Ciclo Celular

CICLO CELULAR

La célula tiene la capacidad de encontrarse en dos estados: el estado de división o mitosis, y el de ausencia de división o interfase. En este ultimo la célula realiza sus funciones especificas y, si esta destinada a la división celular, la duplicación o replicación del DNA. Normalmente, la duplicación del DNA va seguida de la mitosis acompañada de la citocinesis (división del citoplasma), con lo que se forman dos células hijas. Pero puede ocurrir que se realice la mitosis sin la división del citoplasma, resultando una célula binucleada. Si este proceso ocurre varias veces seguidas se origina un plasmodio.

Si se forman cromosomas individualizados pero la mitosis es abortiva, reuniéndose todos los cromosomas hijos en el mismo núcleo, se habla de endomitosis. Puede existir duplicación del DNA sin mitosis lo cual se denomina endorreduplicacion. Si las hebras de DNA quedan apereadas formando un cromosoma con múltiples cromatidas estrechamente adosadas, el proceso se denominan politenia.

Dentro de la interfase, se denomina S (síntesis) a la etapa de duplicación del DNA. Al principio de la fase S se sintetizan las histonas; después se replica el DNA en el orden siguiente:

• Replicación de la eucromatina, primero la eucromatina rica en G-C y después la eucromatina rica en A-T

• Replicación de la heterocromatina.

Existe una etapa previa, denominada G1 (gap) entre la mitosis anterior y la fase S. a la etapa S sigue otra etapa llamada G2, que es previa a la mitosis. A continuación ocurre la mitosis con el nacimiento de dos nuevas células y se repite el ciclo. Las células que normalmente no se dividen, quedan en un estado G1 permanente, y para distinguirlas de las células que están en un G1 transitorio, se dice que las primeras están en G0.

La duración de las etapas del ciclo celular varia mucho de unas células a otras. La principal fuente de variación es la duración de la fase G1. las fases G2 y M son generalmente rápidas.

TIPO CELULAR G1 S G2 Mitosis

Célula media mamífero 5h 7h 3h 1h

Epitelio intestinal de ratón 9h 7h 1-5h 1h

Fibroblastos de ratón (cultivo) 6h 8h 5h 0,5-2h

Meristemos de raíz 9-12h 6-8h 4-8h 1-3h

REGULACION DEL CICLO CELULAR

1. Genes del ciclo de división celular:

La secuencia de acontecimientos en el ciclo celular está regulada por un sistema de control que vigila cada uno de los pasos sucesivos que realiza la célula para completar el ciclo. Existen cuatro transiciones principales:

• De G0 a G1 o iniciación de la proliferación

• De G1 a S o iniciación de la replicación

• De G2 a M o iniciación de la mitosis

• De la metafase a anafase o iniciación de la segregación cromosómica

La progresión del ciclo de división celular está controlada por un grupo de genes, denominados genes del ciclo de división celular, que pueden dividirse en líneas generales en dos grandes grupos:

• Los genes que codifican proteínas necesarias para la progresión del ciclo (enzimas y precursores de la síntesis de DNA, enzimas para la síntesis y ensamblaje de las tubulinas del huso)

• Los genes que codifican proteínas que regulan positiva o negativamente el ciclo celular.

o Los genes que regulan positivamente el ciclo corresponden a los denominados proto-oncogenes. Sus productos pueden activar la proliferación celular, consiguiendo que las células quiescentes salgan de este estado para pasar a la fase S y entren en división. Pueden ser de dos tipos los genes de respuesta temprana o de respuesta tardía.

o Los genes que regulan negativamente el ciclo, reciben en conjunto el nombre de genes de verificación o genes supresores tumorales.

2. Regulación por proto-oncogenes:

Este sistema de regulación positiva está a cargo principalmente de dos grupos de proteínas que son el producto de proto-oncogenes y trabajan en asociación: las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (cdk). Las cdk actúan fosforilando serinas y treoninas de proteínas dianas para desencadenar procesos celulares. A ellas se unen las ciclinas para regular el proceso con intervención de otros factores activadores.

En los mamíferos se consideran dos grupos de ciclinas, en relación con el momento del ciclo celular en que se detectan: ciclinas G1 y ciclinas mitóticas. Las ciclinas G1 comprenden las ciclinas D y E; las ciclinas mitóticas comprenden A y B. en este sistema de regulación del ciclo por ciclinas y cdk hay dos puntos especialmente importantes:

• El tránsito de G1 a S, que fue designado con diferentes denominaciones, como punto de inicio o punto de restricción. Antes se admitía que este era el único punto de control del ciclo, y que una vez superado, la célula inevitablemente seguía hasta la mitosis y completaba el ciclo; de ahí que fuese tan bien designado como punto de no retorno. Se propuso la existencia de una proteína reguladora de este proceso, a la que se denomino proteína de disparo. Hoy se sabe que en los mamíferos, este paso es regulado por la unión de cdk2 a la ciclina E.

• El paso de G2 a mitosis, que se considero controlado por un factor promotor de la mitosis (MPF). En los mamíferos se regula por el ensamblaje de la cdk1 con las ciclinas A o B.

3. Regulación por genes supresores de tumores:

Los genes supresores tumorales ejercen una regulación negativa del ciclo y tienen como misión asegurar la dependencia entre dos procesos secuenciales del ciclo celular, es decir, que no se continúe el proceso mas allá de un punto si en este punto se ha producido una alteración del proceso normal. Las regiones concretas en que la célula permite el funcionamiento de estas rutas de verificación se denominan puntos de verificación. Su principal función es asegurar la fidelidad del genoma durante su replicación y segregación.

Entre los genes de verificación se encuentran:

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