Ciclo Celular: Períodos e Controle do Ciclo de Vida Celular

Leia este artigo para aprender sobre os períodos e controle do ciclo de vida da célula!

O ciclo celular (Howard e Pelc, 1953) é uma série de mudanças que ocorrem em uma célula recém-formada que envolve seu crescimento e divisão para formar duas células filhas.

Consiste em dois estados, uma fase I em crescimento não dividida ou interfase e uma fase M ou fase mitótica de divisão curta. A interfase é uma série de mudanças que ocorrem em uma célula recém-formada e seu núcleo antes de se tornar novamente capaz de se dividir. Portanto, também é chamado de inter-mitose. A interfase não pode ser listada como um estágio da mitose.

É um momento crítico em termos de preparação para a divisão da célula em que durante esta fase ocorre a duplicação de cromossomos em células mitóticas e duplicação do tamanho da célula. A interfase ocupa o tempo entre o fim da telófase e o começo da próxima prófase. A duração da interfase varia de organismo para organismo e ocupa 75-90% do tempo total de geração.

Períodos do Ciclo Celular:

O ciclo celular é dividido em quatro períodos: G ₁, S, G ₂ e mitose. Com base nas atividades sintéticas, a interfase é dividida em três sub-etapas; Gj, S e G ₂ (G significa crescimento e S, síntese).

1. fase G ₁ :

G de interfase varia em comprimento de tempo ocupando 25 a 50% do tempo de interfase. G ₁ é o intervalo de tempo entre o final da mitose e o início da síntese de DNA (fase S). É o período mais variável; dependendo das condições fisiológicas das células, pode durar dias, meses ou anos. As células que param de proliferar ficam presas em um ponto específico de G1 e permanecem retiradas do ciclo celular no estado G1.

O ponto mais importante na regulação da proliferação celular ocorre durante G, quando a decisão crucial de se a célula passa por um novo ciclo de divisão ou entra no estado G ₀ é tomada, mas como isso é alcançado não é conhecido. G _{: o} subestágio é marcado por várias atividades em preparação para a fase S e inclui a síntese e organização dos substratos e enzimas necessárias para a síntese de DNA. Portanto, G é marcado pela síntese de RNA e proteína.

2. S-fase:

É o período da síntese de DNA. Os cromossomos replicados descobrem isso (suas moléculas de DNA funcionam como molde e formam cópias de carbono. O conteúdo de DNA duplica e um conjunto duplicado de genes é formado. Junto com a replicação de DNAs, novas fibras de cromatina são formadas, mas permanecem ligadas em pares.

Como as fibras da cromatina são cromossomos alongados, cada cromossomo passa a ter duas cromátides irmãs que permanecem ligadas ao centrômero. As células da fase S contêm fatores que induzem a síntese de DNA. As histonas são sintetizadas durante a fase S, período durante o qual elas se associam ao DNA recém-replicado.

O sub-estágio tem uma duração relativamente constante entre células similares de uma espécie, ocupando 35 a 40% do tempo de interfase.

3. G ₂ -fase:

Esta fase segue a síntese de DNA e precede a mitose (M). Caracteriza-se frequentemente por um volume nuclear aumentado e em média; a duração do G ₂ é semelhante à da mitose, 1-4 horas. Mais significativamente, o G2 é o tempo durante o qual ocorrem determinados eventos metabólicos e organizacionais que são pré-requisitos para a mitose.

Durante esta fase, as proteínas necessárias para a formação das fibras do fuso são sintetizadas. No início do G2, os ribossomos são sintetizados e estes são reservados para o ciclo celular subsequente. RNA mensageiro (mRNA) também é feito em G ₂ .

Antes da síntese de DNA (em G), cada cromossomo geralmente aparece como uma fita simples e, portanto, o valor do DNA é 2C, mas após S, em G2 o cromossomo aparece como duas cromátides encalhadas e o conteúdo de DNA tem um valor de 4C.

Durante o estágio S, o conteúdo de DNA tem um valor de 4C. Quando a mitose ocorre, o valor do DNA é restaurado para o valor de 2C ou, se ocorrer a meiose, cada produto terá uma constante de DNA de 1C. A síntese de RNA ocorre em toda a interfase, ao contrário da síntese de DNA, que ocorre apenas durante a fase S. A síntese de RNA é deprimida em dois períodos, durante a fase S e a fase M.

