Controle gênico do ciclo celular

Conceitue ciclo celular

O ciclo celular pode ser conceituado como o período de vida de uma célula. Esse ciclo compreende todas as etapas que ela passa entre duas divisões celulares.

Descreva o que ocorre em cada fase do ciclo celular

A intérfase ocupa a maior parte do ciclo celular. Nesta etapa, a célula se prepara para iniciar uma nova divisão. Na fase seguinte, a mitose, ocorre o processo de divisão propriamente dito - houvendo partição do núcleo e do citoplasma, dando origem a duas células-filhas.

A intérfase pode ser sequencialmente dividida em subfases. A fase G1, quando a célula aumenta de tamanho e replica suas organelas, precede a fase S, que é quando ocorre a duplicação do material genético - evento que é fundamental para a divisão celular. Durante a fase G2, ocorre uma preparação para a mitose com, por exemplo, a síntese de microtúbulos.

A mitose pode também ser dividida em prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Estude quando ocorre o checkpoint

Há várias proteínas que regulam o ciclo celular, determinando se a célula continuará se proliferando ou deverá interromper o processo. 

Uma família de enzimas quinases de proteínas, denominadas quinases dependentes de ciclinas (Cdks) tem papel importante no controle do ciclo celular. A função dessas Cdks é transferir grupos de fosfato para outras proteínas. 

As ciclinas - que tem um padrão cíclico de síntese e degradação durante as fases do ciclo celular (sintetizadas na intérfase e degradadas ao fim da mitose) - unem-se às Cdks. Quando as Cdks unem-se às ciclinas, elas podem desempenhar suas funções (daí, ser "dependente de ciclina). Isto significa que a montagem do complexo Cdk-ciclina - controlado pelo acúmulo e pela degradação das ciclinas - pode fosforilar proteínas-alvo.

Em miúdos; as ciclinas oscilam ao longo do ciclo celular. Quando elas estão presentes, elas associam-se às Cdks. As Cdks, por sua vez, são as subunidades do dímero Cdk-ciclina que tem a propriedade de fosforilação. Sua atividade é dependente da ciclina.

Nas células humanas, há três momentos de checkpoint estratégicos. O primeiro deles sucede-se no final da fase G1, antes que haja a duplicação do material genético. Ocorre a produção de ciclina D e ciclina E. A Cdk 2 liga-se à ciclina E (formando quinases ativas); enquanto a Cdk 4 liga-se à ciclina D. A fosforilação de proteínas específicas garante que haja continuidade do ciclo celular.

Na próxima fase, a ciclina A complexa-se com Cdk2, que garante a replicação do DNA. Ao mesmo tempo, na fase de G2, a ciclina B complexa-se com Cdk 1 e promove a mitose. Esse complexo recebe um nome especial: MPF (fator de promoção da mitose).

Fase G1:

Ciclina D - Cdk 4

Ciclina E - Cdk 2

Fase S:

Ciclina A - Cdk 2

Fase G2:

Ciclina B - Cdk 1

Além disso, na metáfase, o complexo Ciclina B - Cdk 1 também atua durante a metáfase, a fim de garantir que todas as cromátides irmãs estão ligadas às proteínas do fuso de divisão celular.

O papel das CAKs

Apesar de regularem a atividades das Cdks (quinases dependentes de ciclina), as ciclinas não são suficientes para ativar o dímero. É preciso de uma outra enzima - a Cak (quinase ativadora de Cdks). A Cak fosforila um aminoácido específico na cadeia da Cdk, permitindo que ela mude seu estado conformacional - tornando o complexo Cdk-ciclina mais apto a fosforilar as proteínas-alvo do ciclo. Essa fosforilação só ocorre quando a Cdk está parcialmente ativa, isto é, quando ela está complexada com a ciclina.

Ubiquitinação

Para que seja bloqueado algum processo, as ciclinas produzidas podem sofrer ubiquitinação (e assim, destruição).

Reguladores negativos do ciclo celular:

A proteína Wee 1 pode fosforilar certos sítios no complexo Cdk-ciclina, inibindo a sua atividade. Trata-se de um regulador negativo do ciclo celular, portanto.

Ao mesmo tempo, a proteína Cdc25, que é uma fosfatase, permite a desfosforilação desses sítios, garantindo que a Cdk-ciclina retome sua atividade.