ETAPAS PRINCIPALES DEL CICLO CELULAR EN
EUCARIONTES
REPASO SOBRE LAS DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS Meiosis Mitosis 1a. División (Meiosis I) 2da. División (Meiosis II) Sinapsis (apareamiento de cromosomas homólogos)
ESQUEMA QUE MUESTRA EL MODELO ACTUAL DE LA REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR EN EUCARIONTES.
Rol de la fosforilación y degradación de proteinas
Cdh1, cadherin1, cell-cell adhesion glicoprotein APC, anaphase promoting complex; > 10 proteínas SCF, complejo multiproteico de poliubiquitinación y direccionamiento a proteasoma para degradación; Cdc20, Activating subunit. Proteína regulatoria. P El inhibidor es el retinoblastoma (Rb)
Cdh1 es requerido para la salida de la Mitosis y luego inactivada por la ciclina-CDK de G1 que la fosforila
REGULACIÓN DE LOS NIVELES DE CICLINA MITÓTICA
durante el ciclo (cél. embrionarias de Xenopus)
Mitosis MPF, mitosis promoting factor; Cdc14, Fosfatasa Cdh1, Caderina, Factor de especificidad que es fosforilado e inactivado por G1-CDK APC, Anafase promoting complex
CONTROL DE LOS NIVELES DE CICLINAS MEDIANTE UBIQUITINACIÓN Y DEGRADACIÓN VÍA PROTEASOMA
SCF, Iniciales de las tres proteínas (Skp1, Cullin y Fbox), que componen el Complejo que degrada ciclinas y CKI (Rb, retinoblastoma) en fase G1/S APC (anaphase-promoting complex). Degrada ciclinas de fase M. Cdc20 (cell-division cycle protein 20). Activa APC ¿Cómo ocurre la poliubiquitinación? CiclinaG1-CDK Rb
MADURACIÓN DE OVOCITOS DE XENOPUS.
La progesterona estimula la maduración de ovocitos in vitro
Primeros Experimentos realizados para identificar las moléculas involucradas en el control de la progresión del ciclo celular?
A los cuerpos polares se dirigen la mitad de los cromosomas
División cel. asimétrica 1/2 1/2 n n 2n 2n Fusión de núcleos 1er división mitótica 12 divisiones mitóticas consecutivas en el embrión
UN FACTOR DIFUSIBLE MPF (FACTOR PROMOTOR
DE MITOSIS) PROMUEVE LA MADURACIÓN MEIÓTICA
DE OVOCITOS
Sin progesterona (Experimentos realizados a principios de los ’70)
Progesterona
DESCUBRIMIENTO DE LOS GENES QUE REGULAN EL
CICLO DE DIVISION CELULAR (CDC). Mutantes de
levadura permitieron la identificación de los genes.
Cél. de Levadura mutantes, con una mutación sensible a la Temperatura (T=35 C) en un gen CDC (Cell Division Cycle, un gen que regula el ciclo celular) se transforman con una genoteca de cél. wt y se cultivan sobre placas a una T no permisiva (35 C). Las cél. captan un sólo plásmido con un sólo fragmento ADN wt. Las que crecen a 35 C han sido complementadas y
puede aislarse el gen wt CDC.
Mutación en
cdc28
sensible a temperatura
CICLO CELULAR DE Schyzosaccharomyces pombe
MUTANTES RECESIVAS Y DOMINANTES DE S. POMBE QUE PERMITIERON LA IDENTIFICACIÓN DE PROTEIN KINASAS INVOLUCRADAS EN LA REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR
Fenotipo wee (pequeñito). Entra prematuramente en Mitosis y las células hijas son más cortas.
No entra en Mitosis. Célula larga con un sólo núcleo
con cromosomas replicados
Fenotipo
DOS MUTANTES CON EFECTOS OPUESTOS SOBRE LA ACTIVIDAD MPF (factor promotor de mitosis)
REGULACIÓN de la ACTIVIDAD KINASA de MPF
(factor promotor de mitosis) en S. POMBE
Dos sitios de fosforilación en la CDK mitótica, uno inhibitorio y el otro activador (Kinasa) (Fosfatasa) (Kinasa Activadora de CDK)
LA ‘CICLINA D’ ES NECESARIA PARA EL PASAJE POR EL “PUNTO DE RESTRICCIÓN” EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS
La células de
mamíferos que están en G0 y son estimuladas a reingresar en el ciclo celular mediante el tratamiento con factores de crecimiento, deben atravesar el “punto de restricción” para poder ingresar en la fase S. La ciclina D es esencial para atravesar el “punto de restricción”. BrdU, Bromo desoxiuridina (análogo de timidina)
EXPRESIÓN de GENES de RESPUESTA TEMPRANA y TARDÍA en CÉLULAS de MAMÍFEROS TRATADAS con FACTORES de
CRECIMIENTO
Genes de respuesta temprana
codifican para FT tipo c-Fos y c-Jun que estimulan la expresión de genes de respuesta tardía. C-Fos es un proto-oncogen y se dimeriza con c-Jun para formar el FT AP-1 que activa la
expresión de genes asociados a la proliferación celular. Se une a ADN. c-Fos está en el genoma de ciertos virus oncogénicos.
