Onde surge uma célula, existia uma prévia, exatamente como ... ciclo celular2004.pdf · Duração...
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Onde surge uma célula, existia uma prévia,exatamente como os animais só surgem de
animais e as plantas das plantas (R Virchow, 1821- 1902)
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A tarefa fundamental do ciclo celular é tirar uma “xerox” da célula original, copiando e transferindo a informação genética -sem erros- para as células-filhas
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a transferência da informação genética requer:fidelidade na cópiaacurácia na segregação
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Duração do ciclo celular
TempoTipo celular
20 minutosEscherichia coli
~1 anoCélulas hepáticas humanas
~20 horasFibroblastos de mamíferos em cultura
~12 horasCélulas epiteliais intestinais
1,5 – 3 horasCélulas de levedura
30 minutosCélulas embrionárias de sapo
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sistema de controle do ciclo celular
Gap 2
Síntese Gap 1
Mitose • tempo de cada evento• ordem de entrada dos
eventos• cada evento ocorre
uma única vez• obrigatoriedade do
término do evento• checagem das etapas• adaptabilidade dos
eventos ao meio
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O sistema de controle é baseado em quinases ativadas por ciclinasCdk: cyclin-dependent kinases
ciclina
quinase
unidade catalítica
unidade reguladora
cyclin-Cdk complexes
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Vários tipos de ciclina, uma para cada etapa
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LEVEDURASVERTEBRADOS
Cdk1
Cdk2
Cdk2
Cdk4, Cdk6
quinase(cdk)
Clb1, 2, 3, 4
Clb5, 6
Cln1, 2
Cln3
ciclina
ciclina B
ciclina A
ciclina E
ciclina D
ciclina
Cdk1
Cdk1
Cdk1
Cdk1
quinase(cdk)
M-Cdk
S-Cdk
G1/S-Cdk
G1-Cdk
complexociclina-cdk
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O controle do sistema depende de proteólise cíclica
Cdk mitótica
ciclina da fase S
Cdk da fase S
ciclina mitótica
complexo ciclina-Cdk da fase M ativo
ciclina mitótica
degradada
complexo ciclina-Cdk da fase S ativo
ciclina da fase S
degradada
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A destruição de ciclina é ubiquitina-dependente
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MPF ativado indiretamente ativa mais MPF
fosfato inibitório
fosfato de ativação
fosfatase de ativação ATIVA
fosfatase de ativação INATIVA
RETROALIMENTAÇÃO POSITIVA
COMPLEXO INATIVO COMPLEXO ATIVO
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G1 depende de fatores extra-celulares
“de competência” - diferenciação“de progressão” - divisãonutrientes
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A célula depende de múltiplos sinais extracelulares
A
B
SOBREVIVE
C
D
A
BDIVIDE
A
B
E
FDIFERENCIA
MORRE
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Estimula proliferação e diferenciação de eritrócitos
Eritropoietina
Estimula proliferação de fibroblastos
Fator de crescimento de fibroblastos (FGF)
Estimula proliferação de queratinócitos
Fator de crescimento epidérmico (EGF)
Estimula proliferação de células do tecido conjuntivo
Fator de crescimento derivado de plaquetas (PGDF)
EfeitoFator de crescimento
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O ambiente é favorável?
A célula cresceu o suficiente?
PONTO DE CHECAGEM G1
ENTRADA EM SODNA está danificado?
