Tema 10: Ciclo Celular, Diferenciação e Morte Celular

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1 Universidade Federal do Amazonas ICB Dep. Morfologia Disciplina: Biologia Celular Aulas Teóricas Tema 10: Ciclo Celular, Diferenciação e Morte Celular Prof: Dr. Cleverson Agner Ramos

2 Noções básicas da Mitose e Meiose Ciclo Celular

3 Noções básicas da Mitose e Meiose Ciclo Celular

4 O ciclo celular é evidenciado e estudado utilizando-se de meios de cultura Ciclo Celular

5 Fase S e Fase M Ciclo Celular

6 Intérfase e Fase M Ciclo Celular

7 Fases G1, S e G2 Ciclo Celular

8 Alterações na morfologia nas fases Ciclo Celular

9 Os pontos de checagem permitem um crescimento celular diferencial Ciclo Celular

10 Pontos de checagem Ciclo Celular

11 Ciclo Celular Proteínas regulatórias MPF (Fator promotor da fase M) inclui as proteínas CdK e cyclins que são gatilhos na progressão do ciclo celular; p53 é uma proteína de bloqueio do ciclo celular caso haja dano no DNA. Caso o dano seja severo leva à APOPTOSE; Níveis da p53 são elevados em célula com danos, permitindo o reparo do DNA por bloqueio do ciclo celular. Uma mutação no gene da p53 frequentemente leva ao câncer, como por exemplo a síndrome de Li Fraumeni. p27 é uma proteína que se liga à ciclina e cdk bloqueando a entrada na fase S.

12 Kinases dependentes de ciclinas regular os pontos de checagem Ciclo Celular

13 Controle da atividade das kinases Ciclo Celular

14 Controle da atividade das kinases Ciclo Celular

15 Controle através de proteólise Ciclo Celular

16 Controle através de proteólise Ciclo Celular

17 Panorama geral do controle do Ciclo Celular Ciclo Celular

18 Controle da duplicação cromossômica Ciclo Celular

19 Ciclo Celular Segregação dos cromossomos As coesinas ajudam a manter as cromátides irmãs unidas

20 Ciclo Celular Segregação dos cromossomos As condensinas ajudam a configurar os cromossomos duplicados para a separação

21 Segregação dos cromossomos Ciclo Celular

22 Segregação dos cromossomos Ciclo Celular

23 Segregação dos cromossomos Ciclo Celular

24 Segregação dos cromossomos Ciclo Celular

25 Segregação dos cromossomos Ciclo Celular

26 Segregação dos cromossomos Ciclo Celular

27 Anáfase Ciclo Celular

28 Anáfase Ciclo Celular

29 Citocinese Ciclo Celular

30 Formação do Fragmoplasto em células vegetais Ciclo Celular

31 Crescimento Celular Crescimento Celular

32 Crescimento Celular Crescimento Celular

33 Inicia-se a partir de células-tronco Diferenciação celular

34 Totipotência das células-tronco Diferenciação celular

35 Pluripotência das células-tronco Diferenciação celular

36 Pluripotência das células-tronco Diferenciação celular

37 Pluripotência das células-tronco Diferenciação celular

38 Morte celular Tipos de morte celular: Autofagia: processo de digestão da célula pela própria célula Necrose: patológica Apoptose: processos fisiológicos normais As causas mais comuns de lesões celulares são: ausência de oxigênio (hipóxia); agentes físicos (traumas, temperatura, radiação, choque); agentes químicos e drogas; agentes infecciosos; reações imunológicas; distúrbios genéticos e desequilíbrios nutricionais

39 Morte celular Autofagia Através da dupla membrana a partícula/molécula é englobada originando um autofagossomo. Essa membrana pode se fundir a um lisossomo degradando a; Ocorre: Privação crônica de nutrientes; Degradação e eliminação de organelas velhas;

40 Tipos de Autofagia Morte celular

41 Morte celular Apoptose Sindactilia, membranas interdigitais não sofreram apoptose completa Apoptose na regressão da calda do girino devido ao aumento do hormônio tiroxina Embriogênese e em processos de metamorfoses, e de regulação do desenvolvimento e regeneração celular, eliminando células desnecessárias

42 Morte celular Necrose Em respostas a injúrias severas: ataques isquêmico, agentes físicos, químicos ou patôgenos As células necrosadas sofrem lise, liberam seus conteúdos citoplasmáticos e nuclear reação inflamatória Imagens de parênquima renal em necrose Glomérulos renais estão em processo de atrofia e/ou degeneração(setas azuis); e infiltrado inflamatório(círculo azul). Aumento 10x Células necrótica em direção a luz do túbulo(seta azul);a estrela azul mostra os restos celulares. Aumento 40x Processo inflamatório Aumento 40x

