¿Qué es Ciclinas y quinasas dependientes de ciclina? — Biología

Definición 10.1 Biología universitaria — tercer año · Capítulo 10 — Control del ciclo celular y muerte celular programada

El ciclo celular — G1, S (replicación), G2, M (mitosis) — lo impulsa una familia de proteína-quinasas, las quinasas dependientes de ciclina (CDK), cuyas subunidades catalíticas están presentes a lo largo de todo el ciclo pero solo son activas cuando se unen a una ciclina, una subunidad reguladora cuya concentración sube y baja en un orden fijo: la ciclina D con Cdk4/6 en G1 en respuesta a factores de crecimiento, la ciclina E con Cdk2 en la transición G1/S, la ciclina A con Cdk2 a lo largo de S y la ciclina B con Cdk1 en la entrada en mitosis. Cada pareja ciclina–CDK fosforila las proteínas de su fase — orígenes de replicación, laminas, condensinas, enzimas del ensamblaje del huso — y cada una se apaga con la destrucción de su ciclina: unas ubiquitina-ligasas (SCF en G1/S y el complejo promotor de la anafase, APC/C, en mitosis) marcan las ciclinas para el proteasoma. La actividad de Cdk1 está además regulada por una fosforilación inhibidora que pone la quinasa Wee1 y quita la fosfatasa Cdc25, y por pequeñas proteínas inhibidoras (p21, p27, p16) que se unen a los complejos. El ciclo es así una secuencia ordenada de oleadas de quinasa, cada una de las cuales termina con la proteólisis de lo que la produjo.

El ciclo como una secuencia de oleadas de ciclina–CDK, cada una terminada por la destrucción de su ciclina, con los tres puntos de control (barras rojas) en los que la célula se pregunta si seguir adelante.

Izquierda: el plano de fases del oscilador. La curva en forma de S es el estado estacionario rápido de Cdk1 para cada nivel de ciclina; el lazo rojo es el ciclo — acumulación lenta por la rama baja, un salto en C_2, degradación rápida por la rama alta y un salto de vuelta en C_1. Derecha: el curso temporal resultante, un diente de sierra de ciclina y una onda cuadrada de quinasa. — Izquierda: el plano de fases del oscilador. La curva en forma de S es el estado estacionario rápido de Cdk1 para cada nivel de ciclina; el lazo rojo es el ciclo — acumulación lenta por la rama baja, un salto en $C_{2}$ , degradación rápida por la rama alta y un salto de vuelta en $C_{1}$ . Derecha: el curso temporal resultante, un diente de sierra de ciclina y una onda cuadrada de quinasa.

Ejemplos

Ejemplo 10.3 (Por qué el huevo de rana es un reloj)

Un huevo de rana fecundado se divide doce veces en seis horas sin crecimiento, sin transcripción y sin puntos de control, a intervalos de $30\,\mathrm{min}$ : es el oscilador del teorema funcionando desnudo, y un extracto de su citoplasma en un tubo de ensayo sigue ciclando, con la ciclina subiendo y bajando, sin nada que dividir. Añadir una ciclina B no degradable bloquea el extracto en mitosis, ya que $C$ nunca puede bajar de $C_{1}$ ; bloquear la síntesis de ciclina lo bloquea en interfase. En una célula somática el mismo motor va envuelto en los controles de la sección siguiente, que lo retienen en los umbrales hasta que se cumplan las condiciones, de modo que el período pasa a ser de un día en vez de media hora y puede ser indefinidamente largo.

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