17.3:
El sistema de control del ciclo celular
The cell cycle is an organized set of events that leads the cell to divide into two daughter cells, each containing chromosomes identical to the parent cell. It is the cell cycle that leads to the formation of an entire organism from a single-cell zygote. Besides, cell division also functions in the renewal or repair of tissues in adult multicellular eukaryotes. For example, in the bone marrow, the stem cells divide to form new blood cells. Although essential for several functions, cell division in the absence of a control mechanism leads to cancer and many genetic diseases.
To ensure DNA replication occurs correctly and each daughter cell inherits the right number of chromosomes, the cell has surveillance mechanisms that make up the cell cycle control system. There are at least two known cell cycle control methods. One of these processes includes a cascade of protein phosphorylations that transitions a cell from one phase to the next. Also, there is a series of checkpoints that monitor the completion of essential events and, if necessary, delay progression to the next phase. At every checkpoint, the regulator proteins prevent the cell initiation from entering the next phase until the previous phase's errors are rectified.
The first form of regulation includes a highly regulated family of kinases. Kinase activation requires interaction with a second subunit expressed at fixed points of the cell cycle. This secondary component is termed as- a phase-specific "cyclin" that combines with its partner "cyclin-dependent kinase" (CDK), forming an active complex, each of which exhibits distinct substrate specificity. Regulatory phosphorylation and dephosphorylation fine-tune the function of cyclin-CDK complexes, ensuring a well-defined progression.
The second form of cell cycle regulation – checkpoint control, is more of a surveillance mechanism. Cell cycle checkpoints identify defects in crucial events such as DNA replication and chromosome segregation. For instance, DNA damage triggers a signaling cascade that activates several cell cycle inhibitors. These inhibitors bind critical cell cycle proteins to arrest the cycle until the risk of mutation has been eliminated.
El ciclo celular implica la duplicación del contenido intracelular, seguida de la división en dos células hijas.
La replicación del contenido celular, especialmente el ADN, es muy crítica, y cualquier error durante el proceso puede provocar afecciones como el cáncer.
Entonces, ¿cómo evitan las células cualquier error durante la división?
El sistema de control del ciclo celular cuenta con proteínas reguladoras que detienen el ciclo en varios puntos de control.
En cada punto de control, las proteínas reguladoras impiden el inicio de cada paso hasta que se completen las etapas anteriores y se hayan corregido los errores.
Generalmente, el sistema de control tiene tres puntos de control cruciales que se encuentran en las fases G1, G2 y M.
En el punto de control G1, la proteína reguladora comprueba si la célula ha alcanzado el tamaño crítico y si el ADN está libre de errores. También comprueba si hay suficientes nutrientes y factores de crecimiento para comenzar la síntesis de ADN.
En este punto, si la célula no recibe la señal necesaria, cambia a un estado de reposo llamado fase G0 hasta que se cumplan todas las condiciones.
Las células que pasan el punto de control G1 transitan a través de la síntesis, o fase S, cuando el ADN se replica.
Después de esto, la célula encuentra un segundo punto de control en la fase G2, donde las proteínas reguladoras comprueban cualquier error en el ADN y si la célula tiene un tamaño adecuado para entrar en la fase de mitosis o M.
Durante la mitosis, el sistema de control verifica si los cromosomas están unidos al huso y están alineados con precisión para que el ciclo continúe con la división celular. Si en algún momento la proteína reguladora detecta un daño irreparable, se produce la muerte celular. Un tipo de proteínas reguladoras críticas son las proteínas quinasas dependientes de ciclinas, o CDK. Las CDK forman complejos con las ciclinas, y su actividad afecta a las proteínas directamente implicadas en el crecimiento celular y la síntesis de ADN.
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