QBIIA Ciclo Celular I.pdf

FCEyN,DFBMyC
QBIIA
CicloCelularI
ManuelJ.Muñoz
Checkpointsdelciclocelular:
Mecanismos de control que aseguran
la fidelidad de la división celular. Los
checkpoints verifican que los procesos
llevadosacaboencadafasehayansido
completadosconéxitoantesdepasara
la siguiente etapa y son, por lo tanto,
puntosdearrestodelciclo.
•  LareplicacióndelADNgeneraunaseñal
posiCva o el ADN no replicado genera
unaseñalnegaCva?
•  Los cromosomas adheridos al huso
mitóCco generan una señal posiCva o
losnoadheridosunanegaCva?
Mecanismosmolecularesinvolucrados:
Síntesis,degradación,interacción,PTM,
relocalización,velocidaddecatálisis.
•  La correcta progresión a través del
c i c l o e s m o n i t o r e a d a p o r l o s
checkpoints los cuales sensan, entre
otros, “defectos” en la replicación o
segregacióndelADN.
•  LaacCvacióndeloscheckpointsinduce
el arresto del ciclo gracias a la
i n a c C v a c i ó n d e l a s q u i n a s a s
dependientesdeciclinasoCDKs.
•  El arresto del ciclo permite la
r e p a r a c i ó n d e l o s “ d e f e c t o s ”
previniendo su transmisión a la
siguientegeneración.
CaracterísBcasgenerales(mamíferos):
•  13CDKsy25ciclinas.
•  Las CDKs directamente involucradas en el control del ciclo
son:CDK2/4/6(CDKsdeinterfase)yCDK1(CDKmitóCca).
•  Las ciclinas con las cuales interactúan pertenecen a 4 clases
disCntas(A,B,DyE).
•  LaunióndelaciclinaesnecesariaparalaacCvidaddelaCDK.
•  La concentración de una dada ciclina (pero no de las CDKs)
dependedelafasedelciclo.
•  La ciclina no solo es importante para la acCvidad de la CDK
sinoquetambiénleaportaespecificidaddesustrato.
Alfinaldelainterfase,CDK1
es acCvada por cilcinas A
facilitando la entrada a M.
Luegodeladegradacióndela
envolturanuclear,lasciclinas
A son degradadas facilitando
la formación del complejo
C D K 1 - c i c l i n a B e l c u a l
promueve disCntos eventos
duranteM.
Las señales mitogénicas
inducen la expresión de las
ciclinasD,lascualesseunen
yacCvanCDK4yCDK6.
CDK2 es luego acCvada por
ciclinas A lo que favorece la
replicacióndelDNA.
De esta manera (…) se favorece
laexpresióndelasciclinasE,las
cuales se unen y acCvan CDK2
favoreciendolatransiciónG1-S.
La acCvación del complejo CDK4-6/
cycDinacCvaparcialmentelaproteína
RB permiCendo la síntesis, mediada
porelFTE2F,deciclinasE.Elcomplejo
CDK2/cycE inacCva por completo la
proteínaRB.
G1-Cdk=CDK4-6/cycD
G1/S-Cdk=CDK2/cycE
S-Cdk=CDK2-1/cycA
El factor RB es un freno al ciclo y
fue originalmente idenCficado en
cáncerdereCnaenniños.
•  No todos los tejidos o Cpos
celulares regulan de manera
idénCcalaentradaaG1.
•  Existenfactores“RB-like”
•  Existen otros mecanismos de
c o n t r o l c o m o l a a l t a
concentración de CKIs en G1 o
d i s C n t a s f o s f o r i l a c i o n e s
inhibitoriasparalaacCvidadde
lasCDKs.
Tamañoydivisión
•  Para mantener un tamaño celular
constante, la duración del ciclo debe ser
tal que permita a la célula duplicar su
tamaño.
•  La duración del ciclo celular Cene que ser
influidaporlosnutrientesdelmedio.
Cdc6sóloseexpresaenG1
S-Cdk=CDK2-1/cycA
¿FuereplicadotodoelADN?
Luego de que el ADN es replicado,
mecanismos de cohesión manCenen las
cromaCdas hermanas unidas hasta la
transiciónmetafase-anafase.
Algunascohesinasestáncargadasenlos
cromosomasantesdelareplicación.
SecreequelacohesiónentecromaCdas
hermanas se da gracias, al menos en
parte,alahorquilladereplicación.
Signalling para la inacCvación, por
inhibición de la fosfatasa CDCD25, del
complejoCDK1-CycB?
Lareplicacióndemillonesdeparesde
basescompactadasnoessencilla…
ReplicaBonstress:
Cualquier problema en la
r e p l i c a c i ó n c a u s a d o p o r
lesiones, baja concentración
de dNTPs o lo que sea que
dificulte el movimiento de la
horquilla.
