crecimiento y división celular
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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.