Control del ciclo celular. Ciclinas y sus quinasas. Puntos de control. Genes supresores de tumor y proto-oncogenes. Mitosis y meiosis. Gamotegénesis. PERSPECTIVA HUMANA: Descontrol del ciclo celular y cáncer. Fallas en la gametogénesis y fertilidad 

1. BASES CELULARES DE LAS ENFERMEDADES GENÉTICAS EN HUMANOS
Unidad 3.- CICLO CELULAR
Control del ciclo celular. Ciclinas y sus quinasas. Puntos de control. Genes
supresores de tumor y proto-oncogenes. Mitosis y meiosis.
Gamotegénesis. PERSPECTIVA HUMANA: Descontrol del ciclo celular y
cáncer. Fallas en la gametogénesis y fertilidad (6 horas)
Profa. Antonietta Porco
Laboratorio de Genética Molecular Humana B
USB
Correo electrónico: aporco@usb.ve

2. Ciclo celular y su control

3. Todos los organismos vivos son producto de repetidos ciclos de crecimiento y
división celular, desde que comenzó la vida en al tierra

5. La Función básica del ciclo celular es duplicar el ADN de los cromosomas de manera
exacta y segregar las copias en forma precisa.
La duplicación Fase S (10-12 horas)
División Fase M (mitosis) (< 1 hora)
La división celular en eucariotas vista bajo el microscopio

6. Muchas celular requieren más tiempo para crecer y duplicar su masa de proteínas y
organelos. Existen espacios de tiempo (Gaps) entre la fase M y S (G1) y entre la S y
M (G2)
Ciclo celular: 4 fases
1h
G0
23- 24 h

7. Control es importante:
El genoma debe replicarse una vez antes de la mitosis y la mitosis deben finalizar antes de
la siguiente replicación

8. El ciclo celular y su control ha sido estudiando comúnmente en:
Levaduras Mutantes cds (cell division cycle)
Embriones de rana Huevos fertilizados
Células de mamíferos en cultivo Líneas celulares inmortales

9. Control del ciclo celular
1980 Identificación de proteínas claves
Sistema de control permite la ocurrencia de los pasos
secuenciales durante el proceso:
 Replicación del DNA
 Mitosis
 Citoquinesis
Control central que
dispara cada proceso
secuencialmente
oEl conjunto de procesos que ocurren durante el ciclo celular llevan
un orden y supervisión estrictos.
oSeñales provenientes del medio y algunos controladores dentro de
la célula, se encargan de dirigir el progreso de ésta a través de las
distintas fases del ciclo celular.
oEntonces hablamos de que hay una regulación extracelular y una
regulación intracelular.

10. Puntos de control
del ciclo celular
Señales negativas controlan el ciclo
Mutaciones eliminan el control
El control no es esencial para la
progresión del ciclo

11. Proteínas quinasas
cíclicamente activadas
Quinasas dependientes de ciclinas (Cdk)
Permiten la fosforilación de proteínas
intracelulares que inician o regulan los
principales eventos del ciclo celular:
• Replicación
• Mitosis
• Citoquinesis
Ciclinas controlan
actividad de cdk
Sin las ciclinas carecen
de actividad de quinasa

12. En todas las células eucariotas se requieren tres clases de ciclinas
Vertebrados Ciclina D en G1

13. En todas las células eucariotas se requieren tres clases de ciclinas
Ciclinas G1/S: se unen al Cdks al final de G1 y promueve la
replicación del DNA
Ciclinas S: se unen a las Cdks durante la fase S y son requeridas
para la replicación
Ciclinas M: Promueven la mitosis
En algunas células existen las ciclinas G1, las cuales promueven
el paso del punto de restricción G1
En levaduras, una única Cdk se une a todas las clases de ciclinas

14. La cdk fosforila aminoácidos específicos de algunas
proteínas, pero sólo si esta unida a una ciclina. Se
conocen 6 distintas combinaciones de cdk-ciclina que
actúan en tiempos específicos durante el ciclo

15. Expresión diferencial de ciclinas en las distintas fases del ciclo.

16. ¿Cómo los diferentes complejos ciclina-Cdk regulan los diferentes eventos del ciclo celular?
Activación de la Cdk por unión a su ciclina y fosforilación de una Treonina de por una CAK

17. Los niveles de ciclina determinan la actividad de Cdk durante el ciclo celular, sin
embargo pueden operar otros mecanismos para afinar el control para que sólo
ocurra la activación en el momento preciso
La actividad del complejo ciclina-Cdk puede ser
inhibido por fosforilación (Mitosis) También puede ser regulado pór unión de
inhibidores (CKIs) (G1 y S)

18. Proteolisis de las ciclinas y CDKs
SCF constitutivamente activa
APC activada al final de la mitosis
La actividad Cdk también puede ser
modulada mediante la alteración de su
localización y /o la accesibilidad a los
sustratos, aunque estos mecanismos de
regulación están menos caracterizados

19. Punto de restricción
Señales extracelulares disparan la progresión de G1 a S (inducen ciclina/cdk)
El punto de restricción se encuentra casi al final de G1 se conoce así puesto que si la
célula lo pasa se encuentra “comprometida” irreversiblemente a entrar
al ciclo celular, independientemente de lo que suceda en el exterior
Debe remover los impedimentos negativos para progresar a S
p16 (INK4), se encarga de inhibir a los
complejos cdk4, 6 –ciclina D (G1- Cdk).
La acción de la p16 tiene que ver con el
medio extracelular, pues se sabe que si no
existen suficientes señales del exterior
(mitógenos, factores de crecimiento,
nutrientes, etc.)
p16 tiende a acumularse, por lo que se hace
muy activo.

