crecimiento y división celular

Ciclo celular

Ciclo celular

Anomalías del ciclo celular

CANCER

Anomalías de la apoptosis

Ciclo celularConcepto

Es el proceso responsable de la reproducción celular

Comprende desde el nacimiento de una célula hija hasta que ésta se divide

Las células están: En ciclo celular o Quiescentes (Fase G0)

Ciclo celularFases

Interfase:○ Fase G1 (6-12 horas, a veces días a años)○ Fase S (6-8 horas)○ Fase G2 (3-4 horas)

Mitosis / Citocinesis:○ Profase○ Metafase○ Anafase○ Telofase

Ciclo celular

Ciclo celularElementos

Ciclinas

Cinasas dependientes de ciclinas (CDKs)

Inhibidores de Cinasas dependientes de Ciclinas

Ciclo celularCiclinas

Ciclinas: cofactores, vm corta, llaves de control del ciclo, universales en las celulas eucariotas

○ Grupo G1: D1, D2, D3 y E (en G1 y paso G1-S)○ Grupo A: (en S y paso G2-M)○ Grupo B: B1 y B2 (entrar y salir de M)○ Grupos C, F, G, H (?)

Ciclo celular

Niveles de ciclinas durante el ciclo celular

Ciclo celularCinasas dependientes de ciclinas

Se han identificado 8: CDK1 a CDK8

CDK1 (CDC2): se puede asociar a ciclina A o B

CDK2: se asocia a ciclina D y A

CDK4 y CDK6: se asocia a D1, D2 y D3 ( los complejos fosforilan Rb)

Ciclo celularInhibidores de Cinasas dependientes de ciclinas

Poco selectivas: p21, p27, p57

Especificas de ciclinas D-CDK4/6: p15, p16, p18, p19

Ciclo celular

Ciclo celular

Proceso sumamente complejo

Lo lleva a cabo una “maquinaria” enormemente compleja○ Casi idéntica en todas las células del organismo○ Con los elementos básicos conservados en las distintas especies

Su alteración está implicada en la génesis del cáncer

Ciclo celularMecanismo

¿cómo se inicia el ciclo celular? Las células entran en ciclo celular en respuesta a una cascada de

señales que inducen proliferación y se frena en respuesta a una cascada de factores inhibidores.

Las señales se reciben en receptores de membrana y se trasmiten al núcleo.

Mensajeros:

Mensajeros paracrinos: FGF, PDGF, EGFMensajeros endocrinos: EritropoyetinaAnclaje a la matriz extracelular

Ciclo celular

Ciclo celular

Ciclo celularGenes que regulan el ciclo celular

POSITIVAMENTE: Protooncogenes○ Ciclinas○ Cinasas dependientes de ciclinas

NEGATIVAMENTE: Genes supresores○ Gen Rb○ Gen p53 p15, p16, p18, p19, p21, p27, p57

Ciclo celularProtooncogenes implicados en la transduccion de la señal mitogénica

PROTOONCOGENES: regulan positivamente el ciclo celular

-Codifican Factores de crecimiento

-Codifican receptores Tirosina-Cinasa

-Codifican receptores sin actividad Tirosina-Cinasa (Serina/treonina Cinasas)

-Codifican proteínas que transducen la señal mitogénica

-Codifican proteínas implicadas en la transcripción génica

Ciclo celularGenes implicados en la adhesión celular

Genes implicados en la adhesión celular: regulan positivamente el ciclo

Uniones intercelulares○ Uniones estrechas○ Uniones adherentes○ Desmosomas○ Gap-juntions

Uniones célula-matriz○ Hemidesmosomas○ Uniones focales

Ciclo celular

Cascada de señalizaciones

Ciclo celularGenes supresores

Son reguladores negativos del ciclo celular

Son responsables de los síndromes tumorales humanos

Son recesivos (se necesita la mutación de los dos alelos)

Ciclo celularGenes supresores

Paran el ciclo en determinados puntos (puntos de control) Algunos componentes ponen en marcha mecanismos de

reparación:

P53 (Proteina inhibidora del ciclo): produce p21 y p16 que bloquean cdc2○ (p53 integra señales que indican daño en G1 y G2)

Rb (retinoblastoma): tienen 400 veces mas riesgo de tumores mesenquimales

NF1: Neurofibromatosis VHL: von Hippel- Lindau APC: poliposis adenomatosa familiar

Ciclo celularGenes reparadores

Síndromes con déficit de reparación:

