúmulo de outras proteínas que trabalham juntas para recrutar novos materiais de membrana e parede celular para o local. Gradualmente, um septo é formado entre os nucleoides, estendendo-se da periferia em direção ao centro da célula. Quando as novas paredes celulares estão no lugar, as células-filhas se separam.

Essas imagens mostram as etapas da fissão binária em procariotos. (crédito: modificação do trabalho de “Mcstrother” / Wikimedia Commons)

Possível discussão

Como anexar o cromossomo replicante à membrana celular ajuda a dividir os dois cromossomos após a replicação estar completa?

Controle desses processos

Não surpreendentemente, o processo de fissão binária é estritamente controlado na maioria das bactérias e arqueas. Surpreendentemente, no entanto, embora alguns atores moleculares importantes sejam conhecidos, ainda há muito a ser descoberto e compreendido sobre como as decisões são tomadas para coordenar as atividades.

Ciclo de células eucarióticas e mitose

O ciclo celular é uma sequência ordenada de eventos usados ​​por sistemas biológicos para coordenar a divisão celular. Em eucariotos, a divisão celular assexuada ocorre por meio de um ciclo celular que inclui vários eventos coordenados espacial e temporalmente. Isso inclui um longo período preparatório, chamado interfase, e um mitótico fase chamada Fase M. A interfase é frequentemente dividida em subfases distinguíveis chamadas G1, S, e G2 fases. A mitose é o processo pelo qual o DNA replicado é distribuído às células-filhas e é frequentemente subdividido em cinco estágios distintos: prófase, metáfase, anáfase, e telófase. A mitose é geralmente seguida por um processo chamado citocinese, durante o qual os componentes citoplasmáticos das células filhas são separados por um anel de actina (células animais) ou pela formação de placa celular (células vegetais). A passagem por essas fases é controlada por pontos de verificação. Existem três principais postos de controle no ciclo celular: um próximo ao final de G1, um segundo no G2–M transição, e o terceiro durante a metáfase. Essas verificações regulatórias servem para garantir que os processos necessários para passar com sucesso para a próxima fase do ciclo celular foram totalmente concluídos, que o genoma não está danificado e que existem recursos suficientes para passar para a próxima fase da divisão celular.

Ciclo de célula

Em células eucarióticas de reprodução assexuada, uma "volta" do ciclo celular consiste em duas fases gerais: interfase, seguido pela mitose e citocinese. A maioria das células em organismos multicelulares totalmente desenvolvidos são normalmente encontradas em interfase. Mitose é o ponto no ciclo celular associado à divisão ou distribuição do material genético replicado para duas células-filhas. Durante a mitose, o núcleo da célula se quebra e dois novos núcleos totalmente funcionais são formados. Depois que a mitose terminar, Citocinese é o processo que divide o citoplasma em duas células distintas.

Interfase

Fase G1

O primeiro estágio da interfase é chamado de Fase G1, ou primeiro "intervalo". Durante G1, a célula é bastante ativa no nível bioquímico. A célula está acumulando os blocos de construção de todos os componentes celulares, bem como acumulando reservas de energia suficientes para completar a tarefa de replicar cada cromossomo no núcleo.

Uma célula se move por uma série de fases de maneira ordenada. Durante a interfase, G1 envolve o crescimento celular e a síntese de proteínas, a fase S envolve a replicação do DNA e a replicação do centrossoma, e G2 envolve mais crescimento e síntese de proteínas. A fase mitótica segue a interfase. Mitose é a divisão nuclear durante a qual cromossomos duplicados são segregados e distribuídos em núcleos filhos. Normalmente, a célula se divide após a mitose em um processo chamado citocinese, no qual o citoplasma é dividido e duas células-filhas são formadas.

Fase S

Ao longo da interfase, o DNA nuclear permanece em uma configuração de cromatina semicondensada. No Fase S (fase de síntese), a replicação do DNA resulta na formação de duas cópias idênticas de cada cromossomo—cromátides irmãs—Que estão conectados uns aos outros ao longo de seu comprimento por proteínas chamadas coesinas. No final deste estágio, cada cromossomo foi replicado.