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drogas anti-mitóticas
DNA RNA
puromicina
actinomicina D
rifamicina
mitomicinaPROTEÍNA
6-mercaptopurinaazasserina
dioxonorleucinaarabinosil-citosídeo
fluorouracila
TRIFOSFATOS DE DESOXIRIBONUCLEOTÍDEOS
TRIFOSFATOS DE RIBONUCLEOTÍDEOS PRECURSORES
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Os complexos de ciclinas-Cdk da fase S iniciam a replicação de DNA apenas uma vez por ciclo
S G1 S G2 G1 G2
núcleo em G1 entra na fase S;
núcleo em S continua a replicação
núcleo em G2 continua em G2;
núcleo em S continua a replicação
núcleo em G2 continua em G2;
núcleo em G1 entra em S de acordo com o seuesquema de tempo
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Controle da proliferação: freios em G1
E2F
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Ponto de checagem
proteínas inibidoras mantêm
o ciclo em G1
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Gene supressor tumoral - p53A proteína p53 é um ponto de checagem em G1:
impede a entrada em S em caso de dano no DNAespera a correção do DNAdesencadeia apoptose no caso de dano irreversível (radiação)
- ausência de um alelo do gene que codifica p53: síndrome de Li-Fraumeni
- alta incidência de câncer de mama e leucemia
- cerca de 50% dos tumores malignos humanos apresentam mutações no gene p53
- inúmeras mutações diferentes já foram identificadas
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A substituição surge a partir de células tronco
epitélio colunar do ápice da vilosidade intestinal
queratinócitoscélulas sanguíneas
células terminais de vida curta
Ficam em G0 indefinidamenteNão têm substituição
Neurônioms cardíacoms esquelético
células terminais
FibroblastoHepatócitocélulas renaisms liso
células embrionáriaslinfócitoscélulas da MOepitélio intestinalfolículo capilar
Ficam em G0 temporariamenteA fase de reentrada é o ponto R após estímulo adequado
células que se dividem somente sob
estímulo
Mais sensíveis a agentes químicos ou físicos que afetam a replicação do DNA
Células em contínuadivisão
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eucrocromatinaCromatina interfásicanão compactada
Ativa - transcrição ativa (7-10%)< ligação com H1> acetilaçãoubiquitinação de H2AHMG14 e HMG17
Inativa – sem transcrição (~90%)
Cromatina interfásicacondensada (10%)
Transcrição inativagenes desligados
Constitutivacentrômero, telômeroFacultativacromossoma X
heterocromatina
FASE S
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TTAGGG
AT rich
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Todo o DNA foi replicado?
A célula cresceu o suficiente?
PONTO DE CHECAGEM G2
ENTRADA EM M
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M-Cdk permanecefosforiladaaté a finalização dareplicação
ciclina
Cdk
fosfato ativador
ciclina
Cdk
fosfato inibidor
kinase Wee1
fosfataseCdc25
COMPLEXO ATIVO COMPLEXO INATIVO
M-Cdk induz a organização do fuso mitótico e assegura a ligação dos cromossomasreplicados ao fuso
O sítio da fosforilação muda a função e as Cdks podem ser inativadas
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INTERFASE PRÓFASE PROMETÁFASE METÁFASE ANÁFASE TELÓFASE CITOCINESE
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PRÓFASE
- condensação dos cromossomas- despolimerização da lâmina nuclear (desfosforilação de
laminas)
- início da formação do fuso
PRÓFASE PROMETÁFASE METÁFASE ANÁFASE TELÓFASE CITOCINESE
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1 x 106nct → 0.034cm = 10-15cm3
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5-8µm
2m
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Sebastião SalgadoÊxodos, 1999
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Sebastião Salgado Êxodos, 1999
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cerne de histonasDNA conector
~50 nct
Cordão de contas1,65 voltas – 146 nct
1º nível de compactação (~ 10x):
NUCLEOSSOMO
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Tipos e Propriedades das Histonas
13,710,810211.236H4
13,39,613515.273H3
6,416,012513.774H2B
9,310,912913.960H2A
1,329,522321.130H1
ArgininaLisina# resíduosde AA
PMHistona