Sindrome de Bloom: Helicasa Xeroderma pigmentosum: Factores de transcripción (varios) y Nucleasas

(varias) Hipersensibilidad a la luz UV. Ataxia telangiectasia: Gen ATM (reconoce cromosomas rotos y detiene el

ciclo para permitir la reparación). Hipersensibilidad a la luz UV. Sindrome HNPCC-Lynch: Gen altamente conservado en la evolución (desde

E. Coli a humanos) Sindrome Cockayne: hipersensibilidad a la luz y productos químicos Aplasia de Fanconi BRCA1(17q21) BRCA2 (cromosoma 13)

Ciclo celularPuntos críticos de controlGen Rb y p53

Paso de G0-G1 Fase G1 (Punto R):

○ Gen Rb

Paso G1-S (antes de duplicar el DNA):○ Gen Rb○ Gen P53 p21, p27, p57, p15, p16, p18, p19

Paso G2-M (antes de empezar la mitosis) Paso de metafase a anafase Paso de anafase a telofase

Ciclo celularGen Rb

Ciclo celularP53 (Guardian del genoma)

Ciclo celularControl de las Ciclinas-CDKs

Ligasas de Ubiquitina Catalizan la disociación Ciclina-CDK

○ PROTEOSOMA

Ligasas de ubiquitina que actúan sobre ciclinas G1-S (complejo SCF)

Ligasas de ubiquitina que actúan sobre ciclinas M (complejo APC)

Ciclo celular

Proteosoma

Ciclo celularPerdida de la capacidad de dividirse

Reloj Celular

Los telomeros: marcan el fin de la capacidad de división celular Las telomerasas

Estan aumentadas:

En tejidos fetales

En tumores

Ciclo celularSintesis de ADN

Ciclo celularSintesis de ADN

Ciclo celular

DIFERENCIACION

DIVISION

SUPERVIVENCIA / MUERTE

DIFERENCIACION

DIVISION

SUPERVIVENCIA / MUERTE

DIFERENCIACION

DIVISION

SUPERVIVENCIA / MUERTE

DIFERENCIACION

DIVISION

SUPERVIVENCIA / MUERTE

CICLO CELULAR

EL CICLO CELULAR

FASES DEL CICLOCELULAR

FASES DEL CICLO CELULAR

FASES DEL CICLO CELULAR

CICLO CELULAR ESTANDAR

CICLO CELULAR EMBRION (1ªS ETAPAS)

REGULACION DEL CICLO CELULAR

NUTRIENTES

TAMAÑO CELULAR

FACTORES DE CONJUGACION

LEVADURA DE GEMACION: Saccharomyces cerevisiae

REGULACION DEL CICLO CELULAR

LEVADURA DE FISION: Schizosaccharomyces pombe

REGULACION DEL CICLO CELULAR

Punto de restricción

FACTORES DE CRECIMIENTO

CELULAS ANIMALES

¿Están todos los cromosomas alineados en el huso?

¡FINALIZAR MITOSIS!

Maquinaria de la mitosis

Maquinaria de replicación del DNA

¿Se ha replicado todo el DNA?

¿Es el entorno favorable?

¿Tiene la célula el tamaño adecuado?

CONTROL DE LA FASE G2

CONTROL DE LA FASE

G1

¡COMENZAR MITOSIS!

¡ENTRAR EN CICLO! Crecimiento

celular

¿Es el entorno favorable?

¿Tiene la célula el tamaño adecuado?

Entorno

Crecimiento celular

Entorno

PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR

CONTROL DE LA FASE

S ¡CONTINUAR LA SÍNTESIS

DE DNA!

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Se ha producido daño en el DNA?

CONTROL DE LA METAFASE

Cdc2 =Cdk1(Cyclin dependent kinase 1)

Ser/Thr kinasa

Ciclina B

REGULADORES DEL CICLO CELULAR

REGULADORES DEL CICLO CELULAR

Acumulación y degradación de ciclinas en embriones de erizo marino.

