Aulas de Ciclo Celular PDF

CICLO CELULAR RAQUEL CHAVES CICLO CELULAR Introdução geral 1  Divisão hipotética de uma célula eucariótica com dois cromossomas 2  Acontecimentos visíveis ao microscópio que ocorrem durante a divisão cel...

CICLO CELULAR RAQUEL CHAVES CICLO CELULAR Introdução geral 1  Divisão hipotética de uma célula eucariótica com dois cromossomas 2  Acontecimentos visíveis ao microscópio que ocorrem durante a divisão celular de uma célula eucariótica Fases do Ciclo Celular A célula cresce continuamente em interfase. A interfase pode ser dividida em três fases: a replicação do DNA está confinada à fase S; G1 é o “gap” entre a fase M e S; G2 é o “gap” entre a fase S e M. Na fase M o núcleo divide-se, seguindo-se a divisão do citoplasma. 3 Nível de compactação da Cromatina e DNA Cromossoma Cromossoma metafásico profásico 02_01.jpg 4  O sistema de controle/regulação do ciclo celular é similar em todos os Eucariotas A capacidade de reprodução ou proliferação é uma característica fundamental das células indiferenciadas. A proliferação celular normal é regulada de forma a que a produção de novas células compense, exactamente, a perda de células pelos tecidos. A maioria dos tecidos de um organismo adulto (até o tecido muscular e o tecido nervoso) possui um compartimento de células indiferenciadas susceptíveis de se dividirem, originando, por mitose células filhas com as mesmas características morfológicas, fisiológicas e genéticas da célula que lhes deu origem. As células saem do ciclo celular quando iniciam a sua DIFERENCIAÇÃO e MATURAÇÃO. 5 A seguir à mitose de uma célula, as células filhas podem seguir vias alternativas: 1- Um processo que conduz à diferenciação e à maturação, tornando-se células não proliferativas, saindo do ciclo de divisão e migrando para camadas mais superficiais (caso dos epitélios) ou diversos compartimentos celulares (caso das células sanguíneas); 2- ou iniciarem novas fases de síntese após uma fase pós-mitótica de duração normal; 3- ou ainda, entrarem numa fase pós-mitótica prolongada, reentrando mais tarde, em nova fase de síntese do DNA e cumprindo outro ou mais ciclos de divisão. Fase G1 prolongada (também designada por fase G0) considera-se distinta da fase G1 habitual (diferentes características estruturais e funcionais: hoje conhecem-se alguns tipos de mecanismos bioquímicos que caracterizam as várias fases). Esta fase G0 observa-se em células caracterizadas por um longo período de vida, que raramente se dividem, mas após estímulos adequados, podem efectuar um ou mais ciclos de divisão (caso dos hepatócitos) em diversos tipos de lesões. MITOSE G0 G2 G1 S START / PONTO R No ciclo celular das células somáticas surgem fenómenos estruturais e funcionais, induzindo a replicação do DNA (fase S) e fases A duração do tempo de cada consecutivas. A este ponto chama-se START fase não foi considerada neste (organismos unicelulares) e PONTO DE esquema! RESTRIÇÃO (multicelulares). 6  Modelo Cinético: As criptas Intestinais Modelo útil para a interpretação da actividade proliferativa Acima da posição 19 todas as células são não proliferativas 2-Em tempos posteriores, depois da administração uma célula não proliferativa do radioisótopo, as células marcadas (e suas define-se como uma céula células filhas) migram para as posições destinada a diferenciar-se e não a dividir-se. superiores na boca da cripta. Estas células, que não voltam a dividir-se, movem-se para as vilosidades, tendo já iniciado o seu processo de diferenciação. 1-Imediatamente após uma injecção de timidina tritiada, numerosas células localizadas nos dois terços inferiores da cripta incorporam a substância radioactiva mas não se observa marcação no topo da glândula. 