43 Morte celular Necrose Morfologia da Necrose A) Tumefação celular B) Célula normal C) Necrose

44 Morte celular Necrose Padrões morfológicos de necrose Necrose de coagulação: morte celular por hipóxia em todos os A) tecidos Tumefação (exceção celular do cérebro) B) Célula normal C) Necrose Necrose de liquefação: característica de infecções, promovem o acúmulo de células inflamatórias; e morte por hipóxia do sistema nervoso Necrose caseosa: em focos de tuberculose, aparência branca, é cercada por uma borda inflamatória (reação granulomatosa) Necrose gordurosa: áreas de destruição de gordura que ocorre pela liberação de lípases pancreáticas ativadas na cavidade abdominal. Ex: pancreatite aguda

45 Necrose Morte celular

46 Necrose x Apoptose: alterações morfológicas Morte celular

47 Morte celular Apoptose: alterações morfológicas A- Condensação do citoplasma clivagem da lâmina e filamentos de actina B- Condensação nuclear quebra da cromatina e proteínas estruturais nucleares C-D- Fragmentação da célula corpos apoptóticos translocação de fosfatidilserina superfície celular degradação macrófagos

48 Morte celular Apoptose Necrose Fragmentação do citoplasma em bolhas, que conservam a membrana plasmática. Esses fragmentos são fagocitados pelos macrófagos, sem desencadear processo inflamatório. As células necróticas não conseguem manter a integridade da membrana plasmática, extravasando seu conteúdo e podendo causar inflamação no tecido adjacente. Junqueira

49 Morte celular Necrose x Apoptose A e B: Apoptose, células condensadas, mas intactas. A: Grandes vacúolos no citoplasma são características da Apoptose C: Necrose: aparência de célula que explodiu Alberts et al., 2010

50 Apoptose Morte celular

51 Morte celular Apoptose Depende de enzimas proteolíticas: Caspases Presentes em células animais nucleadas como precursoras inativa procaspases Procaspases iniciadoras: quando ativas, clivam e ativam as Procaspases executoras Procaspases executoras: ativam outras e procaspases executoras e proteínas alvo da célula produzindo uma amplificação irreversível da cascata proteolítica

52 Morte celular Apoptose Para ativar procaspases iniciadoras e disparar a cascata de caspases levando a apoptose Via extrínseca: ligação de ligantes extracelulares a receptores de morte da superfície celular em complexos de ativação DISC Via intrínseca: ativada nos apoptossomos por sinais intracelulares quando as células são estressadas

53 Apoptose: Via extrínseca ativada por meio de receptores de morte FAS Morte celular Receptores de morte recrutam caspases 8 e 10 por meio de proteínas adaptadoras para formar o complexo DISC ALBERTS et al., 2010

54 Morte celular Apoptose: Via intrínseca O citocromo c liberado no espaço intermembranas das mitocôndrias ativa Apaf1, que se junta ao apoptossomo e recruta e ativa a procaspase 9. ALBERTS et al., 2010

55 Levando a formação do apoptossomo, ativação das caspases Por exemplo a via de sinalização pelo DR4 e DR5 onde sinais Na via Intrínseca o gatilho para início da apoptose ocorre por dano no A ativação destes receptores ativa caspases A liberação do citocromo Estes fatores ativam a proteína P53 em seguida a NOXA e a PUMA, O Apoptossomo A partir da liberação do citocromo A Apoptose, ou morte celular programada é iniciada por dois desencadeia uma cascata de caspases ativa a proteína Apaf 1 que dá origem ao C a cascata de sinalização é a primárias que por sua vez que são as extracelulares ativam o domínio citosólico A via de Extrínseca é ativada por vários sinais extracelulares. secundárias e formação dos corpos apoptóticos. do receptor de membrana mecanismos de sinalização, uma via Intrínseca e uma via Extrínseca. ativando a proteína Bax ativam proteínas Bid responsáveis pela formação dos corpos apoptóticos. DNA ou por estresse celular. mesma da via intrínseca, que levam a liberação do citocromo que libera o Citocromo Apoptossomo. C da mitocôndria. C. formando um complexo DISC.