REGULADORES DEL CICLO CELULAR

Cdc2=Cdk1

Ciclinas de tipo B

Ciclinas G1 o Cln

Ciclinas de tipo B

En levaduras el ciclo celular está regulado por Cdc2 y múltiples ciclinas

En eucariotas superiores existen además diferentes kinasas de la familia de Cdc2 (Cdk’s)

REGULADORES DEL CICLO CELULARMecanismos de regulación de las Cdk

REGULADORES DEL CICLO CELULAR

MS

G2

G1

(Fosfatasa Cdc25C)

(Kinasas Wee1 (Thr14,Tyr15)y CAK (Thr161))

(vertebrados)

Inhibidores de las Cdk

(Mamíferos)

Familia Complejos Cdk/ciclina

Fase del ciclo afectada

Cip/Kip

(p21,p27,p57)

Cdk4/ciclina D

Cdk6/ciclina D

Cdk2/ciclina E

Cdk2/ciclina A

G1

G1

G1/S

S

Ink4

(p15,p16,p18, p19)

Cdk4/ciclina D

Cdk6/ciclina D

G1

G1

REGULADORES DEL CICLO CELULAR

¿Están todos los cromosomas alineados en el huso?

¡FINALIZAR MITOSIS!

Maquinaria de la mitosis

Maquinaria de replicación del DNA

¿Se ha replicado todo el DNA?

¿Es el entorno favorable?

¿Tiene la célula el tamaño adecuado?

CONTROL DE LA FASE G2

CONTROL DE LA FASE

G1

¡COMENZAR MITOSIS!

¡ENTRAR EN CICLO! Crecimiento

celular

¿Es el entorno favorable?

¿Tiene la célula el tamaño adecuado?

Entorno

Crecimiento celular

Entorno

PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR

CONTROL DE LA FASE

S ¡CONTINUAR LA SÍNTESIS

DE DNA!

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Se ha producido daño en el DNA?

¿Se ha producido daño en el DNA?

CONTROL DE LA METAFASE

CONTROL DEL CICLO CELULAR EN G1

CONTROL DEL CICLO CELULAR

Papel de p53 en el punto de control G1

Estabilización y aumento de los niveles de p53

Replicación completaReplicación incompleta o DNA dañado

CONTROL DEL CICLO CELULAR EN G2

MITOSIS EN UNA CELULA ANIMAL

Punto de control de la metafase

(alineación de los cromosomas)

Degradación de la ciclina B

Activación del complejo ciclina B/Cdc2

Inte

rfas

eM

ito

sis

MITOSIS (Papel del complejo ciclinaB/Cdc2)

MITOSIS Y MEIOSIS

Metafase I

Anafase I

Metafase II

Anafase II

Recombinacióncromosomas homólogos

Profase I

FECUNDACIONOocito en metafase II

Se completa la meiosis II

Replicación DNA

Mitosis

Ciclo celular en eucariontes

Ciclos de las células embrionarias

Identificación de células en fase S a través de la incorporación de Timidina radioactiva

Determinación de la cantidad de ADN celular

G1 2n diploidesS de 2n a 4nG2 + Mitosis 4nCitocinesis 2n de Separador celular de floures

Comportamiento de las células en cultivo

Mitosis

Video

Meiosis

Citocinesis

Regulación del ciclo celular, puntos de control En la parte final de G1. Controla el paso

de G1 a S. START, Levaduras. Punto de restricción, células animales.

Disponibilidad de nutrientes y tamaño celular. Supervisar señales extracelulares.

G0, metabólicamente activas, cesa su crecimiento

Las levaduras como un sistema modelo

Células animales, Factores de crecimiento extracelular

Regulación del ciclo celular de la levadura en gemación

Ciclo celular de la levadura Sacharomyces pombe de fisión

Control paso de G2 a MitosisCitocinesis G1

Detención del ciclo celular en los puntos de control de G1, S y G2

Cinasas de componentes reguladores

G1 reparación de ADNS monitorización de integridadG2 detección de ADN dañado

G1 mamíferos p53, factor de transcripción, mutado en cancer

P53

Inducción de genes que detienen el ciclo

Final de M alineación de cromosomas en el huso mitótico, detención en …

Regulación del MPF. Ciclinas A y B

Acumulación en la interfaseDegradadas rápidam al final de la M

CdK2 cinasa para atravesar STARTCiclina B subunidad reguladora

Mitosis promoting factor

Puntos de control del ciclo celular

El control de la división celular en organismos multicelulares

HeLa cells stained for DNA with the Blue Hoechst dye. The central and rightmost cell are in interphase, thus their entire nuclei are labeled. On the left a cell is going through mitosis and its DNA has condensed ready for division

http://www.answers.com/topic/cell-nucleus-1

An image of a newt lung cell stained with fluorescent dyes during metaphase. The mitotic spindle can be seen, stained green, attached to the two sets of chromosomes, stained light blue. All chromosomes but one are already at the metaphase plate.