CICLO CELULAR

Proliferación Muerte

Desórdenes deacumulación de

células

Desórdenes depérdida de

células

Homeostasis

Señales mitogénicas Señales anti-mitogénicas

vias de señalización

maquinaria del ciclo celular

REPLICACION DE CROMOSOMAS Y

CRECIMIENTO CELULAR

SEGREGACIÓN DE

CROMOSOMAS

DIVISION CELULAR

S (6-8 h)síntesis deDNA (2x)

también RNAy proteína

G2 (3-4 h)NO síntesis de DNAContinua síntesis

de RNA y proteínas

M (1 h): mitosis (div.nuclear

citoquinesis (div.celular)

G1Síntesis de RNA

y proteínasNO síntesis de

DNA

Go :StartPunto de restricción

G1

S

G2

M

Tres clases de complejo Ciclina-Cdk:• Los de G1• Los de fase S• Los de Mitosis

Ciclina-CDKde G1

Ciclina-CDKde S

Ciclina-CDKmitótica

Si célula va a replicarse: 1o expresión de ciclina-Cdk de G1

•Cic-Cdk de G1: Preparan a célula para SEn S: síntesis de DNA se transcriben genes para enzimas de síntesis de DNA•Cic-Cdk de S: Pi-lación de proteínas de

complejo de pre-replicación•Cic-Cdk de M: Pi-lación de proteínas para

condensación de cromosomas, retracción de envoltura nuclear, ensamblaje de huso,

alineamiento de cromosomas

SISTEMAS DE ESTUDIO DE CICLO CELULAR

•Saccharomyces cerevisiae – Leeland Hartwell

•Schizosaccharomyces pombe – Paul Nurse

•Huevos y embriones – Tim Hunt

Factor de células mitóticas induce mitosis a célula en interfase = ciclina-Cdk

Célula híbrida: fusión de célula mitótica (izq) + célula en interfase G1(der)

Células mamíferas en cultivo: fusión

Células en G1, S o G2 + célula mitótica = envoltura nuclear retraída, condensa-ción de cromosomas

Al revés también??

CICLINAS Y QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINAS (CDKs)

Organismo/Proteína Nombre .S. pombe .CDK (sólo 1) Cdc2Ciclina mitótica (sólo 1) Cdc13

S. cerevisiae .CDK (sólo 1) Cdc28Ciclina de G1 medio Cln3Ciclina de G1 tardío Cln1,Cln2Ciclina de S temprana Clb5, Clb6Ciclinas de S tardía y mitosis temprana Clb3, Clb4Ciclinas de mitosis tardía Clb1, Clb2

Vertebrados .CDKs de G1 medio CDK4, CDK6CDK de G1 tardía y S CDK2CDKs mitóticas CDK1Ciclinas G1 medio ciclinas tipo DCiclinas G1 tardío y S Ciclina ECiclina fase S y mitóticas Ciclina ACiclina mitótica Ciclina B

cdc = ciclo de división celular

Progesterona estimula maduración meiótica de oocitos de Xenopus

Oocitos de ovario (1) removido y tratado con progesterona

Progesterona estimula maduración meiótica de oocitos de Xenopus

(3) x fertilización sale de arresto, va a anafase y sigue con MII

Factor difusible en célula “arrestada” promueve maduración meiótica

Factor: Factor Promotor de la Maduración (MPF)

Actividad MPF en Xenopus

Actividad MPF

[ciclina B]

tiempo

tiempo

Ttmt con RNasa Rnasa + mRNA ciclina B no degr.

tiempo

Ttmt Rnasa + mRNA ciclina BActividad MPF

[ciclina B]

tiempo

Extracto no tratado

Cdc2: proteína 34kDa homóloga a PK eucarióticacDNA humano: proteína 63% idéntica

Cdc13: Otro gen necesario para entrar a mitosisHomóloga a ciclina B de erizoMPF de S. pombe: Cdc2 + Cdc13

Ab contra región conservada de Cdc2K reconoce proteína de MPF de Xenopus

También otras proteínas importantes: cdc25

Cdc25 y Wee regulan actividad del MPF: regulan fosforilación de Cdc2

Ciclina mitótica: (Cdc13) + CDK (Cdc2) = MPFWee: Protein tirosin quinasa: Pi de Y15 (inhibitoria)CAK: Cdk Activating Kinase: Pi de T161MPF todavía inactivoCdc25: Ptasas: sobre Y15 MPF activoSi Y15 x F: ?

