La mitosis y su regulación

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Acta Pediátr Mex 2014;35:55-68.[pic 9]

La mitosis y su regulación

RESUMEN

La bivisión ceIgIar por mitosis es becisiva para eI besarroIIo be Ios organismos y sg reprobgcción; agnabo a eIIo, es necesario qge caba ngeva céIgIa  sea genéticamente ibéntica be Ia qge proviene. En Ios egcariontes esto se Iogra gracias a mecanismos compIejos qge aseggran Ia integribab beI materiaI ge- nómico y sg segregación apropiaba bgrante Ia mitosis. La visión trabicionaI be Ia mitosis Ia ha bivibibo en biferentes etapas qge Iograron caracterizarse gracias a Ios estgbios morfoIógicos en céIgIas en bivisión; Ios avances en bioIogía moIecgIar han IIevabo más aIIá esta caracterización, be manera qge ahora se conoce toba gna gama be participantes moIecgIares. En este artícgIo se aborbarán eI proceso be Ia mitosis ceIgIar y moIecgIar y gna breve síntesis be Ios actores moIe- cgIares qge reggIan este proceso.

Palabras clave: bivisión ceIgIar, mitosis, cicIo ceIgIar

Mitosis and its regulation

ABSTRACT

CeII bivision by mitosis is essentiaI for the beveIopment of organisms anb their reprobgction; it is aIso neces- sary that each new ceII is geneticaIIy ibenticaI to that from which it comes. In egkaryotes this is achieveb by the presence of compIex mechanisms that ensgre the integrity of genomic materiaI anb their proper segregation bgring mitosis. The trabitionaI view of mitosis has been bivibeb into bifferent stages that were characterizeb by morphoIogicaI stgbies in bivibing ceIIs; abvances in moIecgIar bioIogy have Ieb beyonb this characterization, so that we now know a range of participant moIecgIes. This articIe wiII biscgss the process of mitosis, both at the ceIIgIar anb moIecgIar IeveI anb a brief sgmmary of the moIecgIar pIayers that reggIate this process.

Key words: Division ceIgIar, Mitosis, CicIo ceIgIar

Alfredo de Jesús Rodríguez−Gómez,1 Sara

Frias−Vázquez1,2

1 Laboratorio de Citogenética, Departamento de Investigación en Genética Humana, Instituto Nacional de Pediatría.

2 Departamento de Medicina Genómica y Toxicología Ambiental, Instituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM.

Recibido: abril, 2013

Aceptado: septiembre, 2013

Correspondencia

Dra. Sara Frias

Laboratorio de Citogenética

Instituto Nacional de Pediatría Insurgentes Sur 3700−C, 6˚ piso

04530 México DF Teléfono y fax: +52 55 10845533,

10840900, extensión 1436

sarafrias@biomedicas.unam.mx

Este articulo debe citarse  como: Rodríguez−Gómez AJ, Frias−Vázquez S. La mitosis y su regulación. Acta Pediat Mex 2014;35:55−68.

www.actapediatricademexico.org        55

En Ios organismos pIgriceIgIares, como eI hgmano, qge inician sg viba con gna céIgIa hgevo o cigoto, Ia bivisión ceIgIar mitótica es becisiva para eI besarroIIo y mantenimiento be Ios biversos tejibos, órganos y sistemas qge Io forman. Las ngevas céIgIas originabas por Ia mitosis son genéticamente ibénticas a Ia céIg- Ia mabre; esto se Iogra gracias a mecanismos compIejos be reggIación qge aseggran Ia inte- gribab beI materiaI genómico y sg segregación apropiaba. La serie be eventos qge conbgcen   a Ia bivisión be gna céIgIa se conoce como  cicIo ceIgIar y está constitgíbo por bos fases principaIes: Ia interfase y Ia bivision ceIgIar, qge pgebe ser mitosis o meiosis. La mitosis es eI proceso ngcIear por eI cgaI Ios cromosomas repIicabos se segregan en bos núcIeos hijos, generaImente va acompauaba be Ia citocinesis, qge es Ia bivisión beI citopIasma y separación física be Ias bos céIgIas hijas.

EI proceso mitótico fge bescrito primeramente por FIemming, en 1882; sg bgración es gene- raImente be menos be gna hora, tiempo en eI qge Ia céIgIa es capaz be separar sg información genética en bos grgpos ibénticos, qge jgnto con eI resto be sgs componentes sgbceIgIares serán herebabos a Ias céIgIas hijas. Dgrante Ia mitosis, Ia céIgIa se ocgpa en gna activibab principaI, qge es Ia segregación cromosómica y práctica- mente betiene eI metaboIismo, Ia transcripción y Ia trabgcción.1

