ETAPAS PRINCIPALES DEL CICLO CELULAR EN EUCARIONTES

Mitosis

REPASO SOBRE LAS DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS Mitosis

Meiosis

Sinapsis (apareamiento de cromosomas homologos)

1a. División

2da. división

ESQUEMA QUE MUESTRA EL MODELO ACTUAL DE LA REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR EN EUCARIONTES. Rol de la fosforilación y degradación de proteinas

APC, anaphase promoting complex; > 10 proteínas SCF, complejo multiproteico de poliubiquitinación y direccionamiento a proteasoma para degradación; Cdc20, Activating subunit. Proteína regulatoria.

P

REGULACIÓN DE LOS NIVELES DE CICLINA MITÓTICA durante el ciclo (cél. embrionarias de Xenopus) Mitosis

MPF, mitosis promoting factor; Cdc14, Fosfatasa Cdh1, Factor de especificidad que, se fosforila e inactiva por G1-CDK APC, Anafase promoting complex

CONTROL DE LOS NIVELES DE CICLINAS MEDIANTE UBIQUITINACIÓN Y DEGRADACIÓN VÍA PROTEASOMA

SCF Complejo que degrada ciclinas y CKI en fase G1/S (iniciales de las tres proteínas que lo componen).

APC (anaphasepromoting complex). Degrada ciclinas de fase M.

Cdc20 (celldivision cycle protein 20). Activa APC

¿Cómo funciona la poliubiquitinación?

Qué Experimentos se realizaron para identificar las moléculas involucradas en el control de la progresión del ciclo celular?

MADURACIÓN DE OVOCITOS DE XENOPUS. La progesterona estimula la maduración de ovocitos in vitro A los cuerpos polares se dirigen la mitad de los cromosomas

División cel. asimétrica

1er división mitótica

1/2 1/2

n

Fusión de núcleos

2n

2n

n 12 divisiones mitóticas consecutivas en el embrión

UN FACTOR DIFUSIBLE MPF (FACTOR PROMOTOR DE MITOSIS) PROMUEVE LA MADURACIÓN MEIÓTICA DE OVOCITOS Sin progesterona (Experimentos realizados a principios de los ’70) Sin progesterona

Progesterona

DESCUBRIMIENTO DE LOS GENES QUE REGULAN EL CICLO DE DIVISION CELULAR (CDC). Mutantes de levadura permitieron la identificación de los genes. Cél. de Levadura mutantes con una mutación sensible a la T en un gen CDC (Cell Division Cycle, un gen que regula el ciclo celular) se transforman con una genoteca de cél. wt y se cultivan sobre placas a una T no permisiva (35 C). Las cél. captan un sólo plásmido con un sólo fragmento ADN wt. Las que crecen a 35 C han sido complementadas y puede aislarse el gen wt CDC.

CICLO CELULAR DE Schyzosaccharomyces pombe (S. pombe)

MUTANTES RECESIVAS Y DOMINANTES DE S. POMBE QUE PERMITIERON LA IDENTIFICACION DE PROTEIN KINASAS INVOLUCRADAS EN LA REGULACION DEL CICLO CELULAR Fenotipo

CDC, ciclo de división celular

No entra en Mitosis. Célula larga con un sólo núcleo con cromosomas replicados Fenotipo wee. Entra prematuramente en Mitosis y las células hijas son más cortas.

DOS MUTANTES CON EFECTOS OPUESTOS SOBRE LA ACTIVIDAD MPF (factor promotor de mitosis) Cdc25 estimula MPF y Wee1 inhibe la actividad de MPF.

REGULACION DE LA ACTIVIDAD KINASA DE MPF EN S. POMBE Dos sitios de fosforilación en la CDK mitótica, uno inhibitorio y el otro activador

(Kinasa)

(Fosfatasa) (Kinasa Activadora de CDK)

LA ‘CICLINA D’ ES NECESARIA PARA EL PASAJE POR EL “PUNTO DE RESTRICCIÓN” EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS

La células de mamíferos que están en G0 y son estimuladas a reingresar en el ciclo celular mediante el tratamiento con factores de crecimiento, deben atravesar el “punto de restricción” para poder ingresar en la fase S. La ciclina D es esencial para atravesar el “punto de restricción”.

BrdU, Bromo desoxiuridina (análogo de timidina)

EXPRESIÓN DE GENES DE RESPUESTA TEMPRANA Y TARDÍA EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS TRATADAS CON FACTORES DE CRECIMIENTO Genes de respuesta temprana codifican para FT tipo c-Fos y c-Jun que estimulan la expresión de genes de respuesta tardía.

