17.11:

17.11: Células Coordenam Crescimento e Proliferação

Cells Coordinate Growth and Proliferation

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Molecular Biology

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Cells Coordinate Growth and Proliferation

17.10: Abnormal Proliferation

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02:36 min

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April 07, 2021

Overview

O tamanho da célula é um fator significativo que afeta o design, a função e a aptidão celular. Existe alguma coordenação interna pela qual as células dobram suas massas antes da divisão, alcançando assim a homeostase. A coordenação entre o crescimento e a proliferação celular depende dos pontos de verificação entre as fases do ciclo celular. A perda de coordenação ou falha no mecanismo do ponto de verificação pode levar a célula ao crescimento descontrolado e à perda da função celular. Como as células em divisão que coordenam o crescimento celular, as células que não se dividem em adultos regulam o tamanho das células dependendo de seus estados metabólicos.

Em adultos, o tamanho das células musculares que não se dividem varia de acordo com as condições ambientais e o estado nutricional. O exercício físico regular faz com que as células musculares adultas aumentem à medida que os miócitos individuais crescem em tamanho devido à ausência de proliferação nos próprios miócitos ou na população de células-tronco musculares. Em contraste, a deficiência de nutrientes pode danificar gravemente as células musculares. O tamanho das células musculares depende do equilíbrio entre a via anabólica que aumenta o tamanho da célula e a via catabólica que degrada as proteínas intracelulares, fazendo com que o tamanho da célula diminua.

A via anabólica ou IFF / PI3K / AKT / mTORC1 envolve a sinalização mTORC1 que leva à síntese de proteínas, dando origem a uma condição chamada hipertrofia das células musculares. No entanto, esse aumento no tamanho da célula é temporário. Para que as células mantenham seu tamanho, é preciso se exercitar regularmente para a sinalização contínua de mTORC1. A falta de exercício, fome ou certas doenças musculares desencadeiam uma via catabólica ou miostatina / SMAD2 / 3 para degradação de proteínas. A degradação das proteínas mobiliza aminoácidos para outras células do corpo, reduzindo assim o tamanho das células musculares esqueléticas.

Transcript

O tamanho da célula é um fator crucial na maioria dos processos fundamentais, como o transporte de nutrientes.

Em uma célula anormalmente grande, os nutrientes precisam se mover por distâncias maiores para se espalhar por toda a célula. Como resultado, a difusão de nutrientes torna-se lenta, fazendo com que a célula morra de fome de nutrientes.

Portanto, uma célula saudável regula seu crescimento em pontos de verificação do ciclo celular – geralmente na transição de fase G1 / S ou na transição de fase G2 / M.

Esses pontos de verificação permitem que a célula monitore seu tamanho e regule o tempo de divisão celular, garantindo assim que as células-filhas tenham um tamanho consistente – um fenômeno chamado homeostase de tamanho.

Organismos unicelulares, como leveduras, são frequentemente usados como organismos modelo para estudar a homeostase do tamanho.

Uma célula de levedura em brotamento se divide assimetricamente, produzindo uma célula-mãe maior e uma célula-filha menor.

A célula-mãe maior cresce rapidamente até seu tamanho crítico e passa pelo ponto de verificação de tamanho na transição de fase G1 / S.

Em contraste, a célula-filha menor tem uma grande lacuna de tamanho para alcançar e, portanto, passa mais tempo crescendo na fase G1.

Na fase inicial do G1, os complexos de proteínas SBF e MBF, os fatores de transcrição promotores do ciclo celular, geralmente são ligados e inibidos por uma proteína repressora chamada Whi5, impedindo assim a transição do ciclo celular.

A reativação do ciclo celular depende de uma proteína sizer chamada Cln3, uma ciclina G1 cuja concentração aumenta proporcionalmente com o tamanho da célula.

Quando a célula atinge seu tamanho alvo, Cln3 atinge uma concentração crítica e forma um complexo com quinase-1 dependente de ciclina ou Cdk1, um ativador chave dos fatores promotores do ciclo celular.

O complexo Cln3-Cdk1 ativo então fosforila Whi5 em vários locais para liberar fatores de transcrição SBF e MBF ativos que desencadeiam genes de transição de fase G1 / S envolvidos em processos vitais, como iniciação de brotos e replicação de DNA.

A ativação desses eventos de transição permite que a célula passe pelo ponto de verificação de tamanho e prossiga por outros estágios do ciclo celular.

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