10.7: Moléculas Reguladoras Positivas

Para produzir consistentemente células saudáveis, o ciclo celular—o processo que gera células filhas—deve ser regulado com precisão.

Os pontos de controlo internos da regulação garantem que o tamanho da célula, as reservas de energia e a qualidade e plenitude do DNA são suficientes para avançar no ciclo celular. Nesses pontos de controlo, reguladores positivos e negativos promovem ou inibem a continuação de uma célula através do ciclo celular.

Os reguladores positivos incluem dois grupos proteicos que permitem que as células passem por pontos de controlo regulatórios: ciclinas e quinases dependentes de ciclinas (CDKs). Essas proteínas estão presentes em eucariotas, desde leveduras a humanos.

As ciclinas podem ser categorizadas como ciclinas G₁, G₁/S, S ou M com base na fase do ciclo celular ou transição em que estão mais envolvidas. Geralmente, os níveis de uma determinada ciclina são baixos durante a maior parte do ciclo celular, mas aumentam abruptamente no ponto de controlo para que mais contribuem (ciclinas G₁ são uma excepção, pois são necessárias ao longo do ciclo celular). A ciclina é então degradada por enzimas no citoplasma e os seus níveis diminuem. Enquanto isso, as ciclinas necessárias para os pontos de controlo seguintes acumulam-se.

Para regular o ciclo celular, as ciclinas devem estar ligadas a uma Quinase dependente de ciclinas (CDK)—um tipo de enzima que liga um grupo fosfato para modificar a atividade de uma proteína-alvo. A CDK só está ativa quando ligada a uma ciclina. Dependendo da ciclina a que estão ligadas, as CDKs são direcionadas para diferentes proteínas-alvo que são necessárias para avançar para uma fase específica do ciclo celular.

Em comparação com as ciclinas, as CDKs permanecem em níveis relativamente constantes durante todo o ciclo celular. No entanto, a sua atividade e as suas proteínas-alvo mudam de acordo com diferentes níveis de ciclinas ao longo do ciclo celular.

O ciclo de uma célula é regulado positivamente, promovendo o progresso através dos estágios por meio da interação de duas classes de proteínas encontradas no citoplasma, as ciclinas e as quinases dependentes de ciclina, ou CDK. Por padrão, as CDKs estão sempre presentes em uma célula em uma forma inativada. Elas devem se ligar a uma ciclina específica para serem ativadas.

Quando este complexo se forma, a CDK pode fosforilar uma proteína alvo que altera sua função e inicia a célula para avançar para a próxima fase. Na maioria dos casos, quando uma ciclina é degradada, a CDK é inativada, sinalizando o fim de uma determinada fase. Por exemplo, durante o G1, quando um tipo de ciclina, denominado D é sintetizado e se liga a uma CDK, a célula faz a transição para a fase S, à medida que outra ciclina, E, atinge o pico e forma um complexo com CDK para promover a replicação do DNA.

E é então degradada por enzimas citoplasmáticas e as concentrações de ciclina A aumentam ao longo da fase S e permanecem altas em G2 para promover a entrada na fase M quando em um complexo ativo. Depois que A é degradada, as concentrações de ciclina B atingem o pico na fase M, e o complexo irá ativar os diferentes estágios da mitose. Quando os níveis de B caem, a célula sai da mitose e se divide.

Assim, os níveis das quatro ciclinas diferentes variam em padrões previsíveis e se combinam com as CDKs consistentes em pontos específicos para atingir o impulso para frente.