Control del ciclo

CiclinasProteín quinasas: regulablesSustratos de PKs: importantes para paso por fases del ciclo

Protein quinasadependiente de

ciclina (CDK)

Loop TATP

Thr

Arg

Mecanismos que regulan actividad de CDKs

• Fosforilación/defosforilación de CDK•Degradación de ciclina•Síntesis períodica de CDKs y ciclinas•Acción de proteínas inhibitorias de CDKs

Complejos de ciclina-CDKComplejos de ciclina-CDK

•Complejos de G1 Cuando células son estimuladas a replicarse Preparan célula para fase S Activan factores de transcripción (enzimas requeridas para síntesis de DNA)

•Complejos de fase S Mantenidos inactivos por inhibidor Iniciación de replicación de DNA Sólo se replican una vez

•Complejos mitóticos Inducen condensación de cromosomas Ruptura de envoltura nuclear Ensamblaje de huso mitótico

Al final de Anafase APC ubiquitina ciclinas mitóticas

Cdh : poliubiquitinación

Ciclina + CDK de G1: fosforilan e inactivan CdhEn G1 se inactiva Cdh, ciclina se acumula y tenemos Ciclina-Cdk mit.

Cdc14:Ptasa activa Cdh

Caja de destrucción de ciclinas

Arg-Thr-Val-Leu-Gly-Val-Ile-Gly-Asp

Arg-Thr-Ala-Leu-Gly-Asp-Ile-Gly-Asn

Arg-Ala-Val-Leu-Gly-Glu-Ile-Gly-Asn

Ciclina A

Ciclina B1

Ciclina B2

Complejos de ciclina-CDKComplejos de ciclina-CDK

Complejos mitóticos Inducen condensación de cromosomas Ruptura de envoltura nuclear Ensamblaje de huso mitótico

Inicio de Anafase:Separación de cromátides, movimiento hacia polos

Telofase: Microtúbulos regresan a estado de interfaseDecondensación de cromosomasRe-formación de envoltura nuclearRemodelamiento de aparato de GolgiCitoquinesis

Procesos controlados por: Defosforilación, degradación

Lámina Nuclear

Envoltura nuclear:Extensión de RER

Membrana nuclear interna:Lámina nuclear:Entretejido de filamentos de lámina

Lámina A, B y CA y C mismo pre-mRNAA: 133 aa C-term extraB: C-term isoprenilado

Ser

Inicio de mitosis: MPF Pi Ser en láminas

Pi-A y Pi-C: en soluciónPi-B: sigue asociada a membrana

Depolimerización de láminas nuclearesDesintegración de envoltura

Células transfectadas con Lamina A (SerAla)

FASES G1S

Señal mitogénica: síntesis de ciclina Dplegamiento y transporte a núcleo de Cdk4 y 6

3Cdks: Cdk4, Cdk6, Cdk2

Complejo fosforila: pRb, Smad3, Cdt1 y Marcks

Rb reprime actividad de factores de transcripción : E2F histonas deacetilasas complejos de remodelación de cromatina

Blanco de Rb-E2F: ciclina E necesaria para actividad de Cdk2 y para completar G1

Factores de crecimiento,citoquinas

CascadaMAPK

Fosforilación de JunY Fos en el núcleo

Regulacióntranscripcional

Ciclinas Factor de CDKs transcripción E2F

Enzimas parasíntesis de DNA

Regulacióntranscripcional

Paso de faseG1 a S