Genes de respuesta tardía codifican para ciclinas D y otros FT (E2F) de la fase G1. Dependen de la síntesis de las proteinas c-FOS y c-JUN.
E2F activa genes de síntesis de ADN. Sólo lo hace cuando Rb
(retinoblastoma) está fosforilado por ciclina/CDK y no puede unir E2F.
Los inhibidores de síntesis de
proteinas impiden el descenso de la expresión de los genes de respuesta temprana y bloquean la expresión de los genes de respuesta tardía.
Factores Transcripción
DIFERENTES COMPLEJOS CICLINA-CDK QUE ACTÚAN A LO LARGO DEL CICLO CELULAR EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS
CICLO CELULAR EN MAMÍFEROS Y PUNTOS DE CONTROL
En violeta se muestran las vías y moléculas implicadas en la inhibición de la progresión del ciclo celular cuando existe una anomalía.
p53 es un supresor de tumores. Fue nombrada ‘Molécula del Año’ en 1993 por la revista Science y es llamada la ‘Molécula guardiana del genoma. P63
y p73 cumplen las mismas funciones.
FORMACIÓN DE CÉLULAS SANGUÍNEAS DIFERENCIADAS A PARTIR DE CÉLULAS MADRE HEMATOPOYÉTICAS DE LA MÉDULA OSEA
Los transplantes de médula osea representan la
utilización más exitosa de células madre que se conoce en medicina. Los estudios actuales se dirigen a ver si determinados
tratamientos de células madre las induce a diferenciarse en tipos
celulares terapeuticamente útiles. Por ej. Células madre de ratón tratadas con
inhibidores de fosfatidil inositol 3-quinasa, generan células que se aglomeran, producen insulina y tienen diferente sensibilidad a la glucosa, como las células pancreáticas. Implantadas en ratones diabéticos fueron capaces de
restablecer el crecimiento normal de los mismos.
Diferenciación CFC: CEL. FORMADORAS DE COLONIAS GRANULOCITO-MACROFAGO EOSINOFILO ERITROCITO CSF-FACTOR ESTIMULANTE DE COLONIA TNF, ‘TUMOR NECROSIS FACTOR’; TGT, ‘TRANSFORMING GROWTH FACTOR’ DIVISIÓN SIMÉTRICA DIVISIÓN ASIMÉTRICA CELULAS PRECURSORAS DIVISION ASIMETRICA INCAPACES DE AUTORENOVARSE PUEDEN AUTORENOVARSE LINFOCITOS MEGACARIOCITOS EPO, ERITROPOYETINA (HORMONA ESTIMULA FORMACION GR)
DESTINOS CELULARES EN MERISTEMAS DE PLANTAS (ARABIDOPSIS)
MBA: Meristema Brote Apical MF: Meristema Floral
ZP: Zona Periférica, cél. rápida división Rib: Estructuras Centrales de Brotes ZC: Zona central, cél. división lenta,
proveen cél. a ZP y Rib L1 y L2: Capas de Células Meristema del brote apical, produce brotes, hojas y meristemas Meristema del brote apical, diferentes destinos de las células Las capas de células L1 y L2 provienen de una única célula precursora
CARACTERÍSTICAS DE LA MUERTE CELULAR EN ANIMALES. APOPTOSIS
REGULACIÓN DE LA INDUCCIÓN Y LA REPRESIÓN DE LA MUERTE CELULAR APOPTÓTICA
Caspasas: Proteasas que tienen residuo cisteína en sitio catalíco y actúan sobre un residuo aspártico en la proteína blanco que va a cortar (cisteinil-aspartato proteasas)
A P O P T O S I S N O A P O P T O S I S Proteinas antiapoptoticas Proteina proapoptotica Bad fosforilado libera Bcl-2 para que inhiba Bax. Prot. adaptadora
Bases Genéticas del Cáncer: Oncogén
• Es cualquier gen que codifica una proteína capaz de
transformar células en cultivo o inducir cáncer en los
animales.
• De los numerosos oncogenes conocidos, en su mayoría
derivan de genes celulares normales (protooncogenes)
• Por lo general los protooncogenes codifican moléculas
estimulantes del crecimiento y sus receptores, proteínas
antiapoptóticas y factores de transcripción.
• La conversión o activación de un protooncogén a un oncogén
generalmente involucra una mutación con ganancia de
función.