7  O sistema de controle/regulação do ciclo celular pode ser GENETICAMENTE dissecado em Leveduras Comparação dos ciclos celulares das leveduras de “fission yeast” (Schizosaccharomyces pombe) e “budding yeast” (Saccharomyces cerevisiae) Típico ciclo celular eucariótico. Ao contrário dos eucariotas superiores, A membrana nuclear não se dissolve durante a fase M. Fases G1 e S típicas, mas não a G2. A membrana nuclear também permanece intacta durante a mitose e o fuso mitótico forma-se dentro do núcleo. 8  Comportamento de mutantes cdc sensíveis a temperatura A- À temperatura permissiva (baixa), as células dividem-se normalmente e podem ser encontradas em todas as fases do ciclo. B- À temperatura restritiva (alta), na qual os genes mutantes produzem produtos anormais, as células mutantes continuam a sua progressão no ciclo até um passo específico em que não o conseguem completar (neste exemplo, início da fase S). Como os mutantes cdc continuam a crescer , as células ficam anormalmente grandes. As mutações de S. cerevisiae induzidas por radiações UV a diferentes temperaturas foram designadas por “cell division cycle (cdc) mutants”. 9  Morfologia das células de levedura S. cerevisiae bloqueadas por uma mutação cdc. População normal de Leveduras em proliferação Mutante cdc I 5 a crescer à temperatura restritiva. As células completam a anafase mas não conseguem completar a saída da mitose e citocinese. Como resultado, as células apresentam-se com grandes gemulas, que são características da fase M tardia O sistema de controle/regulação do ciclo celular pode ser BIOQUIMICAMENTE analisado em Embriões Animais 10  O sistema de controle do ciclo celular pode ser analisado BIOQUIMICAMENTE em embriões animais Ciclo Celular das células embrionárias é Síncrono. Possui apenas as fases M e S (não há crescimento celular, apenas divisão celular – aumento do número de células) CÉLULAS SOMÁTICAS O CICLO CELULAR É SÍNCRONO MITOSE MITOSE G2 G1 S S CÉLULAS O CICLO CELULAR É ASSÍNCRONO EMBRIONÁRIAS A duração do tempo de cada fase não foi considerada neste esquema! 11  Mitoses que ocorrem sem existir citocinese Nas primeiras 13 divisões no embrião da Drosophila as células dividem-se nuclearmente sem ocorrer divisão citoplasmática. A célula resultante com 6000 núcleos sofre então CELULARIZAÇÃO. Isto é há apenas uma única divisão citoplasmática (citocinese) corrdenada. Este fenómeno faz com que o desenvolvimento do embrião seja mais rápido. Mitoses que ocorrem sem existir citocinese Nas primeiras 13 divisões no embrião da Drosophila as células dividem-se nuclearmente sem ocorrer divisão citoplasmática. A célula resultante com 6000 núcleos sofre então CELULARIZAÇÃO. Isto é há apenas uma única divisão citoplasmática (citocinese) corrdenada. Este fenómeno faz com que o desenvolvimento do embrião seja mais rápido. 12 Análise do ciclo celular num sistema livre-de-células (cell-free system) MPF – MATURATION PROMOTING FACTOR (cinase) (factor que induz a maturação dos oócitos – aplica-se aos ciclos celulares meiótico e mitótico) 13  O sistema de controle/regulação do ciclo celular de MAMÍFEROS pode ser analisado em cultura de células Células em cultura de mamífero em proliferação 14  A progressão do ciclo celular pode ser analisada recorrendo a vários procedimentos experimentais Marcação de células em Fase-S A- Tecido exposto a 3H-timidina e as células marcadas foram visualizadas por autorradiografia. B- Imunofluorescência por incorporação de BrdU 15  Fluorescence Activated Flow Cytometry SAMPLE Fluorescence Detector LASER DEFLECTING PLATES Análise do teor de DNA com Citometria de Fluxo 16  COMPONENTES DO CICLO CELULAR SISTEMA DE CONTROLE / REGULAÇÃO CHECKPOINT 17  Regulação do Ciclo Celular Ciclo celular mitótico e “Checkpoints” 18 “Checkpoints”do sistema de Controle/Regulação do Ciclo Celular Os “Checkpoints” geralmente operam através de SINAIS INTRACELULARES NEGATIVOS 19 Evidência Experimental (fusão de células – “heterokaryons”) da existência de factores citoplasmáticos