As células eucarióticas incluem vários centros organizadores de microtúbulos (MTOCs); os mais relevantes aqui são os centrossomas. Os centrossomas são frequentemente duplicados durante a fase S (embora eles se movam para pólos opostos da célula apenas durante a fase M). Os dois centrossomas resultantes darão origem ao fuso mitótico, o aparelho que orquestra o movimento dos cromossomos posteriormente durante a mitose. Os MTOCs desempenham outras funções na organização dos microtúbulos, incluindo o crescimento e a localização dos flagelos. Em alguns organismos (principalmente animais), os centrossomas incluem um par de centríolos semelhantes a bastonetes compostos de tubulina e outras proteínas que formam ângulos retos entre si. Essas estruturas também são freqüentemente encontradas nos locais de organização dos cílios ou flagelos. No entanto, os centríolos não são observados em muitos fungos ou plantas superiores.

Fase G2

Fase G2, ou segundo gap, é definido como o estágio em que as células parecem ter o dobro da quantidade de DNA observada em G1, enquanto os cromossomos ainda parecem ser difusos (como estão em toda a interfase). No entanto, as células G2 frequentemente lidam com problemas encontrados durante a replicação (incluindo bifurcações de replicação paralisadas por danos ao DNA) e esses problemas devem ser resolvidos antes da entrada na fase M. Algumas organelas celulares são duplicadas e o citoesqueleto é desmontado para fornecer recursos para o fuso mitótico. Os preparativos finais para a fase mitótica devem ser concluídos antes que a célula seja capaz de entrar no primeiro estágio da mitose. Conforme discutido abaixo, esta é uma conjuntura crítica para a célula e o local de um "ponto de verificação" do ciclo celular. Os problemas observados pela célula neste ponto levarão a uma interrupção do ciclo celular em G2 até que esses problemas sejam resolvidos.

Fase G0

Células no Fase G0 não estão se preparando ativamente para se dividir. A célula está em um estágio quiescente (mitoticamente inativo), tendo saído do ciclo celular. Algumas células entram em G0 temporariamente até que um sinal externo acione o início de G1. Outras células que nunca ou raramente se dividem, como o músculo cardíaco maduro e as células nervosas, permanecem em G0 permanentemente. Essas células geralmente saem do ciclo celular imediatamente após a citocinese.

Um aparte rápido: estrutura dos cromossomos durante o ciclo celular

Se o DNA de todos os 46 cromossomos em um núcleo de célula humana fosse disposto de ponta a ponta, ele mediria aproximadamente dois metros; entretanto, seu diâmetro seria de apenas 2 nm. Considerando que o tamanho de uma célula humana típica é de cerca de 10 µm, o DNA deve ser compactado para caber no núcleo da célula. Ao mesmo tempo, também deve estar prontamente acessível para que os genes sejam expressos. Durante alguns estágios do ciclo celular, as longas fitas de DNA são condensadas em cromossomos compactos. Existem várias maneiras de compactar os cromossomos.

Discussão sugerida

Quando devemos esperar ver DNA altamente condensado na célula (quais fases do ciclo celular)? Quando o DNA permaneceria não compactado (durante quais fases do ciclo celular)?

O DNA de fita dupla envolve proteínas histonas para formar nucleossomos que têm a aparência de "contas em um fio". Os nucleossomos são enrolados em uma fibra de cromatina de 30 nm. Quando uma célula sofre mitose, os cromossomos se condensam ainda mais.

Mitose e citocinese

Durante a divisão celular, uma célula passa por dois processos principais. Primeiro, ele completa a mitose, durante a qual a informação duplicada encerrada no núcleo é distribuída entre dois núcleos filhos. Citocinese então ocorre, dividindo o citoplasma e o corpo celular em duas novas células.

