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Los mitógenos y el ciclo celular
Los mitógenos y sus receptores desempeñan un papel crucial en el control de la progresión del ciclo celular. Sin embargo, la pérdida del control mitog…
Los organismos unicelulares, como las bacterias, se dividen cuando hay suficientes nutrientes en el medio ambiente.
Sin embargo, en los organismos pluricelulares, la mayoría de las células permanecen en G0, o la fase de no división, hasta que la división celular es desencadenada por moléculas de señalización extracelular, llamadas "mitógenos".
Los mitógenos suelen ser pequeñas proteínas o péptidos secretados en respuesta a diferentes estímulos, como una lesión tisular, una infección o una regeneración rutinaria.
Por ejemplo, en el caso de una lesión tisular, las células especializadas secretan un mitógeno llamado factor de crecimiento derivado de plaquetas o PDGF.
Dichos mitógenos pueden unirse al dominio extracelular de los receptores de tirosina quinasa, como el receptor PDGF, induciendo la dimerización del receptor y la autofosforilación de sus dominios intracelulares. Esto permite la fosforilación y la activación de las moléculas intracelulares posteriores que están involucradas en múltiples vías de señalización.
Las cascadas de proteínas quinasas activadas por mitógenos o quinasas MAP son un tipo de vía de señalización inducida por la unión de receptores mitógenos. Esta vía comienza con la activación de la pequeña GTPasa unida a la membrana llamada Ras por el receptor.
A continuación, el Ras activo desencadena la cascada de quinasas MAP, que incluye una serie de proteínas quinasas. En una cadena de reacciones de fosforilación, primero la quinasa MAP3 activa la quinasa MAP2 y, finalmente, la quinasa MAP.
A continuación, la MAPK activa se transloca al núcleo, donde activa los factores de transcripción reguladores, incluido Myc.
Myc aumenta la expresión de ciclinas G1 que se asocian con quinasas dependientes de ciclinas o Cdks.
El complejo G1 ciclina-Cdk fosforila Rb, una proteína supresora de tumores, que libera el factor regulador del gen unido E2F. A continuación, la E2F activa se une a una secuencia de ADN específica y desencadena la transcripción de los genes del ciclo celular que codifican varias proteínas necesarias para la división celular.
A medida que los estímulos mitogénicos retroceden, como durante la curación de los tejidos lesionados, la proteína Rb interactúa con E2F inhibiendo su actividad, evitando así el crecimiento celular excesivo.
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Q1: What are mitogens and how do they affect cell division?
Mitogens are signaling molecules that stimulate cell proliferation and division. They bind to cell surface receptors and trigger intracellular pathways that promote progression through the cell cycle. Mitogens include growth factors and cytokines that regulate when cells enter active division phases.
Q2: How do growth factors function as mitogens in cell proliferation?
Growth factors are extracellular proteins that act as mitogens by binding to specific receptors on cell surfaces. This binding activates signal transduction pathways inside the cell, which communicate the signal to promote cell growth and division. Different cell types respond to different growth factors based on their receptor expression.
Q3: What role do checkpoint regulations play in mitogen-driven cell division?
Checkpoint regulations are cellular control mechanisms that verify conditions are appropriate before cells proceed through division phases. Mitogens must overcome these checkpoints by activating specific signaling cascades. If checkpoints detect problems, cells halt division until issues are resolved, preventing uncontrolled proliferation.
Q4: Why is signal transduction important for mitogen-induced cell proliferation?
Signal transduction converts mitogen signals from outside the cell into internal chemical messages that drive proliferation. When mitogens bind receptors, they initiate cascades of molecular interactions that activate genes controlling cell cycle progression. This system ensures cells only divide when appropriate external signals are present.
Q5: How do cytokines function as mitogens in immune cell proliferation?
Cytokines are signaling proteins that act as mitogens specifically for immune cells, stimulating their growth and division during immune responses. They bind to cytokine receptors and activate pathways that promote cell proliferation and differentiation. Cytokines enable rapid expansion of immune cell populations when needed.
Q6: What happens when mitogen signaling becomes dysregulated in cells?
Dysregulated mitogen signaling can lead to uncontrolled cell proliferation and tumor formation. Oncogenes, mutated genes that produce excessive mitogen signals or hyperactive receptors, drive continuous division without normal checkpoint controls. This loss of growth regulation is a hallmark of cancer development.