reguladores M x G1 MxS M x G2 Os resultados desta experiência sugerem que existem “agentes estimuladores” citoplasmáticos que provocam a compactação prematura da cromatina (entrada em mitose) O sistema de controle do ciclo celular é baseado na activação cíclica de proteínas cinases 20  Dois componentes chave do sistema de controle do ciclo celular: Ciclinas e Cdks (ciclinas dependentes de cinases) Cdk – “cyclin-dependent kinase” Um complexo enzimático ciclina + Cdk actua como uma proteína cinase para desencadear acontecimentos específicos do ciclo celular Visão simplificada do sistema de controle do ciclo celular Cdk associa-se sucessivamente com diferentes ciclinas, desencadeando diferentes acontecimentos do ciclo. A actividade da Cdk é usualmente terminada pela degradação da ciclina. Para simplicidade, apenas ciclinas que actuam na fase-S (S-cyclin) e M (M-cyclin) são mostradas, e apenas interactuam com uma Cdk; os resultantes complexos cyclin-Cdk são referidos como S-Cdk e M- Cdk, respectivamente. As CICLINAS degradam-se e sintetizam-se em cada ciclo-celular. As Cdks apresentam-se com níveis constantes ao longo do ciclo-celular (pelo menos nos ciclos celulares mais simples). Os Complexos Ciclina-Cdks desencadeiam os acontecimentos do ciclo-celular 21  18_06_M_Cdk.jpg Os Complexos Ciclina-Cdks desencadeiam os acontecimentos do ciclo-celular. Classes de ciclinas presentes nas células eucarióticas: 1. G1/S-ciclinas ligam-se às Cdks no fim da fase-G1 e comprometem a célula à replicação de DNA – COMPLEXOS G1/S-Cdks; 2. S-ciclinas ligam-se às Cdks durante a fase-S e são requeridas para a iniciação da replicação de DNA - COMPLEXOS S-Cdks; 3. M-ciclinas promovem os acontecimentos da mitose - COMPLEXOS M-Cdks; 4. Na maior parte das células, uma quarta classe de ciclinas, as ciclinas-G1, ajudam a desencadear a passagem através do ponto Start/Restrição na fase tardia G1; COMPLEXOS G1-Cdks; Complexos Ciclina-Cdks: G1-Cdk G1/S-Cdk S-Cdk M-Cdk 22 Ciclinas e Cinases em diferentes organismos Activação da Cdk a nível estrutural Fosforilação do Cdk2 (pela CAK) no CAK- Cdk-activating kinase resíduo de treonina no T-loop activa ainda Esta ilustração é baseada nas estruturas mais a enzima por alteração da forma do tridimensionais da Cdk2 humana, T-loop, aumentando a capacidade da determinada por cristalografia de Raios- enzima se ligar aos seus substratos X. proteícos. 23  A actividade Cdk pode ser suprimida por fosforilação inibitória e proteínas de inibição Regulação da actividade da Cdk por inibição fosforilativa Este mecanismo regulador é especialmente importante no controle actividade da M-Cdk no início da mitose Fosfato adicionado pela CAK (Cdk-activating kinase) O complexo activo cyclin-Cdk é desactivado quando a cinase Wee1 fosforila dois locais próximos acima do centro activo. A remoção destes fosfatos pela fosfatase Cdc25 resulta na activação do complexo cyclin-Cdk. Por simplicidade, apenas uma fosfatase de inibição é mostrada. O fosfato de activação é adicionada pela CAK. 24  Inibição do complexo cyclin-Cdk pela CKI CKI – “Cdk inhibitor proteins” Este mecanismo regulador é especialmente importante no controle das fases G1 e S Esta ilustração foi baseada numa estrutura tridimensional do complexo humano cyclin A-Cdk2 ligado à CKI p27, determinado por cristalografia de Raios-X. A p27 liga-se a ambas as proteínas do complexo (ciclina e Cdk), distorcendo o centro activo da Cdk. A p27 também se insere na região de ligação do ATP, inibindo ainda mais a actividade da enzima. A regulação do ciclo celular depende da proteólise cíclica 25  “PROTEASOME” “UBIQUITINA” O proteossoma (eucariotas) é uma protease ATP-dependente. Presente em muitas cópias, dispersas por todo o citosol e núcleo, o proteossoma também é alvo de proteínas do RE. Com algumas excepções, os proteossomas actuam em proteínas que foram