Regulación del ciclo celular

El ciclo celular, sus alteraciones en el cáncer y como es regulado en células troncales embrionarias

(Segunda síntesis)

Miranda Gálvez Gabriel Vidblain

La vida de un célula, desde que nace y crece hasta que se reproduce y muere, transcurre a lo largo de cuatro etapas, que pueden o no ser continuas dependiendo del tipo celular, y las cuales son: G1, S, G2 y M. A esta serie de etapas se le conoce también como ciclo celular.

Existen moléculas que se encargan de dirigir a las células a través de estas fases, tales como las quinasas, involucradas en la fosfoliración de compuestos, principalmente el retinoblastoma, y las ciclinas, encardas de regular a las quinasas.

En la fase G1 y en la fase G2, denominadas también como fases de intervalo, primario y secundario respectivamente, se da un incremento en la actividad metabólica para aumentar el tamaño de la célula.

En la fase S, conocida como fase de síntesis, la célula se encargará de replicar todo el material genético para que al momento de entrar a la siguiente fase, la fase de mitosis, las células hijas originadas a partir de una división, posean la misma información. 

Sin embargo, cuando la célula se mantiene inactiva, es decir, cuando no se prepara para dividirse (proliferar), decimos que la célula se mantienen en un estado G0. 

Ahora bien, la duración de un ciclo estándar es de veinticuatro horas, sin embargo en distintos tipos celulares esto puede variar, un ejemplo de ello es el ciclo de  Escherichia coli que dura  veinte minutos, Saccharomyces cerevisiae lo hace en una a tres horas y los hepatocitos humanos en un año. 

Al proceso por el cual la célula da marcha al ciclo celular se le conoce como transducción de señales, mismo que está regulado por complejos proteicos, sintetizados naturalmente por la célula y que son llamados también factores de crecimiento. 

La producción de ciclina D, promueve el inicio del ciclo celular, especialmente en el humano, de manera que al formar un complejo con la quinasa se activa la fosfoliración de la proteína retinoblastoma (Rb). 

La proteína retinoblastoma es una proteína supresora de tumores que bloquea los factores de transcripción E2F1, E2F2 y E2F3; la fosfoliración de dicha proteína libera a los factores de trascripción anteriormente mencionados, remplazando el complejo p107/E2F4. 

A su vez este última reacción activa la ciclina E y la fosfatasa cdc25A, responsable de remover los fosfatos de Cdk2, promoviendo la unión de la ciclina E con Cdk2. Dicho complejo inactiva la acción de la retinoblastoma. Los factores de transcripción, durante la transición de la fase G1 a la S, inician la activación de la ciclina A y ciclina B. El complejo Ciclina A-quinasa activa el proceso de replicación de DNA, de manera que la célula entra a la fase S.

Ahora bien, el complejo Ciclina B-quinasa, correctamente llamado, factor promotor de meiosis, permite la transición de la fase G2 a la fase M. Dicho promotor es activado por una cinasa Polo y después dirigido al núcleo para fosforilar las proteínas de la lámina nuclear  y liberar a los cromosomas. Al final, la citocinesis marca el final del ciclo celular.

Las quinasas (CDK) son proteínas que a su vez son reguladas por otras moléculas, tales como fosfatasas, cinasas, proteínas inhibidoras y sobre todo por ciclinas. Además de ello, el ciclo celular cuenta con inhibidores para su regulación, tales como las proteínas supresoras de tumores p15, p16, p18 y p19 para los complejos con ciclina D, y p21, p27, p57 para bloquear la ciclina A. 

Por otra parte, la proteína p53 está involucrada en diferentes procesos celulares dentro del ciclo celular. Cuando existe un daño en el DNA antes de que ocurra la fase S, la p53 activa a p21 y des esta manera inhibe la actividad del complejo con ciclina E. 

De la misma manera, pero cuando el daño ocurre después de la fase S, p53 se une al gen promotor de ciclina B, inhibiendo su actividad. Y si el daño que ocurre es irreparable, p53 activa el proceso de muerte celular, llamado apoptosis. Sin embargo cuando este procesos no se lleva a cabo, la célula bloquea los procesos de muerte y se origina cáncer.

La ciclina D esta presente en cáncer de estómago y esófago, las ciclina A y E se expresan en carcinomas hepatocelulares y la ciclina B se incrementa con el virus de papiloma humano (VPH), causante del cáncer de cérvix en mujeres. 

Las células embrionarias, conocidas también como células troncales, muestran una fase G1 no controlada por su respectivo complejo, de hecho el complejo ciclina E-Cdk2 es el responsable de la regulación del ciclo. Cuando las células comienzan a diferenciarse, el resto de complejos, proteínas y demás moléculas toma participación en el ciclo.

En conclusión, el control del ciclo celular ha llevado al hombre a entender muchos de los procesos celulares, dando las herramientas para crear estudios terapéuticos que puedan combatir las anormalidades de dicho ciclo  y las enfermedades que desencadenan, principalmente al cáncer.

Imagen tomada de la Web. Explicación gráfica del ciclo celular.

Referencias:

Marco A. Quezada Ramírez. (2007). El ciclo celular, su alteraciones en el cáncer y como es regulado en células troncales embrionarias. Contacto S, 5-12 pp.