Ciclo celular: Etapas y Regulación

2. Introducción
Para que los organismos puedan reproducirse, crecer,
madurar, mantenerse en funcionamiento, etc.; requieren
de la producción de nuevas células.
La Teoría Celular indica:
“Las células provienen
exclusivamente de células
preexistentes.”
Representación de células en división

3. Ciclo Celular
Proceso desarrollado en una serie de etapas ordenadas y
definidas en el que se desarrolla la división celular.
 División Celular: proceso a través del cual se producen
células nuevas a partir de células preexistentes.
Algunos tipos de división celular: a)Bipartición o fisión binaria, b) Gemación y c) Mitosis
a b c

4. Etapas del Ciclo Celular
1)Interfase
a)Fase G1
b)Fase S
c)Fase G2
2)Fase M
a)Mitosis
b)Citocinesis
*Algunos tipos de células pueden ingresar después de la fase G1 a una fase
denominada G0, en la cual las células entran a un estado de reposo.
Esquema de las etapas del ciclo celular

5. Control del Ciclo Celular
La información sobre la terminación de eventos y señales
del entorno pueden provocar que se detenga el ciclo.
Etapas del ciclo celular y tres de los puntos de control de
importancia.

6. Proteínas Cdk
Cinasas dependientes de ciclinas: son proteínas cuya
actividad aumenta y disminuye durante el ciclo;
provocando cambios en la fosforilación de proteínas
intracelulares que inician o regulan acontecimientos del
ciclo celular.
Complejo Cdk-ciclina
Sus niveles son siempre
constantes pero:
Estas solo están activas
cuando interactúan con
otras proteínas
denominadas ciclinas.

7. Cdk Identificadas
Fuente: Shuhui Lim, and Philipp Kaldis Development 2013;140:3079-3093cc

8. Clases de Ciclinas
1.- Ciclinas G1/S
Ayudan a desencadenar la progresión a través del lnicio.
Sus niveles descienden en la fase S.
2. Ciclinas S
Ayudan a estimular la duplicación de los cromosomas.
3. Ciclinas M
Estimulan la entrada en la mitosis.
Concentraciones de ciclinas durante el ciclo celular

10. Ciclinas Identificadas
vFuente: Shuhui Lim, and Philipp Kaldis Development 2013;140:3079-3093cc

11. Activación de Cinasas
 Estados de las enzimas cinasas
A)Inactivo: Sitio activo bloqueado por la región T-loop de la enzima.
B)Parcialmente activa: La unión de la ciclina causa el retiro de T-lopp
del sitio activo.
C)Activo: CAK fosforila un residuo de treonina de T-loop , cambia su
estructura y permite unión mejor de la proteína y el substrato.

12. “Frenos” y “Aceleradores” de
Cinasas
 Unión de ciclina
 Estado de fosforilación de Cdk
 Inhibidores de Cdk
 Proteólisis Controlada
 Localización subcelular

13. Inhibición de las Cdk
Inhibición por Fosforilación
 Proteína quinasa Wee1
Fosforila dos
aminoácidos situados
sobre el sitio activo de la
quinasa .
Su contraparte es la
proteína Cdc25
Inhibición por Proteínas
 Proteínas inhibidoras de
Cdk (CKI)
Fundamentalmente se
utilizan en las primeras
etapas del ciclo.
Algunas proteínas inhibidoras de cinasas
Regulación por fosforilación

14. Control por Proteólisis Cíclica
Este mecanismo se utiliza en la transición de metafase a
anafase.
El regulador clave es el complejo promotor de la anafase o
ciclosoma (APC/C). Este transfiere múltiples copias de
ubiquitina a proteínas diana, para provocar su degradación.
Acción de APC/C durante el ciclo celular

15. Otro mecanismo de control por proteólisis es el uso del
complejo SCF que ubiquitiniza ciertas proteínas CKI a
finales de G1 y facilita el control de la activación de
Cdk-S y la replicación del DNA.
Control de las proteólisis por SCF

16. Principales Proteínas
Reguladoras del Ciclo Celular

17. Visión de conjunto del sistema de control del ciclo celular

18. ASPECTOS A
CONTROLAR DURANTE
EL CICLO CELULAR

19. Fase S
Puntos a controlar:
1.-La replicación del DNA debe ser precisa; minimizando
el riesgo de mutaciones.
2.-El DNA solo debe replicarse solo una vez.
Control para la replicación única
Activación de las
helicasas
Actúan proteínas Cdc6 y
Cdt1

21. 3.- Se requiere duplicación de la Cromatina
S-Cdks estimulan el incremento en le síntesis de las
subunidades de histonas.
4.-Las cromátidas hermanas deben estar unidas al final de
fase S
Esto depende del complejo proteico cohesina.
Dos de sus subunidades son proteínas SMC
(Structural Maintenance of Chromosomes).
Estructura de la cohesina: subunidades Smc y Scc

22. Condensina
Usa la hidrólisis de ATP para promover:
 Condensación del Cromosoma
 Formación de Cromatidas Hermanas
Se observan en la metafase
Cromosoma
Mitótico
Subunidades de condensina

23. Mitosis
CINASAS PARA EL INICIO DE LA MITOSIS
Cinasa Principal: M-Cdk
 Induce la formación del huso mitótico.
 Asegura que cada cromátida este unida a un polo.
 Lleva a condensación del cromosoma
 Ruptura de la envoltura nuclear.
 Reacomodo del aparato de golgi y citoesqueleto
Otras Familias de Cinasas:
 Polo-like kinases: fosforila proteínas involucradas en el ensamblaje del huso
mitótico.
 Aurora kinases
◦ Aurora-A: Para el control de proteínas para el ensamble del huso mitótico
◦ Aurora-B: Para el control de la unión de las cromátidas hermanas al huso
mitótico.

