Ciclo celular


¿Qué es el ciclo celular?

El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Consta de 4 etapas; estas son: G1, S, G2 y M. El estado G1 quiere decir «Gap 1» o «Growth 1» ('Intervalo 1' o 'Crecimiento 1'). El estado S representa la «síntesis», en el que ocurre la replicación del ADN. El estado G2 significa «Gap 2» o «Growth 2» ('Intervalo 2' o 'Crecimiento 2'). El estado M representa la «fase M», y agrupa a la mitosis (reparto de material genético nuclear) y a la citocinesis (división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan «proliferantes» y las que se encuentran en fase G0 se llaman células «quiescentes». Todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad (teoría celular). El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.

Fases del ciclo celular

La célula puede encontrarse en dos estados muy diferenciados:

Interfase

Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90% del ciclo. Transcurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:

Fase M

Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida en: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 horas, la fase M duraría alrededor de 30 minutos.

Regulación del ciclo celular

La regulación del ciclo celular, explicada en el año 2001 en organismos eucariotas, puede contemplarse desde la perspectiva de la toma de decisiones en puntos críticos, especialmente en la mitosis. De este modo, se plantea algunas preguntas:

Componentes reguladores

El ciclo celular es controlado por un sistema que vigila cada paso realizado. En regiones concretas del ciclo, la célula comprueba que se cumplan las condiciones para pasar a la etapa siguiente: de este modo, si no se cumplen estas condiciones, el ciclo se detiene. Existen cuatro transiciones principales:

Los genes que regulan el ciclo celular se dividen en tres grandes grupos:

  1. Genes que codifican proteínas para el ciclo: enzimas y precursores de la síntesis de ADN, enzimas para la síntesis y ensamblaje de tubulina, etc.
  2. Genes que codifican proteínas que regulan positivamente el ciclo: también llamados protooncogenes. Las proteínas que codifican activan la proliferación celular, para que células quiescentes pasen a la fase S y entren en división. Algunos de estos genes codifican las proteínas del sistema de ciclinas y quinasas dependientes de ciclina. Pueden ser:
    • Genes de respuesta temprana, inducidos a los 15 minutos del tratamiento con factores de crecimiento, sin necesidad de síntesis proteica;
    • Genes de respuesta tardía, inducidos más de una hora después del tratamiento con factores de crecimiento, su inducción parece estar causada por las proteínas producidas por los genes de respuesta temprana.
  3. Genes que codifican proteínas que regulan negativamente el ciclo: también llamados genes supresores tumorales.

Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclina (CDK), son sintetizadas a partir de protooncogenes y trabajan en cooperación para regular el ciclo positivamente. Fosforilan serinas y treoninas de proteínas diana para desencadenar procesos celulares.

Los protooncogenes son genes cuya presencia o activación a oncogenes pueden estimular el desarrollo de cáncer. cuando se activan exageradamente en las células normales provocan que ellas pierdan el control de la división y se mantengan proliferando sin control.

Las ciclinas son un grupo heterogéneo de proteínas con una masa de 36 a 87 kDa. Se distinguen según el momento del ciclo en el que actúan. Las ciclinas son proteínas de vida muy corta: tras disociarse de sus kinasas asociadas, se degradan con extrema rapidez.

Las kinasas dependientes de ciclinas (CDK por sus siglas en inglés) son moléculas de mediano peso molecular que presentan una estructura proteica característica, consistente en dos lóbulos entre los cuales está el centro catalítico, donde se inserta el ATP (que será el donador de grupos fosfato). En el canal de la entrada al centro catalítico existe una treonina que debe estar fosforilada para que la quinasa actúe. No obstante, en el propio centro hay dos treoninas que, al ser fosforiladas, inhiben a la quinasa y una región de unión a la ciclina llamada PSTAIRE. Existe una tercera región en las CDK, alejada del centro catalítico, a la que se une la proteína CKS, que regula la actividad kinasa de la CDK.

Relación entre algunas ciclinas de vertebrados y levaduras
Vertebrados Levaduras
Complejo Cdk/Ciclina Ciclina Cdk asociada Ciclina Cdk asociada
Cdk-G1 Ciclina D Cdk4,6 Cln3 Cdk2
Cdk-G1/S Ciclina E Cdk2 Cln1,2 Cdk2
Cdk-S Ciclina A Cdk2 Clb5,6 Cdk2
Cdk-M Ciclina B Cdk1 Clb1,2,3,4 Cdk1



Video educativo que ilustra el ciclo celular:




Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular