O que é Ciclinas e cinases dependentes de ciclina? — Biologia

Definição 10.1 Biologia universitária — 3.º ano · Capítulo 10 — Controle do ciclo celular e morte celular programada

O ciclo celular — G1, S (replicação), G2, M (mitose) — é impulsionado por uma família de cinases proteicas, as cinases dependentes de ciclina (CDKs), cujas subunidades catalíticas estão presentes ao longo de todo o ciclo, mas só ficam ativas quando ligadas a uma ciclina, uma subunidade regulatória cuja concentração sobe e desce numa ordem fixa: a ciclina D com a Cdk4/6 em G1 em resposta a fatores de crescimento, a ciclina E com a Cdk2 na transição G1/S, a ciclina A com a Cdk2 ao longo de S, a ciclina B com a Cdk1 na entrada em mitose. Cada par ciclina–CDK fosforila as proteínas de sua fase — origens de replicação, lâminas, condensinas, as enzimas da montagem do fuso — e cada um é desligado pela destruição de sua ciclina: ubiquitina-ligases (o SCF em G1/S, o complexo promotor da anáfase, APC/C, na mitose) marcam as ciclinas para o proteassomo. A atividade da Cdk1 ainda é controlada por uma fosforilação inibitória posta pela cinase Wee1 e removida pela fosfatase Cdc25, e por pequenas proteínas inibidoras (p21, p27, p16) que se ligam aos complexos. O ciclo é, assim, uma sequência ordenada de ondas de cinase, cada onda terminando na proteólise daquilo que a produziu.

O ciclo como uma sequência de ondas de ciclina–CDK, cada uma encerrada pela destruição de sua ciclina, com os três pontos de checagem (barras vermelhas) em que a célula pergunta se deve prosseguir.

À esquerda: o plano de fase do oscilador. A curva em S é o estado estacionário rápido da Cdk1 para cada nível de ciclina; o laço vermelho é o ciclo — acumulação lenta ao longo do ramo baixo, um salto em C_2, degradação rápida ao longo do ramo alto, um salto de volta em C_1. À direita: a evolução temporal resultante, um dente de serra de ciclina e uma onda quadrada de cinase. — À esquerda: o plano de fase do oscilador. A curva em S é o estado estacionário rápido da Cdk1 para cada nível de ciclina; o laço vermelho é o ciclo — acumulação lenta ao longo do ramo baixo, um salto em $C_{2}$ , degradação rápida ao longo do ramo alto, um salto de volta em $C_{1}$ . À direita: a evolução temporal resultante, um dente de serra de ciclina e uma onda quadrada de cinase.

Exemplos

Exemplo 10.3 (Por que o óvulo de rã é um relógio)

Um óvulo de rã fecundado se divide doze vezes em seis horas, sem crescimento, sem transcrição e sem pontos de checagem, a intervalos de $30\,\mathrm{min}$ : é o oscilador do teorema funcionando nu, e um extrato de seu citoplasma num tubo de ensaio continua a ciclar, com a ciclina subindo e descendo, sem nada a dividir. Acrescentar uma ciclina B não degradável trava o extrato em mitose, já que $C$ nunca pode cair abaixo de $C_{1}$ ; bloquear a síntese de ciclina o trava em interfase. Numa célula somática o mesmo motor vem embrulhado nos controles da seção seguinte, que o seguram nos limiares até que as condições sejam cumpridas, de modo que o período passa a ser um dia em vez de meia hora, e pode ser indefinidamente longo.

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