24. Activación de M-Cdk
Comienza con la acumulación de cilcinas M.
Durante G2 y M
Esto ocurre por el incremento en la transcripción de
genes para ciclina M.
Activación de M-Cdk

25. Mitosis
A) Profase
Los cromosomas
replicados se
encuentran como
cromátidas hermanas.
El huso mitótico se
ensambla entre los
centrosoma.

26. Mitosis
B) Prometafase
Ruptura de la envoltura
nuclear.
Los cromosomas se unen
a los microtúbulos del
huso mediante sus
cinetocoros.

27. Mitosis
C) Metafase
Los cromosomas están
alineados en el ecuador.
Los microtúbulos unen a
las cromátidas a polos
opuestos del huso.

28. Mitosis
D) Anafase
Las cromátidas
hermanas son separadas
lentamente.
Los microtúbulos de los
cinetocoros se acortan.
Se inicia la segregación
de los cromosomas.

29. Mitosis
E) Telofase
Los cromosomas
nuevos llegan a los
polos.
Se ensambla la nueva
envoltura nuclear
alrededor de cada set de
cromosomas.

30. Microtúbulos del Huso Mitótico
Huso Mitótico en Metafase

31.  Centrosoma
Nube de material amorfo (matriz
pericentriolar) que rodea a los
centriolos. Es el centro de un arreglo de
microtúbulos.
La matriz contine una variedad de
proteínas:
Proteínas motoras dependiente de
microtubulos
Componentes para el control del ciclo
celular
Complejo de anillo de γ-tubulina,
La γ-tubulina es una que nuclea los
microtúbulos mediante la interacción
con el monómero de la subunidad de la
tubulina en los microtúbulos en el
extremo menor.

32. Proteínas Motoras dependientes
de Microtúbulos
 Quinesinas
Usualmente de mueven a los extremos +
 Dineinas
Usualmente de mueven a los extremos –
Particularmente importantes en la formación y función
del huso.
Principales proteínas motoras

33. Proteínas MAPs
Proteínas reguladoras que promueven la
estabilidad y factores catastróficos que
desestabilizan los terminaciones de los
microtúbulos.
Los cambios en la actividades de estas
proteínas son los responsables de los
cambios en los microtúbulos durante la
mitosis.

34. Cinetocoro

36. APC/C en la Separación de las
Cromatidas
Inicio de la separación de las comatidas por APC/C

37. Segregación de los
Cromosomas

38. Citocinesis
El citoplasma se divide en dos por el anillo contráctil de
actina y miosina.
Se crean las dos células hijas.

39.  RhoA (GTPasa): Controla el ensamble y funsión del
anillo contráctil.

40. Distribución de los Organelos
 Durante la fase M la reorganización de los
microtúbulos y ruptura de la envoltura nuclear,
se libera el retículo endoplásmico. Este es
cortado a la mitad durante la citocinesis.
 El aparato de Golgi se fragmenta durante la
mitosis y se asocia con túbulos del huso. Una
vez que se distribuyen los fragmentos entre las
células hijas este se reconstruye en cada una.

41. Control de División Celular
Moléculas de señalización extracelular.
Son proteínas secretadas solubles, proteínas unidas a
la superficie celular y componentes de la matriz
extracelular
1. Mitogens: estimulan la división celular activando una
cascada de actividad G1/S-Cdk para liberar controles
negativos y se pueda desarrollar el ciclo celular.
2. Factores de Crecimiento: promueven la síntesis de
proteínas y otras macromoléculas e inhibiendo su
degradación.
3. Survival factors: suprimen la apoptosis.

42. Mitogens
Interactúan con receptores en la membrana para
estimular señales intracelulares.
Un de la rutas principales es GTPasa Ras
Que lleva a la activación de la cascada de Proteína
quinasa activada por mitogen (MAP kinase)
Lleva al incremento de la producción de proteínas para
la regulación de la transcripción.
Ejemplo:
Proteína Myc
Incrementa la expresión de genes para ciclinas G1

44. Ejemplo de Acción en Caso
Detección de Daños
Los puntos de revisión se
activan mediante un
sistema de sensores que
reconoce el daño del DNA
y las anormalidades
celulares.
Si se detecta la presencia
de un defecto, inicia una
respuesta que detiene en
forma transitoria el
progreso del ciclo celular.
Mecanismo de acción de dos puntos de
revisión de daño de ADN

45. Bibliografía
 Karp, G.2009.Biología Celular y Molecular. Conceptos y
Experimentos.5 Edición. Mc. Graw Hill
 Alberts, Et. Al.2008.Biología molecular de la celula.5
Edición. Ediciones Omega.
 Lim, S.; Kaldis, P.2013. Cdks, cyclins and CKIs: roles
beyond cell cycle regulation. Development..
dev.biologists.org/content/140/15/3079
 BioCancer.ResearchJournal.www.biocancer.com/journal/
1219/41-regulacion-positiva-del-ciclo-celular