T31-y-32. Ciclo Celular y Mitosis PDF - Universidad Rey Juan Carlos

T31-y-32.-Ciclo-Celular--Mitosis... McSteamyURJC Biología Celular y Citología Humana 1º Grado en Medicina Facultad de Ciencias de la Salud. Campus de Alcorcón Universidad Rey Juan Carlos Reservados todos los derecho...

T31-y-32.-Ciclo-Celular--Mitosis... McSteamyURJC Biología Celular y Citología Humana 1º Grado en Medicina Facultad de Ciencias de la Salud. Campus de Alcorcón Universidad Rey Juan Carlos Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  143 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina T31 Y 32. CICLO CELULAR Y MITOSIS INTRODUCCIÓN Ahora sabemos que hasta las neuronas se dividen, los que parece que no se dividen son los cardiomiocitos. Esto deja claro que no todas las células se dividen de misma forma ni dura mismo tiempo. CICLO DE VIDA DE DURACIÓN VARIABLE - ESTÁTICAS: sólo división en EMBRIOGÉNESIS → sufren diferenciación. P.e: neuronas. - CON ALTA FRECUENCIA DE RENOVACIÓN: ALTA FRECUENCIA DE DIVISIÓN. P.e: células madre o gametos. - ESTABLES: se dividen FRENTE A ESTÍMULO (la mayoría, como los fibroblatos). 2 FASES - INTERFASE: periodo entre 2 divisiones - DIVISIÓN CELULAR o MEIOSIS: en células gonadales. Donde se forman 4 células hija haploides: 2n → 4n → 4(n) o MITOSIS: en células somáticas. Donde se forman 2 células hijas diploides: 2n → 4n → 2n + 2n INTERFASE Se trata del periodo que comprende desde que acaba una división e inicia la siguiente, es decir, el tiempo entre mitosis que suele ser la mayor parte del tiempo del ciclo celular. En esta fase el núcleo está muy activo porque se están expresando genes que darán proteínas que se usarán posteriormente en la fase de la mitosis. Encontramos 3 fases diferenciadas: Fase G1 Se trata de la fase que va desde que acaba una mitosis hasta que tiene lugar el inicio de la replicación del material genético. - ¿QUÉ OCURRE? FASE DE SÍNTESIS de todos los tipos de ARN (ribosómico, mensajero y transferente) y proteínas necesarias para el crecimiento y funcionamiento celular. - DURACIÓN: variable ~ 5h ** Si indeterminada → G0 à POR EJEMPLO EN ESTA FASE QUEDAN LAS NEURONAS, no se dividen y quedan aquí paradas, sin llegar a entrar en fase S. Fase S Fase que va desde que acaba la Fase G1 hasta que inicia la G2. - ¿QUÉ OCURRE? FASE DE REPLICACIÓN de histonas y ADN, se produce síntesis de muchos ARNm y se detiene la síntesis de otros tipos de ARN, que ya que sintetizaron en la fase G1. - DURACIÓN: ~ 7h Fase G2 Fase que va desde que acaba la fase S hasta que tiene lugar el inicio de la mitosis. - ¿QUÉ OCURRE? Partimos de genoma 4n (ya ha tenido lugar la fase completa de replicación). Se produce la duplicación de los demás componentes de la célula, menos del DNA, se duplican centriolos, orgánulos… - DURACIÓN: ~ 3h Ø ENTRADA EN MEIOSIS O MITOSIS a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  144 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina CONTROL DEL CICLO CELULAR Los protooncogenes y genes supresores están directamente implicados en la división celular. ** protooncogén es lo que está antes del oncogen y es lo normal, oncogen es copia mutada. Ø PROTOCONCOGEN: hace que la célula prolifere, ESTIMULA EL CICLO CELULAR Ø GENES SUPRESORES DE TUMORES: cuando se expresan las células tumorales dejan de dividirse, impiden que la célula avance en el ciclo celular à INHIBIDOR DEL PROTOONCOGEN, INHIBIDOR DEL CICLO CELULAR Ø ONCOGEN: si se produce una mutación en el protooncogén à estimulación descontrolada de la división celular. PROTOONCOGENES Son GENES PROLIFERANTES que permiten la regulación positiva del ciclo à ESTIMULAN CICLO CELULAR y con ello DIVISIÓN MUTACIÓN HETEROCIGÓTICA → aparecen los ONCOGENES → cáncer. Basta con que la mutación sea en una copia del gen para que la mutación se exprese y en oncogén actúe. Encontramos distintos tipos de protooncogenes que están directamente relacionados con el ciclo celular: CICLINAS - Grupo heterogéneo - Compuesto por una serie de proteínas en concentración variable en función del momento del ciclo celular. - PRINCIPAL FUNCIÓN: cuando su concentración es máxima se unen a la secuencia de unión a CDK (quinasas dependientes de ciclina, siempre están en citosol y cuando aumenta la concentración de ciclina se une) y forman complejo Ciclina-CDK, que ya está activo y fosforilará distintas cosas que estimulará el ciclo celular. - TIPOS DE CICLINAS o Ciclina B: expresión máx en mitosis, hasta anafase o Ciclina D: expresión máx en G1 media o Ciclina E: expresión máx en G1 tardía y S o Ciclina A