Factores Transcripción Ciclinas D y E2F

Genes de respuesta tardía codifican para ciclinas D y otros FT (E2F) de la fase G1. Dependen de la síntesis de las proteinas c-FOS y c-JUN.

E2F activa genes de síntesis de ADN. Sólo lo hace cuando Rb (retinoblastoma) está fosforilado por ciclina/CDK y no puede unir E2F.

Los inhibidores de síntesis de proteinas impiden el descenso de la expresión de los genes de respuesta temprana y bloquean la expresión de los genes de respuesta tardía.

DIFERENTES COMPLEJOS CICLINA-CDK QUE ACTÚAN A LO LARGO DEL CICLO CELULAR EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS

CICLO CELULAR EN MAMÍFEROS Y PUNTOS DE CONTROL

En violeta se denotan las vías y moléculas implicadas en la inhibición de la progresión del ciclo celular cuando existe una anomalía. p53 es un supresor de tumores. Fue nombrada ‘Molécula del Año’ en 1993 por la revista Science y es llamada la ‘Molécula guardiana del genoma. P63 y p73 cumplen las mismas funciones.

Diferenciación

FORMACIÓN DE CÉLULAS SANGUÍNEAS DIFERENCIADAS A PARTIR DE CÉLULAS MADRE HEMATOPOYÉTICAS DE LA MÉDULA OSEA Los transplantes de médula osea representan la utilización más exitosa de células madre que se conoce en medicina. Los estudios actuales se dirigen a ver si determinados tratamientos de células madre las induce a diferenciarse en tipos celulares terapeuticamente útiles. Por ej. Células madre de ratón tratadas con inhibidores de fosfatidil inositol 3-quinasa, generan células que se aglomeran, producen insulina y tienen diferente sensibilidad a la glucosa, como las células pancreáticas. Implantadas en ratones diabéticos fueron capaces de restablecer el crecimiento normal de los mismos.

CSF-FACTOR ESTIMULANTE DE COLONIA

CELULAS PRECURSORAS CFC: CEL. FORMADORAS DE COLONIAS GRANULOCITOMACROFAGO

DIVISIÓN ASIMÉTRICA

EOSINOFILO DIVISIÓN SIMÉTRICA

ERITROCITO

DIVISION ASIMETRICA

PUEDEN AUTORENOVARSE

INCAPACES DE AUTORENOVARSE

TNF, TUMOR NECROSIS FACTOR; TGT, TRANSFROMING GROWTH FACTOR

DESTINOS CELULARES EN MERISTEMAS DE PLANTAS (ARABIDOPSIS) MBA: Meristema Brote Apical Meristema del brote apical, produce brotes, hojas y meristemas

Meristema del brote apical, diferentes destinos de las células

Las capas de células L1 y L2 provienen de una única célula precursora

MF: Meristema Floral ZP: Zona Periférica, cél. rápida división Rib: Estructuras Centrales de Brotes ZC: Zona central, cél. división lenta, proveen cél. a ZP y Rib L1 y L2: Capas de Células

CARACTERÍSTICAS DE LA MUERTE CELULAR EN ANIMALES

MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA INDUCCIÓN Y REPRESIÓN DE LA MUERTE CELULAR

N O A P O P T O S I S

Proteina proapoptotica

Proteinas antiapoptoticas

Proteina proapoptotica

Bad fosforilado libera Bcl-2 para que inhiba Bax.

A P O P T O S I S

CAMBIOS EN LAS CÉLULAS QUE GENERAN CANCER

DESARROLLO Y METASTASIS DEL CANCER COLORRECTAL EN HUMANOS Y SU BASE GENÉTICA Una sóla cel. Epitetial del intestino pierde el gen APC y comienza a dividirse y forma el tumor benigno o pólipo. ¿Cómo podría definirse al gen APC? ‘gen supresor de tumores’ La activacion del oncogén K-Ras (GTPasa) y la pérdida de dos genes supresores de tumores, uno cercano a la región DCC del cromosoma 18 y el otro p53 determinan la conversión a tumor maligno, ahora con 4 mutaciones. Algunas células de las que se dividen activamente pueden pasar al torrente sanguineo y producir metastasis en otros sitios.

PROTEINAS QUE ESTÁN INVOLUCRADAS EN EL CONTROL DEL CRECIMIENTO Y LA PROLIFERACIÓN CELULAR

La alteración de la expresión o estructura de estos 7 tipos diferentes de proteinas (I a VII), puede conducir al cancer.