Observação:

As fases principais da mitose são visualmente distintas umas das outras e foram originalmente caracterizadas pelo que poderia ser visto ao observar as células em divisão ao microscópio. Alguns instrutores podem pedir que você seja capaz de distinguir cada fase ao olhar para imagens de células ou, mais comumente, por meio da inspeção de desenhos de mitose. A Dra. Britt empregará essas palavras do vocabulário, então você deve aprendê-las.

O DNA é tingido de azul, os microtúbulos são verdes. Os estágios da divisão celular supervisionam a separação de material genético idêntico em dois novos núcleos, seguido pela divisão do citoplasma. A mitose é dividida em cinco estágios - prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase - visualizados aqui por microscopia de luz com fluorescência. A mitose é geralmente seguida por citocinese, mostrada aqui por um microscópio eletrônico de transmissão. ("diagramas" de crédito: modificação do trabalho de Mariana Ruiz Villareal; "micrografias de mitose" de crédito: modificação do trabalho de Roy van Heesbeen; "micrografia de citocinese" de crédito: modificação do trabalho do Wadsworth Center, Departamento de Saúde do Estado de NY; doado para a fundação Wikimedia; dados de barra de escala de Matt Russell)

Prófase é a primeira fase da mitose, durante a qual a cromatina fracamente compactada se enrola e se condensa em cromossomos visíveis. Durante a prófase, cada cromossomo se torna visível com seu parceiro idêntico (irmã cromátide) anexado, formando a familiar forma de X das cromátides irmãs. O nucléolo desaparece no início desta fase, e o envelope nuclear também se desintegra. O centrossoma começa a migrar para cada pólo da célula e os microtúbulos começam a emanar dessa região. Isso marca o início da formação do fuso mitótico.

Perto do final da prófase, ocorre a invasão da área nuclear por microtúbulos do fuso mitótico. A membrana nuclear se desintegrou. o cinetocoro é uma estrutura de proteína no centrômero que é o ponto de ligação entre o fuso mitótico e as cromátides irmãs. Essa ligação resulta do acúmulo massivo de proteínas motoras em cada cinetocore - sua carga é o próprio cinetocoro, e elas viajam ao longo dos microtúbulos. Este estágio é conhecido como prófase tardia ou alternativamente “prometáfase” para indicar a transição entre prófase e metáfase.

Qual é o cinetocoro?

Você deve se lembrar que discutimos que objetos maiores se difundem muito lentamente na célula e são auxiliados em sua difusão, e fornecidos alguma direcionalidade, por proteínas motoras (dineínas e cinesinas) que impulsionam sua carga ao longo dos microtúbulos. Um cromossomo é certamente a estrutura mais massiva que precisa ser movida por proteínas motoras. Para a maioria dos eucariotos, cada cromátide-irmã carrega um centrômero em uma posição única e única. (Essa posição é replicada a cada rodada de replicação do DNA.) Algumas proteínas se ligam ao centrômero ao longo do ciclo celular. Outras proteínas adicionais só são carregadas nesta posição na prófase, e todo o conjunto (proteínas novas e antigas, nesta posição) é agora chamado de cinetocoro. O cinetocoro inclui várias centenas proteínas regulatórias, estruturais e motoras. O kinetochore tem várias tarefas sequenciais: para puxar cromossomos para a placa metafásica, para estabelecer tensão puxando cada lata irmã em direções opostas, para detectar a presença ou ausência de tensão, para desencadear a liberação da irmã cromátides um do outro, uma vez que a tensão é estabelecida em todos os cinetóforos simultaneamente e, finalmente, para puxar as irmãs para pólos opostos.

Por que a tensão é importante? A partir da discussão e do diagrama mostrados acima, você pode determinar por que o estabelecimento da tensão é fundamental para garantir que as cromátides irmãs se movam para pólos opostos?

Metafase é o segundo estágio da mitose. Durante esse estágio, as cromátides irmãs, com seus microtúbulos anexados, se alinham ao longo de um plano linear no meio da célula. Uma placa metafásica se forma entre os centrossomas que agora estão localizados em cada extremidade da célula. o placa metafásica é o nome do plano que passa pelo centro do fuso no qual as cromátides irmãs estão posicionadas. Os microtúbulos agora estão prontos para separar as cromátides irmãs e trazer uma de cada par para cada lado da célula. O estabelecimento de tensão em cada cromátide irmã resultará no corte das proteínas coesina que unem as duas irmãs, permitindo que os cinetocoros agora devidamente alinhados transportem cada irmã para pólos opostos. Esta migração é conhecida como ...

... Anáfase. A anáfase ocorre em alguns minutos, quando os pares de cromátides irmãs são separados um do outro. Esses cromossomos são puxados para extremidades opostas da célula por seus cinetocoros, à medida que os microtúbulos encurtam. Cada extremidade da célula recebe um parceiro de cada par de cromátides irmãs, garantindo que as duas novas células-filhas contenham material genético idêntico. O genoma foi agora replicado com sucesso (na fase S) e distribuído uniformemente!

Telófase é o estágio final da mitose. A telófase é caracterizada pela formação de dois novos núcleos filhos em cada extremidade da célula em divisão. Essas membranas nucleares recém-formadas circundam o material genético, que se desenrola de modo que os cromossomos retornam à cromatina fracamente compactada. Os nucléolos também reaparecem dentro dos novos núcleos, e o fuso mitótico se separa, cada nova célula recebendo seu próprio complemento de DNA, organelas, membranas e centríolos (se for uma espécie que tenha esse recurso). Nesse ponto, a célula já está começando a se dividir ao meio quando a citocinese começa.

Observação

Uma célula produz acidentalmente 4 MTOCs, em vez de 2. Quais podem ser as consequências para a mitose e o conteúdo genético das células-filhas?

Citocinese

Citocinese é a segunda parte da fase mitótica durante a qual a divisão celular é completada pela separação física dos componentes citoplasmáticos em duas células-filhas. Embora os estágios da mitose sejam semelhantes para a maioria dos eucariotos, o processo de citocinese é bastante diferente para os eucariotos que possuem paredes celulares, como as células vegetais.

Em células como células animais que não possuem paredes celulares, a citocinese começa após o início da anáfase. Um anel contrátil composto de filamentos de actina se forma no interior da membrana plasmática na placa metafásica anterior. Os filamentos de actina puxam o equador da célula para dentro, formando uma fissura. Esta fissura, ou "rachadura", é chamada de sulco de clivagem. O sulco se aprofunda conforme o anel de actina se contrai e, eventualmente, a membrana e a célula são divididas em duas (veja a figura abaixo).

Em células vegetais, um sulco de clivagem não é possível devido às paredes celulares rígidas que circundam a membrana plasmática. Uma nova parede celular deve se formar entre as células filhas. Durante a interfase, o aparelho de Golgi acumula enzimas, proteínas estruturais e moléculas de glicose antes de se fragmentar em vesículas e se dispersar pela célula em divisão. Durante a telófase, essas vesículas de Golgi movem-se nos microtúbulos para coletar na placa metafásica. Lá, as vesículas se fundem do centro em direção às paredes das células; esta estrutura é chamada de placa de célula. À medida que mais vesículas se fundem, a placa celular aumenta até se fundir com a parede celular na periferia da célula. As enzimas usam a glicose que se acumulou entre as camadas da membrana para construir uma nova parede celular de celulose. As membranas de Golgi tornam-se a membrana plasmática em ambos os lados da nova parede celular (veja o painel b na figura abaixo).

Na parte (a), um sulco de clivagem se forma na placa metafásica anterior na célula animal. A membrana plasmática é atraída por um anel de fibras de actina que se contrai no interior da membrana. O sulco de clivagem se aprofunda até que as células são divididas em duas. Na parte (b), as vesículas se aglutinam na placa metafásica anterior em uma célula vegetal. As vesículas se fundem e formam a placa de células. A placa celular cresce do centro em direção às paredes celulares. Novas paredes celulares são feitas a partir do conteúdo das vesículas.

