Aula 6 - Ciclo Celular (completa)

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Ciclo Celular

Ciclo Celular_definição_visão geral

Sequência ordenada de eventos através do qual a célula duplica os cromossomos, os conteúdos celulares e se divide em duas.

Ciclo Celular_fases e duração

Ciclo Celular_fases

Ciclo Celular_métodos de observação

Marcação in vivo com BrdU; Imuno com anti-BrdU no tecido fixado; Células epiteliais de peixe zebra.

células de mamífero em cultura

Citometria de fluxo; Corante que liga DNA; Três populações, G1, S e G2/M. leveduras em cultura

Ciclo Celular_pontos de restrição

Ciclo Celular_regulação por quinases dependentes de ciclinas e pelo APC/C

Ciclo celular_uma visão geral

A regulação do ciclo celular é realizada por vários interruptores bioquímicos que iniciam eventos específicos no ciclo celular. Estes reguladores em geral atuam na forma sim/não (levam à ativação irreversível), o sistema é redundante, o sistema é adaptável e pode ser modificado para diferentes tipos celulares ou para responder a diferentes condições intracelulares ou extracelulares.

Sinalização celular_células respondem a combinações de sinais

Fatores mitogênicos

Sinalização celular_via de MAP quinases

Sinalização Celular_respostas rápidas e respostas lentas

Sinalização celular e ciclo celular_via de MAP quinases e ciclinas Cdks

Ciclo celular e replicação de DNA_formação de complexos pre-replicacionais

-Origens de replicação; -Durante a fase S a replicação é iniciada nestas regiões quando a helicase desenrola a dupla hélice e as enzimas são carregadas nos moldes simples fita; -Na fase de elongação, maquinaria de replicação, forquilhas de replicação.

Ciclo celular_formação de complexos pré-replicacionais e o papel de S-Cdk Mecanismos que atuam para que as origens sejam disparadas uma única vez por ciclo celular: A) Final de M e início de G1 formação do pré-RC (ORC+Cdt1+Cdc6+heliicase inativa), licenciamento das origens; B) Na fase S as helicases são ativadas por DDK. S-CdK inativa ORC e Cdc6 (por fosforilação) e ativa proteínas iniciadoras de replicação, o que leva à ativação de helicases e ao recrutamento da maquinaria de replicação; -ORC fica sempre ligada, o que muda é se está ou não fosforilada. Por que novos pré-RCs não são montados durante a fase S? - S-CdK inativa ORC e Cdc6 (por fosforilação) ; - No final de M e início de G1 o APC/C promove a destruição de geminina, geminina é inibidor de Cdt1, portanto no final de M/início de G1 é a época em que Cdt 1 está ativa; - APC/C é desligado no final de G1, então geminina inibe o Cdt1 que não estiver associado à origens. - Como é reiniciado um novo ciclo? - APC/C destrói geminina (=ativação de Cdt1) e inativa os complexos Cdks (defosforilação de inúmeros alvos), com isso ORC e Cdc6 são defosforiladas e juntamente com Cdt1 podem montar novos pré-RCs

Ciclo celular_fase S_cromatina e papel das coesinas

-Além do DNA as proteínas associadas (histonas e não histonas = cromatina) devem ser duplicadas e associadas novamente ao DNA; -S-Cdk promove a transcrição de histonas, nucleossomos são montados por fatores de montagem de nucleossomos que associam-se às forquilhas de replicação e distribuem nucleossomos nas duas fitas de DNA à medida que as mesmas são sintetizadas; -Ao final de S, em preparação para a mitose, as duas fitas filhas de DNA permanecem associadas; -Esta associação é promovida pelas coesinas, que são depositadas ao longo do cromossomo durante a fase S. Na anáfase as coesinas são destruídas pelo APC/C.

Ciclo celular_G2_M_sobre o papel de M-Cdk na entrada da mitose

-M-Cdk promove a montagem do fuso mitótico, a condensação dos cromossomos, a quebra do envelope nuclear, e o rearranjo do citoesqueleto de actina.