56 Morte celular Apoptose Proteínas que regulam a apoptose Proteínas de sinalização extracelular, proteínas Bcl2 intracelulares e proteínas IAP (inibidores de apoptose) Proteínas Bcl 2 antiapoptótica e proapoptótica regulam a via intrínseca controlando a liberação de proteínas intermembranas mitocondriais, Proteínas IAP: inibem caspases ativadas e promovem degradação

57 Morte celular Apoptose: Via intrínseca Proteínas proapoptóticas BH123 quando ativadas por um estímulo apoptótico se agregam à memb. Mitocondrial e liberam citocromo c e outras proteínas no espaço intermembranas no citosol ALBERTS et al., 2010

58 Morte celular Apoptose Na ausência de estímulo apoptótico, proteínas Bcl2 antiapoptótica se ligam e inibem proteínas BH123 na memb. Externa da mitocondria ALBERTS et al., 2010

59 Morte celular Apoptose Na presença de estímulo apoptótico, proteínas BH3 apenas são ativadas e se ligam à proteínas Bcl2 antiapoptóticas, proteínas BH123 se tornam ativas, agregam se liberando as proteínas mitocondriais intermembranas no citosol. ALBERTS et al., 2010

60 Morte celular Apoptose: IAPs e anti-ipas no controle da apoptose Na ausência de estímulo apoptótico, as IAPs (que estão no citosol) evitam apoptose acidental causada pela ativação espontânea de procaspases. ALBERTS et al., 2010

61 Morte celular Apoptose: IAPs e anti-ipas no controle da apoptose Na presente de estímulo apoptótico, as anti IAPs e outras proteínas liberadas do espaço intermembrana, as anti IAPs se ligam às IAPs e bloqueiam a atividade inibidora de apoptose. Ao mesmo tempo a liberação de citocromo c dispara o agrupamento de apoptossomo, que ativam a cascata de caspases, levando a apoptose ALBERTS et al., 2010

62 Morte celular Apoptose: fatores de sobrevivência e morte celular Mais células nervosas são produzidas do que podem ser mantidas pela quantidade limite de fatores de sobrevivência liberados pelas cél alvo Garantia de que todas as cél alvosejamconectadasporcélnervosasequeascél nervosas extras sejam automaticamente liberadas ALBERTS et al., 2010

63 Morte celular Apoptose insuficiente 1 Câncer produção escessiva da proteína Bcl2 (linfoma de célula B), inibindo a apoptose, prolongando a sobrevivência e aumento do n o celular. Linfomas foliculares Carcinomas Tumores dependentes de hormônios De mama, próstata e ovário 2 Infecções virais inibem apoptose das células infectadas Herpesvírus Poxvírus Adenovírus 3 Doenças auto imunes falhas (no timo) na apoptose de células T que reagem com substâncias do próprio organismo Lúpus eritematoso sistêmico

64 Morte celular Apoptose insuficiente CÂNCER ~50% dos cânceres humanos apresentam mutação de p53 (fator de transcrição): parada do ciclo celular reparo do DNA apoptose Mutação de p53 Resistência à quimio e radioterapia: células não entram em Apoptose

65 Morte celular Apoptose insuficiente CÂNCER Alvos para a terapia do câncer Exemplos: Inibidores de caspase Inibidores de PARP1: atenuar células inflamatórias e isquêmicas e injúria de órgãos Inibidores de Bax: previnir liberação do citocromo c da mitocôndria Terapia gênica: restauração da função de p53

66 Morte celular Apoptose exessiva 1 AIDS destruição apoptótica dos linfócitos T/CD4 indução da permeabilização da membrana mitocondrial 2 Doenças neurodegenerativas: apoptose precoce dos neurônios demência progressiva, perda cognitiva e memória Alzheimer e Parkinson Esclerose lateral amiotrópica Retinite pigmentosa Degeneração cerebelar 3 Lesões isquêmicas necrose das células que dependem dos vasosafetadose apoptose das células vizinhas pela geração de ROS Infarto do miocárdio Acidente vascular cerebral

67 Morte celular Apoptose Células animais: Organismos unicelulares: leveduras e bactérias Plantas: durante o desenvolvimento e na senescência de flores e folhas e em respostas a injúrias e infecções

68 Morte celular Apoptose e hypersensitive response, chromatin condensation and DNA cleavage into 50 kb fragments were observed befo disruption of the vacuole, which takes places during the late stages of cell death 18. Blebbing of the vacuole and nes, and late destruction of organelles were also observed. At the final stage of this cell death process, the plasm ne collapses and separates from the cell wall 18, 19, ending with the leakage of the dead cell's content into the apo ted nuclear DNA is shown throughout the figure as irregular, brown masses in the nuclei that are undergoing ce h diff ti ti f t h l t l lli d t i di t d ith th thi k i d

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