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ciclo celular

Ciclo celular

El ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos que culmina con el crecimiento de la célula y la división en dos células hijas.  Las células que no están en división no se consideran que estén en el ciclo celular. Las etapas, mostradas a la izquierda, son G1-S-G2-M. El estado G1 quiere decir “GAP 1″(Intervalo 1). El estado S representa “Síntesis”. Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN. El estado G2 representa “GAP 2″(Intervalo 2). El estado M representa “mitosis”, y es cuando ocurre la división nuclear (los cromosomas se separan) y citoplasmática (citocinesis).
ciclo celular
En el control de la división celular intervienen dos tipos de moléculas:
 

  • Ciclinas: llamadas así porque alternan períodos de síntesis con períodos de degradación.
  • Quinasas dependientes de ciclinas (CdK): actúan cuando son activadas por la ciclinas fosforilando moléculas cruciales para la división celular. En los seres superiores se identificaron dos principales: cdc2 (cell division cicle) y cdk2.

 
Para que la célula abandone la fase G1 e ingrese a la fase S, es decir inicie la replicación del ADN, la ciclina G1 aumenta su concentración a partir del punto R y activa la quinasa cdk2. A partir de este momento ambas moléculas proteicas conforman un factor promotor de replicación (FPR) que activa la síntesis del ADN. Cuando la concentración de ciclina decrece la cdk2 se libera y el complejo FPR se desactiva. Los niveles de cdk2 son constantes todo el ciclo.
 
Superada la fase G2, se activa el inicio de la mitosis. Al final de la G2 aumenta la concentración de ciclina mitótica y al alcanzar una determinada concentración se une a la cdc2 componiendo el factor promotor de la mitosis(FPM) que se encarga de fosforilar proteínas con funciones esenciales durante la mitosis. Cuando todos los cinetocoros se han ligado a las fibras del huso se desactiva este complejo.
ciclinas
Un instante crucial del ciclo es el que ocurre en el punto R (por restrictivo) de la fase G1 momento en el cual la célula decide si debe o no avanzar en la prosecución del ciclo. La “llave” de este paso es un conmutador molecular que pasa de “apagado” a “encendido”.
 

  • Las ciclinas Cy D aumentan su nivel.
  • A medida que sube el nivel de las ciclinas, las mismas se combinan con quinasas dependientes de ciclinas (es decir enzimas fosforilantes cuya actividad depende de los niveles de ciclinas).
  • Las quinasas activas transfieren fosfatos del ATP a la proteína pRB (el “freno” del ciclo celular).
  • Si la pRB no esta fosforilada “secuestra” (es decir permanece unida) a otras proteínas claves para la prosecución del ciclo: los factores de transcripción, en otras palabras, mantiene la llave en “apagado”.
  • Cuando el complejo ciclina-quinasa añade suficientes fosfatos a la pRB, la misma libera los factores de transcripción que actúan sobre los genes.
  • Los genes estimulados producen proteínas necesarias para que avance el ciclo celular.

 
En los vertebrados el franqueo del punto R está regulado por los factores de crecimiento que se unen a los receptores de la superficie celular. Esto produce una “cascada” de reacciones destinadas a activar quinasas mitogénicas que migran al núcleo y fosforilan las proteínas. Estas últimas, que controlan los genes de proteínas (valga la redundancia) implicadas en la división celular (ciclinas), son las que desencadenan la mitosis.
 
Un importante regulador del ciclo celular lo constituye una proteína  denominado p53, la cual por un lado ejerce un control de tipo negativo frenando la división a nivel de G1, antes de punto R. Esta proteína es sintetizada por la propia célula en respuesta a la aparición de alteraciones del ADN, se origina en el gen p53 perteneciente a la categoría de genes supresores de tumores.
 
La p53 hace que se expresen otros genes de proteínas reguladoras como los p21 y p16 que bloquean la actividad de la cdk2. Las células, al no replicar su ADN se estabilizan en la fase G1. Si el ADN replicado tiene un daño peligroso para las células hijas, la proteína p53 se encarga de la muerte celular o apoptosis (muerte celular programada).
 
Existen otras importantes proteínas reguladoras de la proliferación celular, una de ellas es la Rb (por el tumor de retina denominado retinoblastoma) deriva del gen Rb, que también es supresor de tumores.
Por otra parte, diversas proteínas reprimen el ciclo al actuar como inhibidores.
 

  • Las proteínas p15 y p16 bloquean la actividad del complejo CDK-ciclina D (recuerde que esta quinasa en su forma activa activa la pRB) e impiden que el ciclo progrese de G1 a S.
  • Otro inhibidor de CDK, la proteína p21 actúa a lo largo de todo el ciclo celular. Entre sus múltiples efectos pueden mencionarse: control de la integridad del ADN, terminación correcta de las diferentes fase del ciclo, detención del “crecimiento celular” (duplicación celular) o senescencia, puesta en marcha del suicidio celular o apoptosis, cuando existe daño en el ADN o los sistemas de control se desregulan.

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