17.7:
M-Cdk impulsiona a transição para a mitose
Os pontos de verificação ao longo do ciclo celular servem como salvaguardas e guardiões, permitindo que o ciclo celular progrida em condições favoráveis e retarde ou interrompa em condições problemáticas. Essa regulação é conhecida como sistema de controle do ciclo celular.
As quinases dependentes de ciclina, ou Cdks, trabalham em conjunto com as ciclinas para controlar as transições do ciclo celular. M-Cdk, um complexo de Cdk1 ligado à ciclina M, é um exemplo bem conhecido desse controle coordenado que impulsiona a transição da fase G2 para a fase M.
A ciclina M promove eventos de fase M – como formação de fusos mitóticos, ligação de cromátides irmãs a pólos opostos do fuso, condensação cromossômica, quebra do envelope nuclear e rearranjo do citoesqueleto de actina e do aparelho de Golgi. Ao promover esses processos, a ciclina M impulsiona a transição para a fase M.
Como outras ciclinas, os níveis de ciclina M flutuam durante o ciclo celular. Os níveis de Cdk, no entanto, permanecem relativamente estáveis. Na maioria das células (as células embrionárias são uma exceção), a transcrição do gene M ciclina aumenta e a M ciclina se acumula à medida que a célula se aproxima da transição G2 / M. A ciclina M acumulada se liga a Cdk, formando complexos M-Cdak. Os M-Cdks são preparados para desencadear eventos de fase M após a ativação, em grande parte por Cdc25.
O M-Cdk ativo permite a transição para a mitose por fosforilação de proteínas que permitem vários processos mitóticos iniciais. No entanto, a M-Cdk não é a única proteína quinase que regula essa transição. As quinases do tipo Polo e as quinases Aurora, por exemplo, também contribuem para os processos mitóticos iniciais.
Plk1 é uma quinase semelhante ao polo necessária para a formação bipolar normal do fuso mitótico. Plk1 fosforila proteínas que ajudam a separar os pólos do fuso. O Aurora-A também regula as proteínas envolvidas na formação e estabilização do fuso mitótico, enquanto o Aurora-B permite que as cromátides irmãs se liguem ao fuso. Juntos, M-Cdk e outras proteínas quinases ajudam a regular a transição entre as fases G2 e M do ciclo celular.
A transição de uma célula para a mitose é caracterizada pela ativação de complexos M-Cdk, consistindo na proteína quinase Cdk1 – ou quinase dependente de ciclina 1 – ligada à ciclina M.
Os complexos M-Cdk se formam quando a ciclina M se acumula. Na maioria das células, os níveis de ciclina M atingem o pico durante o G2 – a fase de lacuna após a duplicação cromossômica da fase S – e a mitose inicial.
O complexo M-Cdk é fosforilado em um sítio ativo pela quinase ativadora de CDK, ou CAK. No entanto, o complexo permanece inativo, pois também é fosforilado em dois sítios inibitórios pela proteína quinase Wee1.
M-Cdk é ativado em grande parte pela proteína fosfatase Cdc25. Cdc25 remove os fosfatos que inibem M-Cdk e suprime a atividade inibitória de Wee1.
M-Cdk impulsiona a transição para a mitose ativando fatores necessários para os primeiros processos mitóticos.
Na prófase, a atividade do M-Cdk estimula o encurtamento e a compactação dos cromossomos, conhecida como condensação cromossômica. Durante a prófase, o M-Cdk também inicia a formação do fuso mitótico – que separa os cromossomos em duas células-filhas.
Durante a prometáfase em células animais, o M-Cdk ajuda a degradar o envelope nuclear, permitindo que o núcleo se quebre.
Na metáfase, o M-Cdk medeia a ligação das cromátides irmãs aos pólos opostos do fuso.
O M-Cdk promove a reorganização multifásica do aparelho de Golgi, o que é importante para a correta formação do fuso e segregação da organela. Além disso, ao longo da mitose, o M-Cdk está envolvido na reorganização do citoesqueleto de actina, o que ajuda a determinar a orientação do fuso e o eixo de divisão celular, entre outras funções.
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