o de fase S: expresión máx en S y mitosis QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINA: CDK - Se activan por unión a CICLINAS: complejo activo ciclina-CDK, depende de la concentración de ciclinas. Cuando se activan llevarán a cabo la fosforilación de distintos tipos de proteínas. - REGULACIÓN: por fosfatasas (Cdc 25…), quinasas (CAK, Wee), proteínas inhibidoras (CKI: cuando se fosforilan su actividad es inhibitoria). GENES SUPRESORES DE TUMORES Como hay varios puntos de control en el ciclo celular, estos genes verifican que todo vaya bien y si algo va mal impiden que siga el ciclo e inducen la entrada de la célula en apoptosis. Por lo tanto, son genes antiproliferenates o genes de verificación à CONTROL NEGATIVO DEL CICLO CELULAR à PARAN CICLO CELULAR SI ESTOS GENES MUTAN - MUTACIÓN HOMOCIGÓTICA: no tenemos elemento de control y no evitar que la célula siga en división à aparecerá tumor. - MUTACIÓN HETEROCIGÓTICA: no pasa nada, es suficiente con una de las copias para evitar que la célula dañada siga en división. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  145 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina TIPOS DE GENES SUPRESORES DE TUMORES Es un grupo heterogéneo, por lo que nos encontramos distintos tipos: § INHIBIDORES DE LAS CDK (CKI) Su función final será la de inhibición de la funcionalidad de las quinasas. Hay dos familias: o FAMILIA DE LA P21 (p21, p27, p57): alto peso molecular → inhiben por unión al complejo ciclina/CDK o FAMILIA DE LA P16 (p15, p16, p18, p19): bajo peso molecular → compiten con ciclinas por unirse a las CDK § PROTEÍNA DEL RETINOBLASTOMA (Rb) Se llaman así porque se descubrieron en tumor de retina, pero no solo están ahí - Proteína nuclear inhibida por fosforilación. - INHIBIDA (fosforilada): se estimula el factor de transcripción E2F (estrógenos)→ paso G1-S à Abandona G0 e inicio división - ACTIVA (no fosforilada): inhibe MDM2 (ubiquitín ligasa, que une ubiquitina) → estimula p53 y caspasas (cisteín-aspartasas) ** La P53 actúa directa sobre el DNA o bien activa p21, que hace que no se fosforile Rb y por ello estimula E2F. ** La inhibición de Rb es CARCINOGÉNICA, ya que en consecuencia hay sobreexpresión de ciclina D, conduciendo en consecuencia a la sobreproliferación de células. § COMPLEJO DREAM - Complejo multiproteico que inhibe factores de transcripción de protooncogenes (E2F y Myc). Myc es muy importante. § P53 à MAYORÍA DE TUMORES LO TIENEN MUTADO Y EL RESTO ALGO DIRECTAMENTE RELACIONADO CON ÉLà ES EL MÁS IMP Regula la proliferación de la mayoría de las células, mediante una serie de acciones: - Detiene ciclo en G1: permite así la reparación del DNA previo a la fase S, o bien para inducir directamente la apoptosis. - Activa p21 → inhibe ciclina/CDK → no fosforilación de Rb, en consecuencia no avanza ciclo x no fosforilar f. transcripción - Activa FasR y bcl-2 → APOPTOSIS. La P53 hace que se activen Rc a los que se une FasR, aumentando su activación. - Activa síntesis interferón → APOPTOSIS (células infectadas por virus hacen que pase esto y acaban entrando en apoptosis) - Inhibe expresión de Nanog → NO PLURIPOTENCIA (cuando más se diferencia menos capacidad de división tiene) - Promueve síntesis de miR34 (RNA interferente) que va a producir la inhibición de ciclinas/CDK y E2F SIRT1 (sirtuína): es una desacetilasa que producirá inhibición de la transcripción. Se desacetila p53 y célula no entrará en apoptosis. P53 se puede unir directamente al DNA a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  146 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina IMPORTANTE: en mayoría de tumores se impide la unión de P53 al DNA y aparecerá la mutación y aparición del tumor. P14: si lo expresamos, poco MDM2 y si mutación en p14 habrá sobreexpresión del MDM2, que estimula degradación de p53 y por ello inhibe la supresión tumoral à más tumor y más riesgo de cáncer. Aprender los efectos, NO los tumores. PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR COMPLEJOS CICLINA-CDK à Cuando la concentración de ciclina es máx y hay 4. § Ciclina D-CDK 4/6: se fosforila complejo Rb/E2F → E2F activo y este produce la síntesis de ciclina E (máxima en fase S), permitiendo el paso de fase G1 a S. Responsable de que la fase abandone G0, fase latente de la célula que avanza a S cuando aumenta la concentración de ciclinas. § Ciclina E-CDK 2: hay fosforilación de más Rb/E2F → paso de fase G1 a fase S. § Ciclina A-CDK 2: se produce la activación de la replicación de la cromatina, por lo que participa en la fase