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Puntos de control del ciclo celular
Las células normales se mueven a través del ciclo celular de una manera regulada. Utilizan información sobre su propio estado interno y del ambiente que les rodea para decidir si se debe proceder con la división celular. Esta regulación asegura que las células no se dividan en condiciones desfavorables (por ejemplo, cuando su ADN está dañado o cuando no hay espacio para más células en un tejido u órgano). Un punto de control es una etapa en el ciclo celular eucarionte en la cual la célula examina las señales internas y externas, y “decide” si seguir adelante con la división o no. Hay varios puntos de control, pero los tres más importantes son: El punto de control G1, en la transición G 1 / S. El punto de control G 2 , en la transición G 2 /M. Punto de control del huso, en la transición de metafase a anafase. El punto de control G 1 Punto principal de decisión para una célula; en el que debe elegir si se divide o no. Una vez que la célula pasa este punto y entra a la fase S, se compromete irreversiblemente a la división. La célula comprueba si las condiciones internas y externas son adecuadas para la división, algunos de los factores que una célula puede evaluar son: Tamaño. ¿La célula es suficientemente grande para dividirse? - Nutrientes. ¿Tiene la célula suficientes reservas de energía o nutrientes disponibles para dividirse? - Señales moleculares. ¿La célula está recibiendo señales positivas (como factores de crecimiento) de sus vecinas? - Integridad del ADN. ¿Está dañado el ADN?
Si una célula no obtiene las señales de aprobación que necesita en el punto de control G 1 , puede salir del ciclo celular y entrar a un estado de reposo llamado fase G 0. Algunas células se quedan permanentemente en G 0 , mientras que otras reanudan la división, si mejoran las condiciones. El punto de control G 2 : En esta etapa, la célula comprobará: Integridad del ADN. ¿Está dañado el ADN? Replicación del ADN. ¿El ADN fue completamente copiado durante la fase S? Si se detectan errores o daños, la célula se detendrá brevemente en el punto de control G 2 para permitir que se realicen reparaciones. Si los mecanismos en el punto de control detectan problemas con el ADN, el ciclo celular se detiene y la célula intenta completar la replicación del ADN o reparar el ADN dañado. Si el daño es irremediable, la célula puede experimentar apoptosis o muerte celular programada. Este mecanismo de autodestrucción asegura que el ADN dañado no se transmita a las células hijas y es importante para la prevención del cáncer. Punto de control de Metafase Conocido como punto de control del huso : aquí, la célula examina si todas las cromátidas hermanas están unidas correctamente a los microtúbulos del huso. Debido a que la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase es un paso irreversible, el ciclo no procederá hasta que todos los cromosomas estén firmemente unidos a por lo menos dos fibras del huso de los polos opuestos de la célula. ¿Cómo funciona este punto de control? las células en realidad no revisan la placa metafásica para confirmar que todos los cromosomas estén allí. Por el contrario, buscan los cromosomas "rezagados" que están en el lugar equivocado (por ejemplo, flotando en el citoplasma. Si un cromosoma está fuera de lugar, la célula detendrá la mitosis, dando tiempo para que el huso capture el cromosoma perdido. ¿Cómo funcionan los puntos de control? las señales internas y externas accionan vías de señalización dentro de la célula que activan, o inactivan, un grupo de proteínas centrales que controlan el paso de una célula a través del ciclo celular, algunas de los más importantes reguladores del ciclo celular son: proteínas llamadas ciclinas y enzimas llamadas Cdks.
Los niveles de las diferentes ciclinas varían a lo largo del ciclo celular, como se muestra en el diagrama. Una ciclina típica se presenta en niveles bajos en la mayor parte del ciclo, pero aumenta intensamente en la fase donde es necesaria. La ciclina M, por ejemplo, alcanza su pico en la transición de la fase G 2 a la M. Las ciclinas G 1 son diferentes en que son necesarias durante la mayor parte del ciclo celular. Quinasas dependientes de ciclinas Para promover el ciclo celular, una ciclina debe activar o inactivar muchas proteínas blanco en el interior de la célula. Las ciclinas dirigen los acontecimientos del ciclo celular mediante la asociación con enzimas llamadas quinasas dependientes de ciclina ( Cdks ). Una Cdk solitaria es inactiva, pero la unión a una ciclina la activa, la vuelve una enzima funcional y le permite que modifique proteínas blanco. Las Cdk son quinasas , enzimas que fosforilan (unen a grupos fosfatos) proteínas blanco específicas. La unión del grupo fosfato actúa como un interruptor y hace a la proteína más o menos activa. Cuando una ciclina se une a Cdk, tiene dos efectos importantes: activa la Cdk como una quinasa, pero también dirige a la Cdk a un conjunto específico de proteínas blanco, las apropiadas para el periodo del ciclo celular controlado por la ciclina. Tal sería el caso de las ciclinas G 1 /S que envían las Cdk a blancos de la fase S (y así estimulan la replicación del ADN por ejemplo), mientras que las ciclinas M envían las Cdk a blancos de la fase M (y provocan que se rompa la membrana nuclear, entre otros).
En general, los niveles de Cdk se mantienen relativamente constantes a lo largo del ciclo celular, pero la actividad de Cdk y las proteínas blanco cambian a medida que los niveles de las diversas ciclinas suben y bajan. Además de necesitar una compañera ciclina, las Cdk también deben fosforilarse en un sitio en particular para estar activas y también pueden regularse negativamente mediante la fosforilación de otros sitios. Factor promotor de la maduración (MPF) Un ejemplo de cómo las ciclinas y las Cdks trabajan juntas para controlar la transición del ciclo celular es el del factor promotor de la maduración ( MPF ) : es una Cdk unida a su pareja ciclina M. Igual que una ciclina típica, la ciclina M se mantiene en niveles bajos durante la mayoría del ciclo celular, pero se acumula a medida que la célula se aproxima a la transición G 2 /M. Conforme la ciclina de M se acumula, se fija a las Cdks ya presentes en la célula, y forma los complejos que se preparan para activar la fase M. Una vez que estos complejos reciben una señal adicional (fundamentalmente, una confirmación de que el ADN de la célula está intacto), se activan y ponen en acción los eventos de la fase M. Los complejos de MPF agregan etiquetas de fosfato a varias proteínas diferentes en la envoltura nuclear, lo que resulta en su descomposición (un evento clave de la fase M temprana); también activan blancos que promueven la condensación de los cromosomas y otros eventos de la fase M, como se ve en el diagrama: DIAP 12