Pontos de verificação do ciclo celular

É essencial que as células-filhas sejam duplicatas quase exatas da célula-mãe. Erros na duplicação ou distribuição dos cromossomos levam a mutações que podem ser transmitidas a cada nova célula produzida a partir da célula anormal. Para evitar que uma célula comprometida continue a se dividir, existem mecanismos de controle interno que operam em três principais pontos de verificação do ciclo celular no qual o ciclo celular pode ser interrompido até que as condições sejam favoráveis. Esses pontos de verificação ocorrem perto do final do G1, no G2–M transição e durante a metáfase (veja a figura abaixo).

O ciclo celular é controlado em três pontos de verificação. A integridade do DNA é avaliada no G1 ponto de verificação. A duplicação adequada do cromossomo é avaliada no G2 ponto de verificação. A fixação de cada cinetocore a uma fibra do fuso é avaliada no ponto de verificação M.

Ponto de Verificação G1

O G1 ponto de verificação determina se todas as condições são favoráveis ​​para a divisão celular para prosseguir para a fase S, onde ocorre a replicação do DNA. O G1 O ponto de verificação, também chamado de ponto de restrição, é o ponto em que a célula se compromete irreversivelmente com o processo de divisão celular. Além das reservas adequadas e do tamanho das células, há uma verificação de danos ao DNA genômico na região G1 ponto de verificação. Uma célula que não atenda a todos os requisitos não será liberada para a fase S.

Ponto de Verificação G2

O G2 o ponto de verificação impede a entrada na fase mitótica se certas condições não forem atendidas. Como no G1 ponto de verificação, tamanho da célula e reservas de proteína são avaliados. No entanto, o papel mais importante do G2 ponto de verificação é para garantir que todos os cromossomos foram replicados e que o DNA replicado não está danificado.

M Checkpoint

O ponto de verificação M ocorre próximo ao final do estágio de metáfase da mitose. O ponto de verificação M também é conhecido como ponto de verificação do fuso porque determina se todas as cromátides irmãs estão corretamente anexadas aos microtúbulos do fuso. Como a separação das cromátides irmãs durante a anáfase é uma etapa crítica, o ciclo não prosseguirá até que os cinetóforos de cada par de cromátides irmãs estejam firmemente ancorados às fibras do fuso que surgem de oposto pólos da célula.

Observação

Veja o que ocorre no G1, G2e M pontos de verificação visitando esta animação do ciclo celular.

Quando o ciclo celular sai do controle

A maioria das pessoas entende que o câncer ou os tumores são causados ​​por células anormais que se multiplicam continuamente. Se as células anormais continuarem a se dividir sem parar, elas podem danificar os tecidos ao seu redor, espalhar-se para outras partes do corpo e, eventualmente, resultar em morte. Em células saudáveis, os rígidos mecanismos de regulação do ciclo celular evitam que isso aconteça, enquanto as falhas no controle do ciclo celular podem causar divisão celular excessiva e indesejada. As falhas de controle podem ser causadas por anormalidades genéticas herdadas que comprometem a função de certos sinais de "pare" e "vá". O insulto ambiental que danifica o DNA também pode causar disfunção nesses sinais. Freqüentemente, uma combinação de predisposição genética e fatores ambientais levam ao câncer.

O processo de uma célula escapar de seu sistema de controle normal e se tornar cancerosa pode, na verdade, acontecer por todo o corpo com bastante frequência. Felizmente, certas células do sistema imunológico são capazes de reconhecer células que se tornaram cancerosas e destruí-las. No entanto, em certos casos, as células cancerosas permanecem não detectadas e continuam a proliferar. Se o tumor resultante não representar uma ameaça aos tecidos circundantes, é considerado benigno e geralmente pode ser facilmente removido. Se capaz de causar danos, o tumor é considerado maligno e o paciente é diagnosticado com câncer.

