Ciclo Celular: Mitose e Controle do Ciclo Celular

Ciclo Celular:
Mitose e Controle do Ciclo Celular
Disciplina: Biologia Celular
Professoras responsáveis:
Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira
Profa. MCs. Rosana Silistino de Souza
Pós graduanda Bruna Victorasso Jardim
CICLO CELULAR
O Ciclo Celular é uma seqüência ordenada de eventos através
do qual as células duplicam seus componentes e se dividem
Responsável pelo desenvolvimento do organismo, renovação dos
tecidos, reprodução.
o Mantêm a homeostase
Exemplos:
o 5 milhões/ml de hemácias – 2,4 milhões destruídos por segundo
Mitose de células primordias da medula
óssea e posterior diferenciação
o Aumento da taxa mitótica gerando a neutrofilia em resposta a
infecções.
o Reposição das células da camada epidérmica da pele, células
epitelias do trato gastrointestinal.
A duração do ciclo celular varia de acordo com o tipo, função e estágio
de desenvolvimento celular
Ausência das fase G1 e G2
O ciclo celular eucariótico apresenta-se assim dividido:
Prófase
Prometáfase
Metáfase
Anáfase
Telófase
Citocinese
MITOSE
Tempo variável Precisa receber estímulos para divisão
SISTEMA - CONTROLE DO CICLO CELULAR
Durante o ciclo celular, enzimas e proteínas devem ser
ativadas e desativadas em determinadas fases.
Importante para assegurar que um processo tenha terminado
antes do início do próximo evento
Considerar as condições externas à célula: estímulos para a
divisão celular
Pontos de checagem no Ciclo Celular
Podem ser regulados por:
Fatores de crescimento
Moléculas sinalizadoras extra-celulares
Unem-se a receptores celulares na
membrana celular que transmitem o
sinal do exterior para o interior da célula
COMO O SISTEMA - CONTROLE REGULA
OS EVENTOS DO CICLO CELULAR?
•
Fosforila proteínas chaves que controlam a maquinaria do
ciclo:
iniciam e regulam a replicação
Mitose
citocinese
Fosforilação = Realizada por proteinos -quinases
Desfosforilação = Realizada por proteinos -fosfatases
Ativação de proteinos – quinases é realizada por ciclinas
Proteinos – quinases
dependentes de ciclina - CDKs
Ciclinas e CDKs são proteínas altamente específicas
As ciclinas sofrem acumulação e degradação periódicas
Ativam a CDK correspondente
Via ubiquitina - proteossoma
Controlam a entrada e saída da mitose
A ciclina sozinha não consegue ativar a CDK
A CDK sofre fosforilação e desfosforilação em sítios
específicos para tornar-se enzimaticamente ativas.
Lembrando...
Fosforilação = Realizada por proteinos - quinases
Desfosforilação = Realizada por proteinos - fosfatases
Resumindo...
Acumulação da ciclina
Associação com a CDK correspondente
Ciclina
Ativação da CDK
(fosforilação e desfosforilação)
CDK ativa fosforilação de
proteínas específicas
Eventos do ciclo celular
Quinase dependente
de ciclina (CDK)
FASES DO CICLO CELULAR
INTÉRFASE
Fase G1 = “Gap”
o Período que precede a citocinese da mitose anterior
o Célula está aumentando seu tamanho e duplicando seus componentes
citoplasmático
o Em G1 a célula recebe estímulos para se dividir
Acúmulo de ciclinas da fase S
Ligação com moléculas de CDKs específicas
Passagem para a fase S
Fase com tempo de duração variável de acordo
com as condições fisiológicas (3 hrs – anos)
INTÉRFASE
Fase S
o Duplicação do material genético da célula
o 2 mol. de DNA (cromátides-irmãs) estão ligada por proteínas coesina
2n=46 (4C = 92 moléculas de DNA)
Replicação do DNA
Semicorservativa
• Enzimas envolvidas:
- Helicase
- DNA-polimerase
- DNA-girase
Na fase S ocorre a duplicação do centrossomo
INTÉRFASE
Fase G2
Intervalo entre o término da intérfase e o início da mitose
Célula continua aumentando de tamanho e duplicando suas
organelas celulares
Acúmulo de ciclina que ativa a CDK complexo denominado MPF
(fator de promoção da mitose)
MPF vai fosforilar proteínas responsáveis pelos eventos da
mitose
Descoberta por estudos utilizando-se ovos de rã (Xenopus)
(CDK)
MPF tem a mesma concentração em todas as fases do ciclo celular mas
ainda não está ativo.
