ETAPAS PRINCIPALES DEL CICLO CELULAR EN EUCARIONTES Mitosis REPASO SOBRE LAS DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS Mitosis Meiosis Sinapsis (apareamiento de cromosomas homologos) 1a. División 2da. división ESQUEMA QUE MUESTRA EL MODELO ACTUAL DE LA REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR EN EUCARIONTES. Rol de la fosforilación y degradación de proteinas APC, anaphase promoting complex; > 10 proteínas SCF, complejo multiproteico de poliubiquitinación y direccionamiento a proteasoma para degradación; Cdc20, Activating subunit. Proteína regulatoria. P REGULACIÓN DE LOS NIVELES DE CICLINA MITÓTICA durante el ciclo (cél. embrionarias de Xenopus) Mitosis MPF, mitosis promoting factor; Cdc14, Fosfatasa Cdh1, Factor de especificidad que, se fosforila e inactiva por G1-CDK APC, Anafase promoting complex CONTROL DE LOS NIVELES DE CICLINAS MEDIANTE UBIQUITINACIÓN Y DEGRADACIÓN VÍA PROTEASOMA SCF Complejo que degrada ciclinas y CKI en fase G1/S (iniciales de las tres proteínas que lo componen). APC (anaphasepromoting complex). Degrada ciclinas de fase M. Cdc20 (celldivision cycle protein 20). Activa APC ¿Cómo funciona la poliubiquitinación? Qué Experimentos se realizaron para identificar las moléculas involucradas en el control de la progresión del ciclo celular? MADURACIÓN DE OVOCITOS DE XENOPUS. La progesterona estimula la maduración de ovocitos in vitro A los cuerpos polares se dirigen la mitad de los cromosomas División cel. asimétrica 1er división mitótica 1/2 1/2 n Fusión de núcleos 2n 2n n 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) Sin progesterona 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 T 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. CICLO CELULAR DE Schyzosaccharomyces pombe (S. pombe) MUTANTES RECESIVAS Y DOMINANTES DE S. POMBE QUE PERMITIERON LA IDENTIFICACION DE PROTEIN KINASAS INVOLUCRADAS EN LA REGULACION DEL CICLO CELULAR Fenotipo CDC, ciclo de división celular No entra en Mitosis. Célula larga con un sólo núcleo con cromosomas replicados Fenotipo wee. Entra prematuramente en Mitosis y las células hijas son más cortas. DOS MUTANTES CON EFECTOS OPUESTOS SOBRE LA ACTIVIDAD MPF (factor promotor de mitosis) Cdc25 estimula MPF y Wee1 inhibe la actividad de MPF. REGULACION DE LA ACTIVIDAD KINASA DE MPF 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. Factores Transcripción Ciclinas D y E2F 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. 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 denotan 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. Diferenciación 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. CSF-FACTOR ESTIMULANTE DE COLONIA CELULAS PRECURSORAS CFC: CEL. FORMADORAS DE COLONIAS GRANULOCITOMACROFAGO DIVISIÓN ASIMÉTRICA EOSINOFILO DIVISIÓN SIMÉTRICA ERITROCITO DIVISION ASIMETRICA PUEDEN AUTORENOVARSE INCAPACES DE AUTORENOVARSE TNF, TUMOR NECROSIS FACTOR; TGT, TRANSFROMING GROWTH FACTOR DESTINOS CELULARES EN MERISTEMAS DE PLANTAS (ARABIDOPSIS) MBA: Meristema Brote Apical 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 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 CARACTERÍSTICAS DE LA MUERTE CELULAR EN ANIMALES MECANISMOS MOLECULARES INVOLUCRADOS EN LA INDUCCIÓN Y REPRESIÓN DE LA MUERTE CELULAR N O A P O P T O S I S Proteina proapoptotica Proteinas antiapoptoticas Proteina proapoptotica Bad fosforilado libera Bcl-2 para que inhiba Bax. A P O P T O S I S CAMBIOS EN LAS CÉLULAS QUE GENERAN 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. PROTEINAS QUE ESTÁN 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.