20. El control de la progresión de G1 y la iniciación de S es interrumpido en células con cáncer
La actividad de Cdk de Mitosis en G1 es suprimida por activación de Hct1 (Cdh1) y la de los
complejos G1/S y S por la acumulación de CKI (p27 en mamíferos). Complejo G1-Cdk inhibe
p27 y a su vez G1/S fosforila p27 y Hct1 y se degradan. Entran en S y comienza a acumularse
complejo M E2Festá controlada por Rb. G1-Cdk fosforila Rb y lo inactiva.
fosforila a inhibidor p27 3 Aumenta mucho*
* Transitorio porque marca su propia ciclina para ubiquitinización
1 fosforila a Rb
4
2 5
Rb fue identificada en cáncer en niños (retinoblastoma. Pérdida de ambos
alelos de Rb)

21. E G1 complex secuestra p27 y libera
G1/complex y este último
fosforila P27 y es degradado
G1/S ciclina Cdk complex
G1/S ciclina Cdk complex
También inhibe S complex

23. Eventos del control intracelular del ciclo celular
DNA debe replicarse con exactitud y sólo una vez
Evidencias de la regulación de la fase S: existen factores en S que hacen que células en G1 pasen a
esa fase, pero una vez que se ha completado (G2) no se vuelve a replicar. Es requerida la mitosis
para que pueda volver a S

24. Control del inicio de la replicación
Complejo proteico que se une al origen (ORC)
Cdc6 Durante el ciclo
Cdc6 Inicio de G1
Cdc6 es requerido para que se unan las
proteínas Mcm y se forme el complejo pre-
replicativo
Complejo S-Cdk se activa al final de G1 y promueve
fosforilación de Cdc6 la cual es degradada
(ubiquitinización por SCF). Ello previene la unión a
otro origen.
La fosforilación de ORC ocurre por otra quinasa con
colaboración de S-Cdk
S-Cdk durante G2 y M temprano evitando inicio de
replicación hasta que finalice S.
M-Cdk también fosforila a Cdc6

26. Activación de M-Cdk dispara entrada en la Mitosis
M-ciclina es constante a través del ciclo celular en incrementa durante G2 y M conllevando a la
acumulación de M-Cdk, pero es inactivada por Wee1
En G2 cuando está abundante el complejo ocurre su activación por la fosfatasa Cdc25. M-Cdk fosforilada
inactiva y activa fosforilan a Cdc25.M-Cdk fosforilada activa también inhibe a Wee1.

27. La replicación incompleta bloquea la entrada en la Mitosis
Una señal negativa, iniciada por la replicación incompleta de los cromosomas,
activa una proteína quinasa que inhibe a cdc25

28. La separación de cromátidas hermanas es iniciada por proteólisis
El complejo que promueve anafase (APC) promueve destrucción de proteínas
reguladoras de la mitosis y dispara la anafase

30. Final de mitosis se da por inactivación de M-Cdk
APC-Cdc20 no sólo conlleva a anafase
sino también a la finalización de la
mitosis

31. Expresión diferencial de ciclinas en las distintas fases del ciclo.

32. Al final de la mitosis la ciclina M es
eliminada. En G1 la M-ciclina se mantiene
bajo por el complejo APC-Hct1, que
promueve su degradación

33. En levaduras: Proteína Sic (CKI) se une e inactiva M-Cdk al final de M y principio de G1
En G1 se acumulan ciclinas G1 y en consecuencia G1-cdk (señales extracelulares)
Se dispara la transcripción de ciclina G1/Sy G1IS-Cdk
p27

34. Daños en cromosomas evitan progresión del
ciclo celular 2 puntos de control, al final de G1 y
al final de G2.
Daños en cromosomas en G2 envía señales
para que se fosforile e inacttve cdc25
Daños en cromosomas en G1, se activa p53 por
fosforilación. La falta de este control conlleva a
cáncer

36. Mitosis y Meiosis

37. : Es la división nuclear (cariocinesis) asociada a la
división de la células somáticas.

41. La fosforilación de proteínas disparan los cambios morfológicos durante esta fase del ciclo celular
Se condensan los cromosomas, la membrana nuclear se rompe, el retículo endoplasmático y el aparato de
Golgi se fragmentan, la célula pierde la capacidad de adherencia a otras células y la matriz extracelular y el
citoesqueleto se transforma para producir los movimientos altamente organizados que segregan los
cromosomas y promueven la partición la célula

43. La primera manifestación visible de una fase M inminente es una compactación
progresiva de la cromatina dispersa en la interfase, en los cromosomas. Esto
acompañado por la fosforilación extensa de moléculas de histona H1

47. Interacción entre microtúbulos de polaridad opuesta

55. : Divisiones nucleares
(cariocinesis) de las células destinadas a
producir gametos (meiocitos). Ocurren dos
divisiones del núcleo (meiosis I y meiosis II),
por lo que cada célula que se produce tendrá
reducida la carga genética a la mitad-

56. Profase I

70. Gametogénesis

71. Gametogénesis
Gametogénesis:
proceso mediante el
cual de forman los
gametos

72. Gametogénesis
Espermatogénesis

73. Gametogénesis
Oogénesis

74. Gametogénesis

75. …Replicación de los cromosomas.
Técnicas de estudio de los cromosomas
humanos; nomenclatura…