Controle do Ciclo Celular

Transcrição

1 Ciclo Celular Células-filhas Seqüência de eventos controlados e coordenados Divisão celular Replicação cromossômica e crescimento celular Problemas Ciclo celular Câncer Segregação cromossômica 1

2 Ciclo celular: seqüência de eventos que leva ao crescimento e divisão celular Ciclo Celular Tempo de duração dos ciclos celulares em algumas células eucarióticas Conhecimento sobre o ciclo celular: Estudos em células eucarióticas: leveduras, Xenopus e mamíferos 2

3 Ciclo Celular: 4 fases DIVISÃO INTÉRFASE G1: Crescimento celular, Metabolismo normal, Duplicação de organelas S: Replicação do DNA e Duplicação cromossômica G2: Crescimento celular, Preparação para mitose Ponto de Restrição Ponto de Restrição: ponto posterior ao qual o ciclo celular irá prosseguir no ciclo celular. Caso a célula não receba os estímulos necessários para romper o ponto de restrição, ela entra em G 0. 3

4 Controle do ciclo celular em fungos: genes Cdc (cell-division-control) Identificação de sistema de controle do ciclo celular 4

5 Sistema de controle do ciclo celular -unidade catalítica (quinase) -unidade regulatória (ciclina) Fosforilam proteínas alvo na célula ciclina ciclina-cdk quinase Quinase dependente de ciclina - Cdk Diferentes complexos ciclina-cdk acionam diferentes etapas do ciclo celular em vertebrados Em fungos, apenas uma Cdk é ativada por diferentes ciclinas 5

6 Três classes principais de ciclinas: -ciclina G1/S -ciclina S -ciclina M Atividade de M-Cdk A regulação da concentração de ciclinas determina a atividade das Cdks 6

7 Cdk: fosforila proteinas alvo nas células Quinase inibidora Fosfatase ativadora Quinase ativadora Além da presença da ciclina, Cdk deve ser fosforilada em alguns sítios e defosforilada em outros para atuar em específicos estágios do ciclo 7

8 degradação das ciclinas em proteassomos A atividade das Cdks é regulada pela degradação das ciclinas Fosforilação e degradação de proteínas controla o avanço no ciclo celular 8

9 Complexo ciclina-cdk da fase M Complexo ciclina-cdk da fase S Pontos de checagem e controle do ciclo celular Inibe Cdk Danos extensos no DNA: p53 ativa genes que levam a apoptose Fator de transcrição Entrada em S p21 CIP p53 Ciclinas A/B/E-Cdk1/2 Fosforila Cdc25: marcada para Cdc25 ubiquitinação Fosforila p53 Radiação! Chk2 Fosforila Chk2 ATM/ATR Retirada de fosfato inibitório 9

10 Danos no DNA e ativação de ATM/ATR Papel da p53 na checagem de danos no DNA 10

11 Pontos de checagem e controle do ciclo celular ATM/R p53 p21 CIP Ciclina A-Cdk1 Entrada em M Ciclina B-Cdk1 Fosforilam alvos para desencadear mitose Cdc25 fosforila e inativa Cdc25, que não remove fosfato Chk1 inibitório de Cdk1 ATR Proteino-quinase que quando associada a forquilhas de replicação, fosforila Chk1 Inibe Cdk Danos extensos no DNA: p53 ativa genes que levam a apoptose Fator de transcrição Entrada em S p21 CIP p53 Ciclinas A/B/E-Cdk1/2 Fosforila Cdc25: marcada para Cdc25 ubiquitinação Fosforila p53 Radiação! Retirada de fosfato inibitório Chk2 Fosforila Chk2 quinase ATM/R Complexos Ciclinas-Cdk1 e seu papel na entrada da mitose -Fosforilação das laminas; -Fosforilação das nucleoporinas; -Fosforilação de proteína integrais da membrana nuclear interna que funcionam como âncoras das fibras de cromatina; -Fosforilação da condensina supertorsão dos filamentos de cromatina; -Fosforilação de proteínas associadas aos microtúbulos; -Fosforilação de proteínas associadas ao RE e Golgi, interrompendo o tráfego vesicular. 11