A ciclina correspondente começa a aumentar sua [ ] - MPF ainda precisa
ser desfosforilado no final da mitose pela fosfatase específica
FASES DA MITOSE
MITOSE
Prófase
o Condensação dos cromossomos
o Início da desestruturação do envelope nuclear
o Migração dos centrossomos para lado opostos da célula
Início da condensação da cromatina
MPF (Ciclina-CDK)
Fosforilação de enzimas
responsáveis pela condensação
cromossômica (condensinas)
Fragmentação do envoltório nuclear
• MPF Fosforilação das laminas A e C
• Envoltório nuclear desintegra-se em vesículas
• Laminas B ficam assossiadas as vesículas
Formação do fuso mitótico
MPF Fosforilação de proteínas associadas aos microtúbulos e alteram suas
propriedades
Instabilidade dinâmica = Microtúbulos encurtam-se e crescem por
despolimerização e polimerização (remoção ou adição de subunidades de tubulina)
+
-
MITOSE
Prometáfase
•
Cromatina mais condensada
•
Nucleolo não é mais visualizado
•
Envoltório nuclear e organelas membranosas fragmentam-se em
pequenas vesículas
•
Os microtúbulos do fuso ligam-se ao cinetocoro
•
Remoção das coesinas nas cromátides-irmãs mas não no centrômero
MITOSE
Metáfase
•
Cromatina com máximo grau de condensação
•
Cromossomos organizados na região equatorial da célula – Placa
Metafásica
Cromossomos na placa metafásica, fuso mitótico e
cinetocoros
MITOSE
Anáfase
Separação das cromátides irmãs que movem-se para polos opostos
Ativação do Complexo Promotor de
Anáfase (APC)
Ubiquitinação e degradação de
proteínas
Securina, uma proteína inibitória,
levando a ativação da separase
que cliva a coesina
Ciclina B – desativar MPF saída da fase M
Anáfase A:
A Encurtamento dos microtúbulos
Despolimerização dos microtubulos
ligados ao cinetocoro
Anáfase B: Distanciamento dos polos do
fuso levando ao alongamento da célula
MITOSE
Telófase
o
Reconstituição do envoltório nuclear e do nucléolo
o
Descondensação dos cromossomos
o
Reconstituição das organelas membranosas
o
Distribuição das organelas para duas células filhas
o
Início da formação do anel contrátil
Eventos decorrentes
da inativação do MPF
Formação do novo envoltório nuclear
Reestruturação do envoltório nuclear
Alterações no núcleo durante a Mitose
INTERFASE
As etapas da fase M em
uma célula animal típica
MITOSE
Citocinese
Divisão citoplasmática da célula em duas
Citocinese em células animais
Ocorre na região marcada pelo anel contrátil (actina e miosina) na
região perpendicular ao fuso mitótico
Citocinese em células vegetais
Acúmulo de vesículas produzidas pelo Complexo de Golgi na região
equatorial da célula que se fundem e foram o fragmoplasto
Vídeo - Mitose
CICLINAS ESPECÍFICAS PARA CADA FASE DO CICLO CELULAR
Ciclina D = fosforilação do pRb – liberação do fator de transcrição
Ciclina E = passagem por G1/S – célula independente de estímulos
Ciclina A= Ativa CDK responsável pela passagem por S
Ciclina B = Ativação de MPF
PONTOS DE RESTRIÇÃO DO CICLO CELULAR
Todo DNA foi replicado?
Cresceu o suficiente para se dividir?
Todos os cromossomos
estão ligados ao fuso?
O ambiente é favorável?
O DNA está danificado?
Resumindo o controle do ciclo celular
Síntese de ciclinas
Associação com CDK
Ativação da CDK
(fosforilação e
desfosforilação)
Fosforilação de proteínas
pela CDK ativa
Progressão do ciclo celular
pRB
Proteínas inibidoras de CDKs
Síntese de ciclinas
Associação com CDK
Ativação da CDK
(fosforilação e
desfosforilação)
Fosforilação de proteínas
pela CDK ativa
Progressão do ciclo celular
Parar o ciclo nos
pontos de checagem
Proteínas inibidoras de CDKs
Parar o ciclo nos
pontos de checagem
Ex: G1/S
Mutações no gene da p53 – Câncer
PONTO DE CHECAGEM G1/S
Recebeu estímulo para se dividir.
O DNA não está danificado
Corrigir danos no DNA
antes de duplicá-lo
•Fase S
•Morte celular
Não recebeu estímulos
para se dividir
Diferenciação
Go - estado modificado de G1, no qual o sistema-controle não está ativo,
porque estão ausentes as CDKs e as ciclinas.
Parada irreversível ou reversível: Na ausência de estímulos de proliferação
a fase Go pode permanecer por dias, semanas ou anos
Exemplos:
Diferenciam-se e perdem a capacidade de divisão =
Hemácias, células musculares estriadas, glândulares e
neurônios
São repostas por células-tronco
Diferenciam-se mas não perdem a capacidade de
divisão = Linfócitos, hepatócitos
Dividem-se quando recebem estímulos
Obrigada!