S. Además, interviene en la transición entre fase G2 y mitosis, activando factores de transcripción para las DNApol. ** Ciclina A o de la fase S, también se le llama con este segundo nombre. § Ciclina B-CDK 1 (MPF: factor promotor de la mitosis) à responsable de todos los fenómenos que darán lugar a Mitosis/Meiosis. La activación de CDK1 será máxima cuando sea máxima la concentración de ciclina B, es decir en G2. - Fosforilada por CAK à activa y por Wee1 à inactiva - Cdc25 desfosforila sitio Wee à activación - Induce mitosis hasta la anafase temprana - Fosforila H1: ayudamos con la condensación de cromatina - Fosforila láminas: como son fil. intermedios al fosforilarse se inactivan y láminas nucleares se desestructuran à ruptura núcleo. - Fosforila MAPs: proteínas asociadas a microtúbulos e induce la formación del huso mitótico - Fosforila Gwl (gran muralla): inactivación fosfatasa PP2A, es importante que esté inactiva porque si está activa va a defosforilar cosas previamente fosforiladas (que inducen mitosis) como las histonas o MAPs, impide que PP2A haga esto. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  147 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina RESUMEN GENERAL: MPF fosforilado está inactivo, CDF25 lo defosforila y vuelve MPF activo. Además fosforila Gwl que inactiva defosforilación al fosforilar fosfatasas. - En INTERFASE MPF fosforilado en sitio regulador, mientras que en MITOSIS estará defosforilado. - Mientras que PP2A está defosforilado en sitio regulador en INTERFASE y fosforilado en la MITOSIS. - INICIO MITOSIS: ciclina está elevada, y se activarán quinasas dependientes de ciclina. OVOCITOS à Cuando MPF elevado y durante décadas queda bloqueado, y células NO entran en anafase. En ovulación la célula entra en anafase e inicia la segunda división meiótica (sin división del DNA) y vuelve a bloquearse hasta el momento de la fecundación. El MPF se bloquea por CSF (factor citostático). Lo que hace que active MPF y se pierda corpúsculo polar es el aumento de la concentración de calcio, que hace que se degrade CSF por proteasas dependientes de calcio, haciendo caer el MPF. ACTIVACIÓN DEL FACTOR PROMOTOR DE LA ANAFASE (APC) à Ubiquitiniza las ciclinas (A, B y securina), haciendo que caiga MPF, cambiando la organización de láminas. Se produce en consecuencia una separación de las cromátidas, reforma el citoesqueleto y hay citocinesis. AVANZAMOS DE ANAFASE A FINAL CICLO: descondensación de cromatina y reformación del núcleo. - Las cromátidas no separan durante ciclo por la conexina, están unidos durante la mitosis, la separasa es la que rompe la conexina para que se produzca la separación para así conseguir la división del material genético. La separasa se inhibe por securina, por lo que cuando degradamos la separasa (ubiquitinizamos y va a proteosoma) hacemos que la separasa se active y separe las cromátidas, permitiendo el reparto del DNA para las dos células hijas. - Cuando los cromosomas no están unidos correctamente a los microtúbulos se pueden dar aneuploidías. - Si en este punto de control se detecta que algo va mal se induce la apoptosis a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  148 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina VEMOS SI TODO LO FABRICADO EN CADA FASE SE HA FABRICADO COMO DEBE Ø TODO BIEN à Seguimos división y activamos para ello Factor Promotor de la Anafase (APC), que recordemos que ubiquitiniza ciclinas (MPF deja de funcionar) y securina (sin securina no hay inhibición de la separasa y se degrada conexina que une cromátidas, permitiendo la separación de cromátidas de la anafase). Ø ALGO MAL à Detenemos ciclo celular. P53 estimula P21 y célula acaba entrando en APOPTOSIS ** Lo más importante es ver que el DNA se ha replicado como debe, porque si no es así la célula hija estará mutada. Si daño en DNA previo en fase S o acabada esta se impide la división celular (decisión window). ESQUEMA GENERAL DE LOS COMPLEJOS CICLINA-CDK a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  149 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina MEDIANTE TÉCNICAS FLUORESCENTES PODEMOS VER LAS FASES DE LA MITOSIS Cuando se divide citoplasma se forma un ANILLO CONTRÁCTIL, formado por actina-miosina + proteínas asociadas, que por constricción harán que se separe el citoplasma de las dos. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  150 Bloque II. Biología Celular Mc Steamy URJC – 1º Medicina a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10458850 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.