12 Complexos Ciclinas-Cdk1 e seu papel na entrada da mitose Fosforilação das laminas nucleares M-Cdk Complexos Ciclinas-Cdk1 e seu papel na entrada da mitose Ciclina B-Cdk1 Fosforilação das laminas nucleares Fragmentação do envelope nuclear Degradação das ciclina B-Cdk1 Inativação de Cdk1 Defosforilação das lâminas e remontagem do envelope 12

13 Fosforilação de proteína integrais da membrana nuclear interna que funcionam como âncoras das fibras de cromatina Lamina A Lamina B Cromatina Lamina Fosforilação da condensina supertorsão dos filamentos de cromatina CiclinaB/CdK1 13

14 Fosforilação da condensina supertorsão dos filamentos de cromatina Condensina Fosforilação da condensina supertorsão dos filamentos de cromatina Condensina 14

15 Fosforilação de proteínas associadas ao RE e Golgi, interrompendo o tráfego vesicular Fosforilação de tubulinas e proteínas associadas aos microtúbulos 15

16 Pontos de checagem e controle do ciclo celular Mad2 Inativa Cdc20 Cdc20 Ativa APC ATM/R p53 Ubiquitinação da securina e das ciclinas M por APC-Cdc20 Anáfase Anáfase p21 CIP Ciclina A-Cdk1 Entrada em M Ciclina B-Cdk1 Fosforilam alvos para desencadear mitose Cdc25 fosforila e inativa Cdc25, que não remove fosfato Chk1 inibitório de Cdk1 ATR Proteino-quinase que quando associada a forquilhas de replicação, fosforila Chk1 Inibe Cdk Danos extensos no DNA: p53 ativa genes que levam a apoptose Fator de transcrição Entrada em S p21 CIP p53 Ciclinas A/B/E-Cdk1/2 Fosforila Cdc25: marcada para Cdc25 ubiquitinação Fosforila p53 Radiação! Retirada de fosfato inibitório Chk2 Fosforila Chk2 quinase ATM/R Complexo APC e seu papel na divisão celular Cdc20: ativador de APC Cdc20 Proteína inibidora Separase inativa Securina Inibe Cdc20 Mad2** **Presente em cinetócoros não associados a microtúbulos APC inativo Coesinas APC ativo Separase ativa APC: Complexo Promotor da Anáfase Mutantes para cdc20 interrompem divisão celular em metáfase 16

17 Pontos de checagem e controle do ciclo celular ATM/R p53 Inativa Cdc20 Mad2 Cdc20 Ativa APC Ubiquitinação da securina e das ciclinas M por APC-Cdc20 Anáfase Anáfase Defosforilação Cdk1 Cdc14 Tem1 Proteína do centrossomo que ativa Cdc14 Ativada somente na correta segregação dos cromossomos p21 CIP Ciclina A-Cdk1 Entrada em M Ciclina B-Cdk1 Fosforilam alvos para desencadear mitose Cdc25 fosforila e inativa Cdc25, que não remove fosfato Chk1 inibitório de Cdk1 ATR Proteino-quinase que quando associada a forquilhas de replicação, fosforila Chk1 Inibe Cdk Danos extensos no DNA: p53 ativa genes que levam a apoptose Fator de transcrição Entrada em S p21 CIP p53 Ciclinas A/B/E-Cdk1/2 Fosforila Cdc25: marcada para Cdc25 ubiquitinação Fosforila p53 Radiação! Retirada de fosfato inibitório Chk2 Fosforila Chk2 quinase ATM/R Nomenclatura das proteínas envolvidas no controle do ciclo celular Cdc: cell division control ATM: Ataxia Telangectasia Mutant ATR: Ataxia Telangectasia-Related Tem1: Tumor endothelial marker 1 Mad2: mitotic arrest deficient 2 17

18 Atividade dos complexos ciclina-cdks ao longo do ciclo celular em vertebrados G 0 : estágio de G 1 no qual determinados tipos celulares podem permanecer temporariamente ou permanentemente Ponto de Restrição Caso a célula não receba os estímulos necessários para romper o ponto de restrição, ela entra em G 0. G 0 : estado modificado de G1 no qual o sistema de controle do ciclo está amplamente desmantelado, podendo ocorrer o desaparecimento de várias Cdks e ciclinas. 18

19 Ciclo Celular e Câncer Muitos cânceres estão relacionados a mutações nos genes Ciclina D e Cdk4 19