Las células y los genes en el cuerpo humano.

Etapas del ciclo celular donde se encuentran las moléculas reguladoras

Ciclinas

Las ciclinas están entre los reguladores centrales más importantes del ciclo celular. Las ciclinas son un grupo de proteínas relacionadas, y en seres humanos y la mayoría de los demás eucariontes existen cuatro tipos básicos: ciclinas de G

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, ciclinas de G

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/S, ciclinas de S y ciclinas de M.

Diagrama: el ciclo de expresiÃ³n de la ciclina. Este es un grÃ¡fico que muestra cÃ³mo las concentraciones de diferentes ciclinas cambian en una cÃ©lula a lo largo del ciclo celular.

Ciclina G1: baja en G1, sube lentamente hasta una mÃ¡xima a la mitad de la fase S, luego cae lentamente hasta cero al final de la fase M.

Ciclina G1/S: muy baja durante la mayor parte del ciclo celular, con un pico agudo y simÃ©trico en la transiciÃ³n G1/S.

Ciclina S: baja al inicio de G1, aumenta lentamente al final de G1 y S, alcanza el mÃ¡ximo al inicio de G2 y cae bruscamente a cero al inicio de la fase M.

Ciclina M: muy baja en toda G1, se eleva lentamente, alcanza su valor mÃ¡ximo en la transiciÃ³n de G2/M y cae drÃ¡sticamente a cero a la mitad de la fase M.

Cinasas 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 una familia de enzimas llamadas cinasas 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.

Diagrama simplificado que muestra como las ciclinas modifican la actividad de las Cdks.

Panel de la izquierda (sin ciclina): no hay ciclina presente, la Cdk estÃ¡ inactiva y los blancos especÃficos para la transiciÃ³n G1/S no estÃ¡n fosforilados. No pasa nada y los factores de la fase S se mantienen "apagados".

Panel derecho (ciclina +G1/S): la ciclina G1/S estÃ¡ presente y se une a la Cdk. La Cdk ahora estÃ¡ activa y fosforila varios blancos especÃficos para la transiciÃ³n G1/S. Los blancos fosforilados causan la activaciÃ³n de las enzimas de replicaciÃ³n del ADN y comienza la fase S.

Factor promotor de la maduración (MPF)

Un ejemplo famoso 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). El nombre se remonta a la década de 1970, cuando los investigadores encontraron que las células en la fase M contenían un factor desconocido que podría forzar a los óvulos de la rana (atoradas en la fase G

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) a entrar a la fase M. En la década de los 80 se descubrió que esta misteriosa molécula,

llamada MPF, era una Cdk unida a su pareja ciclina M

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El diagrama simplificado muestra cÃ³mo la Cdk y la ciclina M se combinan para formar MPF.

Panel izquierdo: el complejo MPF fosforila varios blancos especÃficos de la fase M y los blancos fosforilados causan la formaciÃ³n del huso, la condensaciÃ³n de los cromosomas, la ruptura de la membrana nuclear y otros eventos de la fase M temprana.

Panel derecho: ejemplo especÃfico de MPF que desencadena la ruptura de la envoltura nuclear. El complejo MPF fosforila las proteÃnas en la envoltura nuclear, lo que resulta en la fragmentaciÃ³n de la membrana nuclear en vesÃculas (y la liberaciÃ³n de algunas proteÃnas de la membrana).

El complejo promotor de la anafase/ciclosoma (APC/C)

Además de inducir los eventos de la fase M, el MPF también provoca su propia destrucción mediante la activación del complejo promotor de la anafase/ciclosoma (APC/C), un complejo proteico que causa que las ciclinas M se destruyan a partir de la anafase. La descomposición de las ciclinas M expulsa a la célula de la mitosis y permite que las nuevas células hijas entren a G

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. El APC/C también causa la destrucción de las proteínas que mantienen las cromátidas

hermanas juntas y permite que se separen en la anafase y se muevan hacia polos opuestos

de la célula.

Puntos de control y reguladores

Las Cdk, ciclinas y APC/C son reguladores directos de las transiciones del ciclo celular, pero no siempre están al mando. Por el contrario, responden a las señales que provienen de dentro y fuera de la célula. Estas señales influyen sobre la actividad de los reguladores centrales para determinar si la célula avanza en el ciclo celular. Las señales positivas, como los factores de crecimiento, típicamente aumentan la actividad de las Cdk y ciclinas, mientras que las negativas, como el daño al ADN, generalmente disminuyen o bloquean la actividad.