especificamente marcadas para destruição pela ligação covalente de cópias múltiplas de uma pequena proteína chamada de UBIQUITINA. Esta marcação pela Ubiquitina resulta na destruição da proteína pelo proteossoma. Controle da proteólise pela SCF e APC durante o ciclo celular Complexo enzimático SCF UBIQUITIN LIGASES APC – “anaphase-promoting complex” Constitutivamente activo Fase G1 e S: G1/S-ciclinas e algumas CKI que controlam a iniciação da fase S. Ambos os complexos enzimáticos, APC e SCF, contêm locais de ligação que reconhecem sequencias específicas aminoácidos da proteína alvo 26  Controle da proteólise pela SCF e APC durante o ciclo celular APC – “anaphase-promoting complex” Activado durante a mitose tardia Fase M: M-ciclinas e outros reguladores da mitose. 18_07_cyclin_degradat.jpg 27 Em suma, as actividades dos complexos ciclina-Cdks são influenciadas por: 1.Fosforilação da subunidade Cdk Cdks (cinases) 2.Ligação de proteínas inibitórias específicas (CKIs) 3.Proteólise das ciclinas (complexos enzimáticos envolvidos APC e SCF) ciclinas 4.Regulação transcripcional Modificações na degradação das ciclinas Concentração das ciclinas é controlada por: Modificações na transcrição de genes das ciclinas e síntese das ciclinas As ciclinas são assim proteínas reguladoras das Cdks! CONTROLE INTRACELULAR DO CICLO CELULAR 28 Acontecimentos do ciclo celular sujeitos a regulação crucial (checkpoints) 1- Replicação do DNA durante a fase-S 2- Segregação de cromossomas e divisão celular na fase-M 3- Mecanismos cruciais reguladores que controlam a proliferação ou não da célula Complexos ciclina (da fase S)-Cdk (S-Cdks) iniciam a replicação do DNA uma única vez por cada ciclo 29  Iniciação da replicação do DNA uma única vez por cada ciclo celular = “replicators” O complexo S-Cdk (com o auxílio de outra cinase, não apresentada na ilustração para simplificação do esquema) faz com que seja iniciada a replicação do DNA, “assembling” da polimerase do DNA e outras proteínas de replicação, activando ainda os anéis da proteína Mcm de modo a migrarem ao longo das cadeias de DNA (helicases do DNA). O complexo S-Cdk também bloqueia re-replicação por dissociação da Cdc6 das origens de replicação, degradação (pelo complexo SCF), e exportando todo o excesso da proteína Mcm para fora do núcleo. “Cdc6 and Mcm cannot return to reset an ORC-containing origin for another round of DNA replication until M-Cdk has been inactivated at the end of mitosis”. Parece que é necessário uma passagem pela mitose até que a célula ganhe novamente capacidade para replicar o seu DNA (fase-S). A M-Cdk também ajuda que não ocorra re-replicação durante a mitose, fosforilando as proteínas Cdc6 e Mcm. M-Cdk é inactivada no fim da mitose. A ORC permanece associada à origem de replicação durante todo o ciclo celular. ORC – “origin recognition complex” pre-RC - “pre-replicative complex” Activação do complexo pre-RC * * Proteína não mostrada na figura anterior para simplificação de esquema * Proteína “helicase loading” 30 Activação do complexo pre-RC S-Cdk e S-Ddk Efeito da actividade da Cdk na formação do complexo pre-RC e sua activação 31  Regulação do ciclo celular e formação do complexo pre-RC A activação da fase-M através dos complexos ciclina-Cdk (M-Cdks) desencadeiam a entrada na mitose 32  Na maior parte das células, a síntese 18_09_MPF_discover.jpg de M-ciclina aumenta durante G2 e M devido principalmente ao aumento da transcrição do gene da M-ciclina. Nos ciclos das células embrionárias a síntese da M-ciclina é constante em todo o ciclo, e a acumulação da M-ciclina resulta do decréscimo da sua degradação. Um simples complexo proteico, M-Cdk, é capaz de desencadear os processos mais diversos e complexos que ocorrem nos estados iniciais da mitose: 1- induz a formação do fuso mitótico (aparelho mitótico); 2- assegura-se que os cromossomas estão ligados ao fuso; 3- desencadeia (em muitos organismos) a condensação dos cromossomas – fosforilação do complexo das condensinas pela M-Cdk; 4- desagregação da membrana nuclear; 5- rearranja a actina do citoesqueleto 6- reorganização do aparelho de Golgi e Retículo Endoplasmático. Estes acontecimentos dão-se quando a M-Cdk fosforila proteínas específicas, estruturais ou reguladoras, envolvidas neste processo. A maior parte destas proteínas que são fosforiladas pela M-Cdk ainda não foram identificadas! 33  Activação da M-Cdk Cdc25 é estimulada, em parte, pela “Polo Kinase”, que não se apresenta no esquema por simplicidade do mesmo. Aumento abrupto da actividade da M-Cdk Cdc2 kinase = Cdk1 (cinase do complexo M-Cdk) Polo cinase 18_12_more_M_Cdk.jpg Aumento abrupto da actividade da M-Cdk “all-or-none fashion” (tudo ou nada!) 34 18_13_Cdks_cyclins.jpg Entrada na Mitose 35  A entrada na mitose é bloqueada se a replicação do DNA não tiver sido concluída: “DNA replication Checkpoint” DNA replication Checkpoint Hidroxiureia – inibidor químico da síntese de DNA Cafeína – provoca mutações no mecanismo de checkpoint da replicação de DNA Os alvos finais deste checkpoint negativo são as enzimas que controlam a activação da M-Cdk. Os sinais negativos (replicação de DNA não concluída!) activam uma proteína cinase que inibe a proteína Cdc25 fosfatase 36  Cinase que inactiva a Cdc25, Fosfatase adicionando um Cdc25 inactiva P segundo grupo fosfato Os alvos finais deste checkpoint negativo são as enzimas que controlam a activação da M-Cdk. Os sinais (desconhecemos a natureza molecular) negativos (replicação de DNA não concluída!) activam uma proteína cinase que inibe a proteína Cdc25 fosfatase M-Cdk prepara os cromossomas duplicados para a separação 37 A desagregação da membrana nuclear, pela despolimerização das lâminas nucleares, é feita pela M-Cdk M-Cdk A separação das cromátides irmãs (transição metafase-para-anafase) é desencadeada pela proteólise (complexo APC – “anaphase promoting complex”) 38 Demonstração experimental da necessidade de degradação de proteínas (proteólise) para as células saírem da mitose Desencadeamento da separação das cromátides irmãs pelo APC protease APC – anaphase-promoting complex 39  A entrada na mitose é bloqueada se os cromossomas não estiverem todos devidamente “attached” ao fuso antes da separação das cromátides-irmãs: “Spindle- Attachment Checkpoint” Proteína Mad2 nos cinetocoros “unattached”(desligados) Qualquer cinetocoro “unattached” (desligado) ao fuso envia sinais negativos ao sistema de controle do ciclo-celular, bloqueando a activação do complexo Cdc20-APC e a separação das cromátides-irmãs. A natureza do sinal gerado para cinetocoros “unattached” não está devidamente identificada. Mas várias proteínas como a proteína Mad2 são recrutadas para os cinetocoros “unattached” e são necessárias para que o Checkpoint do Spindle- Attachment funcione. 40  A saída da mitose requer a inactivação do complexo M-Cdk A ubiquitinação da M-ciclina é feita pelo APC. Assim, a inactivação da M-Cdk ocorre principalmente pela proteólise da M-ciclina dependente-da-ubiquitina. A ubiquitinação da ciclina é usualmente feita pelo mesmo complexo Cdc20-APC que promove a destruição da securina na transição metafase-para-anafase. Assim, a activação do complexo Cdc20-APC desencadeia não só a anafase, mas também a inactivação da M-Cdk; a inactivação da M-Cdk é a responsável por todos os acontecimentos que provocam a saída da célula da mitose. 