1.- Mutaciones puntuales
• Es decir, cambio en un único par de bases en un protooncogén
que deriva en un producto proteico activo en forma constitutiva.
• Fusiona dos genes juntos para producir un gen híbrido que
codifica una proteína quimérica cuya actividad es a menudo
constitutiva. Puede ubicar un gen regulador del crecimiento bajo
el control de un promotor diferente que causa la expresión
inadecuada del gen.
2.- Traslocación Cromosómica
3.- Amplificación
• Replicación anormal del ADN.
Se trata de la amplificación de un segmento de ADN que incluye
un protooncogén, de manera que existan numerosas copias, lo
que conduce a la sobreproducción de la proteína codificada
Genes supresores de tumores
1.
Proteínas intracelulares que regulan o inhiben la
progresión del ciclo celular a través de un estadio
específico del ciclo (ej. RB).
2.
Receptores o transductores de señales para
hormonas secretadas o señales de desarrollo que
inhiben la proliferación celular (ej.: La Citokina
‘Transforming Growth Factor’ –TGFBeta-)
3. Proteínas de control en puntos clave que detienen el
ciclo celular si el ADN está dañado o los
cromosomas son anómalos (p53)
4. Proteínas que estimulan la apoptosis.
CAMBIOS EN LAS CÉLULAS QUE GENERAN CANCER
Ej: Proteína G acoplada a receptores
“Telomerase activation by genomic rearrangements in high-risk
neuroblastoma”. Nature, Octubre 2015.
En varios
neuroblastomas se encontró que un rearreglo genético
resulta en una actividad sostenida y constitutiva de la Telomerasa (TR).
Mutaciones en G-Protein (trimeric G-binding proteins)
lleva a insensibilidad a señales de anti-crecimiento
Activation of K-channels and adenylate cyclase by
VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor): central para la angiogénesis. Angiogénesis (desarrollo de nuevos vasos sanguíneos a partir de células
endoteliales). Es un proceso esencial para el desarrollo de los tumores.
Terapias dirigidas a neutralizar VEGF tienen eficiencia clínica variable. En muchos casos los tumores reinician el crecimiento después de un cierto tiempo, debido a la activación de vías compensatorias que restablecen la angiogénesis.
VEGF receptor Downstream signals VEGF: Vascular Endothelial Growth Factor
VGEF desencadena múltiples señales río abajo
que promueven la angiogénesis
Tumor cell
VEGF
Metástasis Vascularización
Regresión de la vasculatura Retracción de células tumorales Galectina 1 (Gal1) promueve la progresión de tumores a través de mecanismos que conducen al escape inmunológico y metástasis (Dr. Gabriel Rabinovich, UBA). Gal1 está regulada por hipoxia y controla:
- señalización de células endoteliales - tráfico del receptor de VEGF
Bases de la METÁSTASIS en órganos específicos. Las células cancerosas preparan de forma remota sitios distantes de propagación del tumor de una manera específica de
órgano, mediante la búsqueda de vesículas extracelulares específicas de órganos. EXOSOMAS son vesículas extracelulares involucradas en la preparación de zonas remotas para la colonización
de células cancerosas, en un proceso llamado: ‘Premetastatic niche formation’.
Nature, Octubre 2015
EXOSOMAS son vesículas que
transportan proteínas, lípidos y ácidos nucleicos en su interior. Los exosomas derivados de un tumor primario llevan en su superficie DIFERENTES
INTEGRINAS que promueven la adhesión de las células
cancerosas en distintos tejidos. Así, Exosomas con una
combinación de integrinas α6β4 interactúa preferencialmente con células del pulmón, mientras que la combinación αvβ5 dirige los Exosomas al hígado. El contenido de los exosomas se libera en el sitio destino y condiciona las células para la metástasis. Por lo tanto los exosomas promueven la metástasis específica de tejido.
Integrinas
Contiene una mezcla de diferentes tipos de células cancerosas.
Siete (7) TIPOS de PROTEÍNAS INVOLUCRADAS en el CONTROL del CRECIMIENTO y la PROLIFERACIÓN CELULAR
La alteración de la expresión o
estructura de estos 7 tipos diferentes de proteinas (I a VII), puede conducir al cancer.
DESARROLLO y METASTASIS del CANCER COLORRECTAL en HUMANOS y su BASE GENÉTICA
Una sóla cel. Epitetial del intestino pierde el gen APC y comienza a dividirse y forma el tumor benigno o pólipo. ¿Cómo podría definirse al gen APC? ‘gen supresor de tumores’
La activacion del oncogén K-Ras (GTPasa) y la pérdida de dos genes supresores de tumores, uno
cercano a la región DCC del cromosoma 18 y el otro p53
determinan la conversión a tumor maligno, ahora con 4 mutaciones. Algunas células de las que se dividen activamente pueden pasar al torrente sanguineo y producir metastasis en otros sitios.
