Ciencias Medicas

CICLO CELULAR

Definición:

También llamado ciclo de división celular, es una secuencia de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y posteriormente a la división en células hijas.

El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se ha dividido, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina nuevas células hijas.

La función más importante es duplicar el ADN de los cromosomas y luego segregar copias con precisión en dos células hijas idénticas. Estos procesos se clasifican en dos fases: fase M e interfase

Fases:

El ciclo celular se divide en dos fases

1) Interfase, que consta de:

• Fase de síntesis (S): En esta etapa la célula duplica su material genético para pasarle una copia completa del genoma a cada una de sus células hijas.

• Fase G1 y G2 (intervalo): Entre la fase S y M de cada ciclo hay dos fases denominadas intervalo en las cuales la célula está muy activa metabólicamente, lo cual le permite incrementar su tamaño (aumentando el número de proteínas y organelos), de lo contrario las células se harían más pequeñas con cada división.

2) Fase M

Mitosis (M): En esta fase se reparte a las células hijas el material genético duplicado, a través de la segregación de los cromosomas. La fase M, para su estudio se divide en:

• Profase: En esta etapa los cromosomas (constituidos de dos cromátidas hermanas) se condensan en el núcleo, mientras en el citoplasma se comienza a ensamblar el huso mitótico entre los centrosomas.

• Metafase: Comienza con el rompimiento de la membrana nuclear, de esta manera los cromosomas se pueden unir al huso mitótico (mediante los cinetocoros). Una vez unidos los cromosomas estos se alinean en el ecuador de la célula.

• Anafase: Se produce la separación de las cromátidas hermanas, las cuales dan lugar a dos cromosomas hijos, los cuales migran hacia polos opuestos de la célula.

• Telofase: Aquí ambos juegos de cromosomas llegan a los polos de la célula y adoptan una estructura menos densa, posteriormente se forma nuevamente la envoltura nuclear. Al finalizar esta fase, la división del citoplasma y sus contenidos comienza con la formación de un anillo contráctil.

• Citocinesis: Finalmente se divide la célula mediante el anillo contráctil de actina y miosina, produciendo dos células hijas cada una con un juego completo de cromosomas.

Puntos de control:

Los puntos de control celular son mecanismo que aseguran la fidelidad de la división celular en las células. Tales puntos de control verifican si los procesos en cada fase del ciclo celular han sido completados con precisión antes de progresar hacia la siguiente fase. Han sido identificados múltiples puntos de control.

Funciona de forma muy parecida como lo hace el sistema de control de una lavadora automática, es decir siguiente una serie de etapas: toma agua, mezcla el agua con el detergente, lavado de ropa, aclarado, centrifugado y secado. Estos procesos podrían asemejarse a los procesos esenciales del ciclo celular (replicación del ADN, mitosis, etc). En ambos casos un controlador inicia cada proceso siguiendo una secuencia.

¿Cómo diseñar un sistema de control que guie a la célula a través de los procesos del ciclo celular?

Podemos imaginar un sistema de control que posee:

Un reloj o controlador de encendido que active cada proceso en el momento adecuado

Punto de Restricción

El punto de restricción se encuentra casi al final de G1 se conoce así puesto que si la célula lo pasa se encuentra “comprometida” irreversiblemente a entrar al ciclo celular, independientemente de lo que suceda en el exterior. Es muy importante entender, que este punto está principalmente controlado por el medio y depende de su capacidad de inducción, el que la célula se comprometa a completar el ciclo celular. Los responsables intracelulares del paso a través de este punto, son los complejos cdk4 y cdk6 –ciclina D, que “liberan” al factor de transcripción E2F de la proteína Rb (proteína del Retinoblastoma), las cdk tienen que fosforilar al Rb para que libere a E2F. La

fosforilación de la proteína Rb por las cdk-ciclina, permite la liberación del factor de transcripción E2F del complejo Rb-E2F. El E2F estimula la síntesis de: cdk2 y ciclina E (necesarios para el progreso de G1 a S), de proteínas necesarias para la síntesis de ADN y de él mismo, inactivando aún más Rb’s y disminuyendo la concentración de p27. La inactivación de Rb es mantenida a lo largo del ciclo por la concentración de distintos complejos cdk-ciclina pero, una vez que las ciclinas se degradan, el Rb es de nuevo activo, y une al E2F.

CHECKPOINT DE DAÑOS EN EL ADN

El daño en el ADN inicia una respuesta que activa diferentes mecanismos de reparación que reconocen lesiones específicas en el ADN, que son reparadas en el momento para recuperar la secuencia original del ADN. Asimismo, el daño en el ADN provoca una parada en el ciclo celular, que conlleva la alteración de numerosos procesos fisiológicos, que a su vez implica síntesis, transporte y degradación de proteínas. Esta respuesta es una intricada red de señalización movilizada fundamentalmente por dos proteínas kinasas asociadas: ATM y ATR.

Transición G1/S

Este checkpoint impide la preparación para la replicación del ADN hasta que se haya eliminado el daño detectado en el ADN. Uno de los eventos clave en este proceso es la activación inducida por el daño en el ADN de la molécula p53(gen también llamado el "guardián del genoma", se encuentra en el brazo corto del cromosoma 17 y codifica un factor de transcripción nuclear). La activación de p53 incluye su fosforilación, acetilación y sumolación, además de su estabilización y su translocación hacia el núcleo celular. La fosforilación de p53 perturba su interacción con la ligasa E3 de ubiquitina hMdm2, lo que impide la ubiquitinación y degradación de p53. La principal responsable de la fosforilación de p53 en diferentes aminoácidos

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