41  A fase-G1 é um estado de inactividade estável da Cdk A- Nos ciclos das células embrionárias a acumulação da M-ciclina resulta do decréscimo da sua degradação (a síntese de M-ciclina é +/- constante). B- Fase-G1 pela inibição estável da Cdk depois da Mitose A acumulação rápida de ciclina não é proveitosa para ciclos com a fase-G1. Nestes ciclos, a progressão para a fase S é atrasada em G1 para que a célula cresça e para que o ciclo possa ser regulado por sinais extracelulares. Assim, vários mecanismos fazem com que a reactivação da Cdk seja prevenida depois da mitose. Na maior parte das células, a síntese de M-ciclina aumenta durante G2 e M devido principalmente ao aumento da transcrição do gene da M-ciclina. Um dos mecanismos utiliza a Hct1 (“APC-activating protein”), que é semelhante à Cdc20. Embora ambos Hct1 e Cdc20 liguem ao APC activando-o diferem num aspecto importante: O complexo Cdc20-APC é activado pela M-Cdk; O complexo Hct1-APC é inibido pela M-Cdk (este fosforila directamente o Hct1). Assim, a destruição da M-ciclina continua depois da mitose. 42  O controle da progressão da fase-G1 pela actividade da Cdk na levedura CKI– Cdk inhibitory protein S. cerevisiae Ambas são inibidas pela M-Cdk Activação da Hct1-APC, acumulação da CKI (nos mamíferos é a p27), e o decréscimo da produção da ciclina (inibição da transcrição do gene da ciclina), asseguram que no inicio da fase-G1 toda a actividade Cdk está suprimida. A saída da fase G1 para a fase S é devida à acumulação de G1-ciclinas. A activação dos complexos G1-Cdk reverte todos os três mecanismos inibitórios na G1 tardia. A proteína Rb actua como um “travão” nas células G1 de mamíferos 43  E2F – Liga-se a sequências específicas de DNA nos PROMOTORES dos genes que codificam para proteínas que são necessárias à entrada da fase-S, incluindo as G1/S-ciclinas e S-ciclinas Controle transcripcional Durante G1, a Rb liga-se à E2F e bloqueia a transcrição dos genes da fase S. Quando as células são estimuladas a dividirem-se por SINAIS EXTRACELULARES, a G1-Cdk activa acumula-se e fosforila a Rb, reduzindo a sua A função da proteína E2F é afinidade para E2F. A Rb dissocia-se, controlada primariamente pela permitindo a E2F activar a expressão de proteína Rb (“retinoblastoma genes da fase-S. protein”). A Rb é um inibidor da progressão do ciclo. Mecanismos que controlam a iniciação da fase-S em células animais O controle da progressão da fase-G1 e iniciação da fase-S é muitas vezes destruído em células cancerosas, conduzindo a um descontrole na entrada no ciclo e a proliferação celular. Para melhorar os métodos de controle do crescimento de células cancerosas, é necessário um melhor conhecimento acerca das proteínas que regulam a progressão da fase-G1 nas células de mamíferos. O aumento da actividade da G1/S-Cdk e S-Cdk promove a fosforilação de Hct1 e p27(CKI), levando à sua inactivação e destruição. Rb – retinoblastoma protein 44 A progressão do ciclo-celular é bloqueada por DNA “damage” e pelo p53: “DNA damage checkpoints” Fase tardia G2 Fosforilação e inactivação da Cdc25 (fosfatase); bloqueando a desfosforilação e a activação da M-Cdk. Quando o DNA é reparado (sistemas de reparação do DNA) o sinal químico é desligado e as células entram em DNA damage checkpoints mitose). Fase tardia G1 Inibição dos complexos G1/S-Cdk e S- Cdk.Nos mamíferos, o dano ao DNA leva à activação de uma proteína reguladora de genes: a p53 (estimula a transcrição de vários genes). Um destes genes codifica a p21 (proteína CKI) que liga aos complexos G1/S-Cdk e S-Cdk, inibindo a sua actividade, e prevenindo a entrada da célula em fase- S. 45 Paragem do ciclo celular em G1 por danos no DNA 18_17_arrest_checkpt.jpg 46  Sinopse Proteínas reguladoras do ciclo celular mais importantes 47 Visão geral do sistema de regulação do ciclo-celular 48 G and S Phases of the Cell Cycle 1 G2 and M Phases of the Cell Cycle 49 CONTROLE EXTRACELULAR DA DIVISÃO CELULAR, DO CRESCIMENTO CELULAR Tamanho de um órgão ou organismo depende Massa Celular Número total de células Tamanho das células Cell growth Quantidade de células Quantidade de células em divisão que morrem Cell division or Cell death proliferation Processos regulados de forma independente: sinais