Desequilíbrios homeostáticos:

Câncer surge de desequilíbrios homeostáticos

O câncer é uma doença extremamente complexa, capaz de surgir de uma ampla variedade de causas genéticas e ambientais. Normalmente, as mutações ou aberrações no DNA de uma célula que comprometem os sistemas de controle do ciclo celular normal levam a tumores cancerígenos. O controle do ciclo celular é um exemplo de mecanismo homeostático que mantém o funcionamento e a saúde adequados das células. Enquanto progride através das fases do ciclo celular, uma grande variedade de moléculas intracelulares fornecem sinais de parar e ir para regular o movimento para a próxima fase. Esses sinais são mantidos em um equilíbrio intrincado para que a célula só prossiga para a próxima fase quando estiver pronta. Este controle homeostático do ciclo celular pode ser pensado como o controle de cruzeiro de um carro. O controle de cruzeiro aplicará continuamente a quantidade certa de aceleração para manter a velocidade desejada, a menos que o motorista pise no freio, caso em que o carro irá reduzir a velocidade. Da mesma forma, a célula inclui mensageiros moleculares, como ciclinas, que empurram a célula para a frente em seu ciclo.

Além das ciclinas, uma classe de proteínas codificadas por genes chamados proto-oncogenes fornecem importantes sinais que regulam o ciclo celular e o movem para frente. Exemplos de produtos de proto-oncogene incluem receptores de superfície celular para fatores de crescimento ou moléculas de sinalização celular, duas classes de moléculas que podem promover a replicação do DNA e a divisão celular. Em contraste, uma segunda classe de genes conhecida como genes supressores de tumor envia sinais de parada durante um ciclo celular. Por exemplo, certos produtos proteicos de genes supressores de tumor sinalizam problemas potenciais com o DNA e, assim, impedem a divisão da célula, enquanto outras proteínas sinalizam para a célula morrer se for danificada além do reparo. Algumas proteínas supressoras de tumor também sinalizam uma densidade celular circundante suficiente, o que indica que a célula não precisa se dividir no momento. A última função é exclusivamente importante na prevenção do crescimento do tumor: as células normais exibem um fenômeno denominado "inibição de contato"; assim, o contato celular extenso com as células vizinhas causa um sinal que interrompe a divisão celular.

Essas duas classes contrastantes de genes, proto-oncogenes e genes supressores de tumor, são como o acelerador e o pedal do freio do próprio "sistema de controle de cruzeiro" da célula, respectivamente. Em condições normais, esses sinais de parar e ir são mantidos em equilíbrio homeostático. De um modo geral, há duas maneiras de o controle de cruzeiro da célula perder o controle: um acelerador com defeito (superativo) ou um freio com defeito (pouco ativo). Quando comprometidos por uma mutação, ou alterados de outra forma, os proto-oncogenes podem ser convertidos em oncogenes, que produzem oncoproteínas que empurram uma célula para frente em seu ciclo e estimulam a divisão celular mesmo quando isso é indesejável. Por exemplo, uma célula que deveria ser programada para se autodestruir (um processo chamado apoptose) devido a extensos danos ao DNA pode, em vez disso, ser desencadeada a proliferar por uma oncoproteína. Por outro lado, um gene supressor de tumor disfuncional pode falhar em fornecer à célula um sinal de parada necessário, resultando também na divisão e proliferação celular indesejada.

Um delicado equilíbrio homeostático entre os muitos proto-oncogenes e genes supressores de tumor controla delicadamente o ciclo celular e garante que apenas as células saudáveis ​​se replicem. Portanto, uma interrupção desse equilíbrio homeostático pode causar divisão celular aberrante e crescimentos cancerígenos.


Assista o vídeo: Ciclo Celular: Mitosis y Meiosis. (Novembro 2021).