Conteúdo de AA básicos(% do total)
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organização do octâmero de
histona
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expressão gênicafosforilação/acetilação
mitose/meiosefosforilação
silenciamento/heterocromatina
metilação
deposição de histonaacetilação
expressão gênicaacetilação
silenciamento gênico?nenhuma
“significado”modificaçãohistona H35 8 9 10 14 18 23 28
N
N
N
Ac
N
Ac
N
Me
N
P P
NP Ac
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2º nível de compactação: fibra de 30nm ~ 100x
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Variações do modelo zig-zag para a fibra de 30nm
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3º nível de compactação: domínio de alças
20-80.000 bp
~400 nm(0.4µm)
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cromossomomitótico
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cromátide
microtúbulo
Placa externa do cinetócoro
cromatina centromérica
PRÓFASE PROMETÁFASE METÁFASE ANÁFASE TELÓFASE CITOCINESE
anáfase- encurtamento das fibras
cinetocóricas- migração das cromátides
para polos opostos
telófase- formação do anel contrátil
citocinese- descondensação dos cromossomas
metáfase- alinhamento no equador- formação da placa
metafásica
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sistema de controle do ciclo celular
Gap 2
Síntese Gap 1
Mitose
• tempo de cada evento• ordem de entrada dos
eventos
• cada evento ocorre uma única vez• obrigatoriedade do término do evento• checagem das etapas• adaptabilidade dos eventos ao meio
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O acúmulo de mutações é um processo lento
Cada tumor é um clone celular anormal que se formou por sucessivas alterações no DNA
Os genes que participam da formação de tumores são principalmente aqueles envolvidos com o controle do ciclo celular, reparação do DNA danificado e apoptose
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Células cancerosas desobedecem aos controles sociais de proliferação e sobrevivência celular
Genes de proliferação (proteínas da divisão)
proto-oncogene = gene normaloncogene = gene mutante
- são dominantes: basta uma cópia
Genes de anti-proliferação (proteínas de freio da divisão)
genes supressores tumorais (anti-oncogenes)
- codificam proteínas que mantêm as células em G0- são recessivos: o efeito cancerígeno só surge quando eles estão
ausentes ou são defeituosos nos dois cromossomas
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O DNA pode ser alterado por diversos agentes cancerígenos. A propriedade comum a todos é causar dano ao genoma celular.
Fígado, pulmão, cérebroCloreto de vinil
Pele, pulmão, bexigaFuligem e alcatrão
PulmãoRadon
FígadoPesticidas organoclorados
BexigaA-naftilamina
Pulmão, laringeGás mostarda
RimChumbo
Útero, vaginaDietilestivestrol
FígadoTetracloreto de carbono
Próstata, pulmãoSais de Cadmio
LeucemiaBenzeno
Pulmão, mesotélioAsbesto
Pulmão, peleCompostos arsênicos
BexigaDerivados de anilina
Cólon, pulmãoAcrilonitrila
Órgãos afetadosCarcinógeno químico
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AminostilbeneArsenicBenzanthracenebenzapyrenebenzeneµbenzolfluoranthenebenzocphenanthrenebenzofluoranthenecadmiumchrysenedibenzacanthracenedibenzoaeflouranthenedibenzocgcarbazoneNdibutylnitrosamine23dimethylchryseneSmethylfluorantheneαnaphtlylaminenickel compoundsNnitrosodimethylamineNnitrosomethylethylaminepolonium210NnitrodiethylamineNnitrosonornicotineNnityrosoanabasineNnitrosopiperidine
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Carcinoma de ovário, adenocarcinoma de adrenalgip
Adenocarcinoma de tireóidetrk
Carcinoma de cólonsrc
Carcinoma das vias urinárias, adenocarcinoma da tireóide, melanoma
H-ras
Carcinoma de pulmãoL-myc
Neuroblastoma, carcinoma de pulmãoN-myc
Adenocarcinoma de mama, ovário, estômagoneu
Detecados com mutação em Proto-oncogenes
Carcinoma do rim, hemangioblastomaVHL
Carcinoma do cólonAPC
Tumores de mamaBRCA2
Tumores de mama (freqüente), Tumores do ovário (raro)BRCA1
Adenocarcinoma do pâncreasp16
50% da totalidade dos tumoresp53
RetinoblastomaRB
Detecados em Genessupressores