intracelulares e extracelulares 50 MOLÉCULAS DE SINALIZAÇÃO EXTRACELULAR proteínas solúveis secretoras, proteínas que se ligam à superfície das células, ou componentes da matriz extracelular. MITOGÉNIOS – estimulam a divisão celular, primariamente pela libertação de controles intracelulares negativos, que de outra forma iriam bloquear a progressão do ciclo-celular. FACTORES DE CRESCIMENTO – estimulam o crescimento celular (aumento em massa celular) pela promoção da síntese de proteínas e outras macromoléculas, e inibindo a sua degradação. FACTORES DE SOBREVIVÊNCIA (SURVIVAL) – promovem a sobrevivência celular pela supressão da apoptose. MITOGÉNIOS 51  Os mitogénios podem estimular a divisão celular PLAQUETAS Muitos mitogénios além de Platelet-derived estimularem a growth factor divisão celular, (PDGF) podem estimular o crecimento celular, sobrevivência, diferenciação, ou migração, dependendo das circunstâncias e tipo celular. 52  As células podem atrasar a sua divisão, entrando num estado especializado de não-divisão, na ausência de mitogénios Na ausência de um sinal mitogénico, a inibição da Cdk em G1 mantém-se, e o ciclo MITOSE celular é bloqueado. Algumas vezes, as células desmantelam parcialmente o sistema de controle do ciclo-celular, e saem do ciclo para um estado G0 de não divisão – G0. G2 G1 Este estado pode ser definitivo (células com diferenciação S terminal, e.g. músculo e neurónios), ou reversível (caso das células do fígado). START / PONTO R A duração do tempo de cada fase não foi considerada neste esquema! 53  Os mitogénios estimulam as actividades G1- Cdk e G1/S-Cdk E2F – Liga-se a sequências específicas de DNA nos PROMOTORES dos genes que codificam para proteínas que são necessárias à entrada da fase-S, incluindo as G1/S-ciclinas e S-ciclinas Controle transcripcional Durante G1, a Rb liga-se à E2F e bloqueia a transcrição dos genes da fase S. Quando as células são estimuladas a dividirem-se por SINAIS EXTRACELULARES, a G1-Cdk activa acumula-se e fosforila a Rb, reduzindo a sua A função da proteína E2F é afinidade para E2F. A Rb dissocia-se, controlada primariamente pela permitindo a E2F activar a expressão de proteína Rb (“retinoblastoma genes da fase-S. protein”). A Rb é um inibidor da progressão do ciclo. 54 18_23_01_mitogens.jpg A ligação de mitogénios aos receptores de membrana desencadeia a activação da Ras e MAP cinase. 55 Modelo simplificado da forma como os mitogénios podem estimular a divisão celular A proliferação anormal de sinais causa bloqueio no ciclo-celular e morte celular 56  Bloqueio do Ciclo celular ou apoptose induzida por estimulação excessiva de “pathways”de mitogénios Liga-se, inibindo a Mdm2 As células têm uma limitação no número de vezes que se podem dividir! A divisão celular é controlada não só por mitogénios, como também por mecanismos intracelulares que limitam a proliferação celular. 57  Senescência replicativa celular / telomerase Senescência Replicativa celular é diferente de Envelhecimento Celular!!!! A maior parte das células cancerosas readquirem a capacidade de produzir telomerase, mantendo a função dos telómeros à medida que a célula prolifera. FACTORES DE CRESCIMENTO 58 Factores de crescimento extracelular estimulam o crescimento celular 59  Forma dos factores de crescimento promoverem o crescimento celular Factores de crescimento levam também a um aumento de produção de do gene codificante da proteina regulatória Myc, com função importante na sinalização por mitogénios. O Myc aumenta a transcrição de vários genes que codificam proteínas envolvidas no metabolismo celular e síntese de macromoléculas. Desta forma estimula quer o metabolismo celular, quer o crescimento celular. Factores extracelulares que actuam como factores de crescimento e mitogénios ajudam a assegurar que a célula mantém o seu tamanho apropriado, à medida que prolifera. 60