Replica0onstress
Señaldedaño
Ac0vación de las quinasas
ATM y ATR, principales
reguladores de la respuesta
anteeldañoalADN
Cuandohayunaltonivelde
estrésenlareplicación(muchas
horquillasdetenidas)seacCva
unacascadadeseñalizacióncon
dosobjeCvos:
Reparareldaño
Arrestarelciclo
ConCnuarconlareplicaciónyel
avanceatravésdelciclocelular
LasmutacionesenATRsonúnicamenteenun
alelo o hipomórficas (aquellas que reducen
peronoeliminanlafuncióndelaenzima).
-  ATR Cene funciones escenciales durante la
replicación(faseS).
-  LareplicacióninducedañoalADN
(niveles“normales”).
Consistentemente, uClizando extractos de
huevos de X. laevis, ADNsc no acCva ATR,
perosílohaceADNscapareadoaunprimer
conun5’libre.
En S. cerevisiae, la colocalización arCficial
de RADs, ATRIP, etc, acCvan ATR en la
ausencia de daño. Por lo tanto, las
estructuras“primeadas”deADNscservirían
como plataformas para colocalizar y
concentrar los factores necesarios para la
respuesta.
Twomanrule:
9‑1‑1–TOPBP1
yATR–ATRIP
Elreclutamientode9‑1‑1–TOPBP1yATR–ATRIP
ocurre independientemente lo que favorece
queelcheckpointnoseaacCvadoenvano.
Los dos complejos reconocen la misma señal
(ADNsc-RPA)porloquelacanBdaddeseñales
crucial.
RHR=9-1-1
Model for activation of the ATR-mediated checkpoint
Intheabsenceofgenotoxicstress,therateofDNAunwindingislessthanorequaltotherateofDNAsynthesis,likelydue
toaslowerintrinsicrateofunwindingrelaCvetoDNAsynthesis.ThislimitstheamountofunwoundDNAduringSphase
andkeepscheckpointacCvaContoaminimum.UponperturbaBonofDNAsynthesisbyDNAdamageorotherinhibitorsof
DNAreplicaCon,however,therateofunwindingbecomesgreaterthantherateofDNAsynthesis,leadingtoafuncBonal
uncouplingoftheMCMhelicasefromthereplicaBvepolymerases.ThisresultsinthecreaConoflargeregionsofunwound
ssDNA and leads to the accumulaCon of RPA, ATRIP, and ATR on chromaCn. As unwinding occurs, the Polα–primase
complexbeginsDNAsynthesisontheunwoundDNA,creaCnganaddiConalnecessarycomponentofthesignalthatrecruits
theRHRcomplexontochromaCn.TheinducedproximityoftheATRandRHRcomplexesatprimer/templatejuncConsthen
leadstoChk1phosphorylaCon
ConsecuenciasdelaacBvacióndeATR
Relocalización nuclear del factor XPA,
Regulación de la finalización de la
involucradoenreparacióndeADN.
síntesis de ADN en la horquilla
arrestadaocolapsadapor:
a i r( 2 60 0(72)0994–1003
0 7 ) 994–1003
d n a drne a
p ari er p 6
Template switching (TS), Translesion
DNA synthesis (TLS) e inducción del
disparado de nuevos origenes de
d n a r cercanos
e p a i r 6 ( 2 0 0a
7 ) la
994–1003
997
replicación
horquilla
arrestada.
TS
TLS
ConsecuenciasdelaacBvacióndeATR
Induccióndelatoleranciaaldaño
“TranslesionDNAsynthesis”(TLS):
Elprincipalprocesograciasalcuallas
células de mamífero sobrellevan los
bloqueosreplicaCvos.
• 
• 
• 
• 
PolimerasasTLS:
Bajafidelidad
SinacCvidad3ʹ–5ʹexonucleasa
Bajaprocesividad
Polη(XPV):IntroduceAAalleer
unCPDdeTT(lesiónmascomún).
ConsecuenciasdelaacBvacióndeATR
Cambiodepolenelreplisoma
Dañolocal(UVC)
CPDs
Polη
ConsecuenciasdelaacBvacióndeATR
La fosforilación de Chk1, 99,99%
dependiente de ATR, lleva la señal de
la cromaCna al nucleoplasma y
previene la replicación de manera
general.
ConsecuenciasdelaacBvacióndeATR
•  ATRfosforilaMCM
•  MCMinteractúaconPLK1
•  PLK1puedepromoverla
replicaciónenORIscercanos
•  PLK1inhibeChk1
El signalling inducido por ATR
promueveeinhibelareplicación,
segúnseaincisointrans.
A s í , s i l a h o r q u i l l a e s t a
estabilizada(yhaymuchosORIs)
la replicación puede terminarse
desdehorquillavecinas.