Ciclo celular_G2_M_ativação de M-Cdk na entrada da mitose

-Síntese de ciclina M aumenta durante G2/M, o que resulta em aumento de M-Cdk; -A medida que o ciclo se aproxima de M, os níveis de M-Cdk aumentam; -Embora o complexo esteja pré-ativado (por fosforilação via CAK) o complexo é mantido inativado por uma segunda fosforilação (via Wee1), assim, no início de M há uma grande quantidade de M-Cdk pronta, fosforilada, mas que é mantida inativada por uma segunda fosforilação, que é inibitória; -por um mecanismo que não é bem entendido, na entrada de M cdc25 (fosfatase) é ativada, cdc25 remove o fosfato inibitório; -a ativação de M-Cdk também é reforçada por: a) M-Cdk fosforila e inibe Wee1 e b) fosforila e ativa Cdc25; -o resultado final é a ativação maciça de M-Cdk que promove a entrada irreversível na fase M.

Ciclo celular_fase M_prófase

Ciclo celular_fase M_prófase, como ocorre a condensação dos cromossomos

-Após a replicação o DNA de cada cromátide irmã é individualizado e o DNA é condensado com o auxílio de coesinas; -Durante a fase M o DNA é submetido a forças de tensão e o empacotamento é importante para que não ocorra quebras na molécula de DNA

Ciclo celular_fase M; em preparação para fase M, os centrossomos também são duplicados

-A duplicação do centrossomo é iniciada na transição G1-S por G1/S-Cdk; -os centríolos são duplicados e permanecem associados até a entrada em M quando são fisicamente separados.

Ciclo celular_fase M_montagem do fuso mitótico é iniciada na prófase

-M-Cdk promove a montagem de um fuso mitótico bipolar que depende da ação de proteínas motoras; -cinesina 5 e dineína, promovem afastamento dos polos; -cinesina 14 aproxima os polos.

Ciclo celular_fase M_pró-metáfase

Ciclo celular_fase M_pró-metáfase e a quebra do envelope nuclear

-M-Cdk fosforila componentes do poro nuclear e da lâmina nuclear

Ciclo celular_fase M_pró-metáfase e o cinetócoro

Ciclo celular_fase M_pró-metáfase e a captura dos cromossomos

-microtúbulos altamente dinâmicos, cromossomos são capturados

Ciclo celular_fase M_metáfase

Ciclo celular_fase M_metáfase

Vídeo 18.4

Ciclo celular_fase M_metáfase e as forças de tensão atuantes

-forças em direção ao polo: despolimerização de microtúbulos na extremidade associada ao cinetócoro (+) e despolimerização na extremidade (-) que está associada ao polo; -cinesina 4 e 10 interagem com cromossomos e com microtúbulos interpolares e geram força de tensão em direção ao equador da célula; -quando as forças estão em equilíbrio os cromossomos se alinham no equador e apresentam movimento oscilatório.

Ciclo celular_fase M_anáfase

Ciclo celular_fase M_anáfase e o papel do APC/C

-APC/C marca proteínas para serem destruídas; -Dois alvos importantes são as ciclinas S e M, o que leva a uma redução da atividade de Cdk na anáfase. -O que ativa o APC/C? A resposta é parcialmente conhecida. -APC/C é ativado por Cdc20. a) a síntese de Cdc20 aumenta antes da mitose; b) a fosforilação do APC/C aumenta a ligação de Cdc20 ao mesmo, o que resulta na ativação de APC/C. APC/C é alvo de M-Cdk. -Assim, M-Cdk cria uma alça de retroalimentação negativa ao ativar APC/C que o destrói.

Ciclo celular_fase M_anáfase e o papel do APC/C

-A ativação de APC/C acaba resultando na clivagem de coesinas, que mantinham as cromátides irmãs associadas. -APC/C somente é ativado depois que todos os cromossomos estiveram associados dos dois lados ao fuso mitótico (a ausência de ligação envia um sinal inibitório), este é um dos pontos de checagem.

Ciclo celular_fase M_anáfase

-Uma vez que as cromátides irmãs podem se separar, dois processos acontecem simultaneamente: -Anáfase A, movimento dos cromossomos em direção aos polos, pela despolimerização dos microtúbulos nas duas extremidades; -Anáfase B, os polos do fuso são fisicamente separados pela ação de cinesina 5 e dineína.

Ciclo celular_fase M_telófase

-No final da mitose ocorre a inativação de Cdk por APC/C, o que torna possível o início de um novo ciclo celular. -A inativação de APC/C: a) dispara os eventos finais da mitose; b) promove a citocinese; c) permite a formação de complexos pré-replicacionais; d) torna a célula preparada para um novo ciclo celular em um momento de inatividade de Cdk, gerando uma fase G1 durante a qual a célula monitora o ambiente e cresce.