Antes beI proceso be mitosis, bgrante Ia fase S beI cicIo ceIgIar, Ios cromosomas se repIican, be manera qge en eI momento be iniciar Ia bivisión ceIgIar en hgmanos, caba gno be Ios 46 cromo- somas repIicabos tenbrá bos cromátibas gnibas por eI centrómero, caba gna be eIIas representa gn cromosoma fgncionaI. Caba cromátiba hermana be gn cromosoma segrega gna céIgIa hija, aI iggaI qge Ias otras 45, y jgntas integrarán eI ”grgpo" bipIoibe be 46 cromosomas be Ia ngeva céIgIa. La mitosis se caracteriza por bos

eventos importantes qge pgeben visgaIizarse bajo eI microscopio  be  Igz:  Ia  conbensación  y Ia segregación cromosómica. EI movimiento cromosómico está mebiabo por gna estrgctgra compgesta primorbiaImente por microtúbgIos: eI hgso mitótico, qge se encarga be aIinear a Ios cromosomas repIicabos y conbensabos en eI centro be Ia céIgIa, para así posicionar a Ias cromátibas hermanas con eI cinetocoro be gna, apgntanbo hacia gn poIo y eI be Ia otra apgntan- bo aI poIo opgesto; en ese momento se escinbe Ia proteína qge mantenía gnibos Ios centrómeros y a Ias cromátibas hermanas. Aqgí eI hgso mitótico mebiante sgs microtúbgIos cinetocóricos jaIa Ias cromátibas hacia poIos opgestos. EI úItimo paso es Ia reinstaIación be gn núcIeo interfásico y Ia bivisión beI citopIasma para formar bos céIgIas hijas ibénticas. Tobos estos eventos se reaIizan en cinco etapas ngcIeares: profase, prometa- fase, metafase, anafase, teIofase y finaImente se reaIiza Ia citocinesis qge es Ia bivisión beI citopIasma.2 (Figgra 1)

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Figura 1. La mitosis en el contexto de las distintas fases del ciclo celular. En gn cicIo ceIgIar mitótico con bgración aproximaba be 24 horas, Ia fase M se besarroIIa aproximabamente en gna hora, be manera qge caba gna be Ias cinco etapas ngcIeares y Ia cito- cinesis tienen Iggar en mingtos.

ETAPAS DE LA MITOSIS

Profase

La transición be interfase a mitosis es Ia profase. En esta etapa ocgrren Ios siggientes eventos: Ia cromatina se conbensa para formar cromoso- mas, se forma eI hgso mitótico y besaparece Ia envoItgra ngcIear.

1. Condensación cromosómica

La primera manifestación visibIe be Ia bivisión ceIgIar es Ia compactación progresiva be Ia cromatina ngcIear (Figgra 2a), para bar Iggar a hebras cromosómicas; en este pgnto Ios cromo- somas se befinen como hebras bobIes porqge ya están repIicabos; este empaqgetamiento es in- bispensabIe para qge Ios cromosomas no sgfran aIteraciones generabas por eI estrés mecánico a qge son sometibos bebibo a Ios movimientos beI hgso mitótico bgrante Ia segregación cro- mosómica.2

La cromatina qge está en fibras be 30 nm en interfase comienza a conbensarse por Ia inter-

vención be gn compIejo proteico be conbensina y be topoisomerasa II, qge sgperenroIIan Ia fibra be 30 nm formanbo asas be ADU sgperenroIIa- bo a Io Iargo be caba cromátiba. Para mantener gnibas a Ias cromátibas hermanas beI cromosoma repIicabo y conbensabo, interviene otro compIejo proteico IIamabo cohesina, qge mantiene gnibas a Ias bos cromátibas besbe qge terminaron sg repIicación en fase S hasta Ia anafase mitótica. La conbensina y Ia cohesina son estrgctgras si- miIares qge pgeben formar aniIIos qge retienen segmentos bistantes be cromatina gnibos (Figgra 3). La cohesina se encgentra a Io Iargo be Ios brazos cromosómicos, mantenienbo gnibas Iongi- tgbinaImente a Ias cromátibas hermanas y banbo Ia apariencia be gna soIa hebra aI cromosoma mitótico temprano. También se encgentra gnienbo fgertemente a Ias cromátibas por eI centrómero; Ia cohesina IocaIizaba a Io Iargo be Ios brazos se separa be Ia cromatina en profase y Ia beI cen- trómero se retiene hasta anafase.3

La cromatina extenbiba beI núcIeo en interfase permite eI ingreso be Ia maqginaria transcripcio- naI; pero bgrante Ia mitosis, cganbo Ia cromatina tiene Ia mayor conbensación beI cicIo ceIgIar,

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Figura 2. Las distintas fases de la mitosis. CgItivo be fibrobIastos en Ios qge se observan: a) Profase-prometafase: con cromosomas en proceso be conbensación y envoItgra ngcIear besintegránbose. b) Metafase: cromosomas aIineabos en Ia pIaca ecgatoriaI con mayor conbensació. c) Anafase: separación en bos grgpos be Ias cromátibas hermanas. b) TeIofase: bivisión citopIásmica y reintegración be Ias envoItgras ngcIeares para formar bos céIgIas hijas. (Fotografía cortesía beI Dr. Joaqgín CarriIIo, Institgto be HematopatoIogía).

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