Controle do Ciclo Celular:

1. Pontos de verificação e sua regulamentação:

O início de um ciclo de divisão celular requer a presença de fatores de crescimento extracelular, ou mitogênios na ausência dos quais as células se retiram do ciclo celular em G1 e entram na fase de repouso G0. O ponto em G ₁ no qual a informação sobre o ambiente da célula é avaliada, e a célula decide se entrar em outro ciclo de divisão é chamado de ponto de restrição (ou ponto R). Células famintas de mitógenos antes de atingir o ponto R voltam a entrar em G ₀ e a falha 10 sofre divisão celular.

Células que estão famintas de mitógenos após passar pelo ponto R continuam através do ciclo celular para completar a divisão celular antes de entrar em G ₀ . Na maioria dos tipos de células, o ponto R ocorre algumas horas após a mitose. O ponto R é de importância crucial para entender o comprometimento das células com o ciclo de divisão celular. O intervalo em G, entre a mitose e o ponto R, é o período em que múltiplos sinais coincidem e interagem para determinar o destino da célula.

As partes do ciclo celular, como o ponto R, onde o processo pode ser interrompido, são conhecidas como checkpoints. Os pontos de verificação operam durante as fases da lacuna. Estes asseguram que a célula é competente para sofrer um novo ciclo de replicação do DNA (no ponto R em G, fase) e que a replicação do DNA foi completada com sucesso antes da divisão celular (ponto de verificação da fase G2).

2. Ciclinas e quinases dependentes de ciclina:

Um dos principais mecanismos para o controle da progressão do ciclo celular é a regulação da fosforilação da proteína. Isto é controlado por proteínas quinases específicas constituídas por uma subunidade reguladora e uma subunidade catalítica. As subunidades reguladoras são chamadas de ciclinas e as subunidades catalíticas são chamadas quinases dependentes de ciclina (CDKs).

As CDKs não têm atividade catalítica a menos que estejam associadas a uma ciclina e cada uma pode se associar a mais de um tipo de ciclina. A CDK e a ciclina presentes em um complexo específico de CDK-ciclina determinam conjuntamente quais proteínas-alvo são fosforiladas pela proteína quinase.

Existem três classes diferentes de complexos ciclina-CDK, que estão associados às fases G ₁, S ou M do ciclo celular.

(i) Os complexos G1 CDK preparam a célula para a fase S, ativando os fatores de transcrição que causam a expressão das enzimas necessárias para a síntese de DNA e os genes que codificam os complexos CDK da fase S.

(ii) Os complexos CDK da fase S estimulam o aparecimento de síntese organizada de DNA. A maquinaria garante que cada cromossomo seja replicado apenas uma vez.

(iii) Os complexos mitóticos de CDK induzem a condensação cromossómica e ordenam a separação dos cromossomas nas duas células filhas.

A atividade dos complexos CDK é regulada de três maneiras:

(i) Pelo controle da transcrição das subunidades do complexo CDK.

(ii) por inibidores que reduzem a atividade dos complexos CDK. Por exemplo, os complexos COK mitóticos são sintetizados na fase S e G., mas sua atividade é reprimida até a síntese do DNA estar completa.

(iii) Por proteólise organizada dos complexos de CDK em um estágio definido no ciclo celular, onde eles não são mais necessários.

3. Regulamentação por E2F e Rb:

A progressão do ciclo celular através de G. e na fase S é em parte regulada pela ativação (e em alguns casos inibição) da transcrição gênica, enquanto a progressão através das fases posteriores do ciclo celular parece ser regulada principalmente por mecanismos pós-transcricionais. A passagem pelo ponto chave G ₁ R depende criticamente da ativação de um fator de transcrição, E2F.

E2F estimula a transcrição e expressão de genes que codificam proteínas necessárias para a replicação do DNA e síntese de desoxiribo-nucleotídeo, bem como para ciclinas e CDKs necessários em fases posteriores do ciclo celular. A actividade de E2F �inibida pela liga�o da prote�a Rb (a prote�a supressora de tumor de retinoblastoma e prote�as relacionadas).

Quando o Rb é hipofosforilado (sub-fosforilado) a atividade de E2F é inibida. A fosforilao de Rb por complexos de ciclina-CDK durante a fase G1 central e tardia liberta E2F de modo a poder activar a transcrio.

4. Ativação e inibição do ciclo celular:

Pequenas proteínas inibidoras podem retardar a progressão do ciclo celular por repressão da atividade dos complexos ciclina-CDK. Existem duas classes destes inibidores, proteínas CIP e proteínas INK4.