Ciclo celular_fase M_citocinese

Ciclo celular_fase M_citocinese_formação de um sulco de clivagem

-Na superfície da células é formado um sulco de clivagem que é formado em decorrência da atividade de contração do anel contrátil; -O anel contrátil é uma estrutura transitória de actina e miosina.

Ciclo celular_fase os microtúbulos e o estabelecimento do plano de divisão celular

-O fuso mitótico parece ter papel em determinar quando e onde ocorrerá a citocinese; -Na anáfase, sinais gerados a partir do fuso mitótico indicam a posição do sulco de clivagem no córtex celular (através da estimulação de RhoA).

A parede celular da célula vegetal -a célula vegetal é mais frágil, não apresenta filamentos intermediários e não resiste a forças de tensão -espessura: 0,2 mm -permite a difusão de água e íons, hormônios são solúveis em água e pequenos, mas difusão de > 20kDa é limitada -função é semelhante à da matriz extracelular, entretanto, a organização e a composição são diferentes -funções: conecta as células, sinais para crescimento e divisão celular, controla a forma das células e dos órgãos -parede celular é dinâmica, controla diferenciação e é barreira contra patógenos -formada por microfibrilas (30 a 100 cadeias) de celulose (polímero de glicose) -fibrilas estão imersas em matriz de pectina (polímero de ácido D-galacturônico + monossacarídeos) e hemicelulose (polímeros de monossacarídeos) -a resistência mecânica da parede celular depende da formação de uma rede estabilizada por ligações cruzadas de microfibrilas de celulose por hemicelulose -a composição é variável e depende do órgão da planta.

Parede celular primária e secundária – microscopia de luz e eletrônica

Arabdopsis celulose (azul); pectina (verde) sobreposição (branco), MET Arabdopsis

-parede celular é formada externamente à MP -entre as paredes primárias de duas células está a lamela mediana, que une duas células -em muitas células a PP é a única que permanece -em outras células ocorre a deposição da parede secundária -a lignificação (depósitos de lignina, polímero de resíduos fenólicos) ocorre na PS -lignina dá resistência à forças de compressão (parede secundária, impermeável) -crescimento é de dentro para fora

Anatomia vegetal, segunda edição

Parede celular primária e secundária – microscopia de luz e eletrônica

corte transversal de escapo floral de lírio amarelo

Sistema vascular do caule de Microgramma squamulosa Seta aponta para lamela mediana

Parede primária e lamela mediana em Eucalyptus urophylla x E. grandis

A síntese da parede celular de células vegetais -síntese de celulose é realizada por celulose-sintase localizada na membrana plasmática que move-se sobre os microtúbulos e cujo movimento é determinado pela orientação dos microtúbulos dentro da célula -pectina e hemicelulose são sintetizadas no Golgi e secretadas -Na célula vegetal os microtúbulos são corticais (células vegetais não apresentam centrossomos) -Na célula vegetal os microfilamentos de actina podem estar isolados ou organizados em feixes e localizam-se na região subcortical do citoplasma, podendo ser encontrados também na região cortical -Filamentos intermediários são encontrados na lâmina nuclear

Plasmodesmo

-Junções comunicantes em células vegetais, 30-60 nm de diâmetro, 1 mm de comprimento - Permite a difusão de moléculas até 1000 Da, mas o tamanho do canal pode ser regulado e pode permitir a passagem de moléculas até 10000 Da -Revestidos por membrana plasmática - Há continuidade de membrana entre as células vizinhas, passagem de moléculas citoplasmáticas solúveis, íons, microRNAs e há continuidade de citoplasma -Há continuidade do retículo endoplasmático (desmotúbulos) - Há moléculas no canal que regulam o tráfego entre as células adjacentes

Divisão celular em células vegetais: o fragmoplasto

Lodish, 5th edition

-ausência de centrossomo na intérfase, microtúbulos corticais -há formação da banda da pré-prófase e reorganização em fuso na prófase, sem ajuda de centrossomos, ausência de microtúbulos astrais -fragmoplasto é originado a partir de vesículas que brotam do Golgi e são transportadas nos MTs, estas vesículas se alinham e se fundem na telófase e originam a nova MP da células filhas (formação centrífuga, de dentro para fora), a localização é dada pelos microtúbulos interpolares

Ciclo celular_epílogo, a citocinese na célula vegetal