Regulación del ciclo celular

Ciclo celular, sistema de regulación y cáncer 

(Primera síntesis)

Miranda Gálvez Gabriel Vidblain

El ciclo celular, que puede denominarse también como el ciclo de vida de una célula, es una serie de etapas ordenadas por las cuáles la célula se preparara para dividirse. No obstante únicamente ocurre en células eucariotas, ya que por su parte, las células procariotas cuentan con un ciclo de vida distinto conformado por otro tipo de fases (latencia, exponencial, estacionaria y muerte), las cuales no se detallarán.

Sin embargo existen células eucariotas, que por su naturaleza biológica, no pueden dividirse en su etapa madura, un ejemplo de ello son los eritrocitos, las células estriadas multinucleadas y las neuronas, entre otras, que exclusivamente se dividen en su etapa embrionaria.

El ciclo celular se divide en dos grandes fases: Interfase y Mitosis. La Interfase consta de una primer fase de intervalo (G1), una fase de síntesis (S) y por último una segunda fase de intervalo (G2), mientras que la  fase de mitosis consta de profase, metafase, anafase y telofase. 

En la fase G1 la célula aumenta de tamaño, los orgánulos, que anteriormente se dividieron equitativamente en la fase M, crecen de igual manera tanto en tamaño como en número, un ejemplo de ello serían los orgánulos membranosos, tales como retículo endoplásmico, aparto de Golgi, lisosomas,  mitocondrias y cloroplastos en células vegetales, entre otros. También, en la fase G1 la célula se encarga de sintetizar moléculas, compuestos y sustancias necesarias para la progresión de cada fase y la transición de fase en fase. 

Sin embargo debe intervenir un sistema de control para regular la actividad bioquímica que la célula llevará a cabo durante su ciclo de vida. Dicho sistema está conformado por proteínas, que se codifican previamente a partir de ciertos genes, conocidas como ciclinas. 

Existen varios tipos de ciclinas que se encuentran activas, o en su defecto, inactivas en distintas fases del ciclo celular, entre ellas la ciclina A, la ciclina B, la ciclina D y la ciclina E. Sin embargo la regulación del ciclo celular no solo depende de este tipo de proteínas sino también de enzimas, conocidas como quinasas, las cuales ayudarán a formar complejos enzimáticos capaces de inhibir o excitar la progresión del ciclo a partir de la transición de fases. 

No obstante cabe mencionar que para cada tipo de ciclina existe una quinasa especifica con la cual formará dicho complejo, y el cual se activará cuando ocurra una transición de fase, a estos sitios específicos de activación se les denomina puntos de control. 

En dichos puntos los diferentes complejos ciclina-quinasa se encargarán de supervisar que la progresión del ciclo se lleve de manera correcta, ordenada y en medios óptimos, con el fin de evitar futuras anomalías que dañen la integridad de la célula, o bien, del material genético.

Durante la fase G1 temprana la ciclina D se une a las quinasas 4 o 6 (Cdk4/ Cdk6) y el complejo resultante permite la progresión hacia la fase G1 tardía y, por lo tanto, la transición a la fase S.

Dada la participación de la ciclina D en el proceso de división celular, se ha sugerido que esta proteína podría participar en el desarrollo de distintos tipos de cáncer, tales como el cáncer paratiroideo, linfomas y carcinomas de células escamosas.

Por otra parte, la ciclina E se une a la quinasa dependiente de ciclina Cdk2 en la fase G1 del ciclo celular, ya que es necesaria para la transición G1 a la fase S. El complejo ciclina E-Cdk2 fosforila a una proteína llamada p27, la cual es un inhibidor de la ciclina D, marcándolo para que sea degradado, y promoviendo así la expresión de la ciclina A, lo que permite la entrada y progreso de la fase S.

 

Ahora bien, la ciclina A y la ciclina B se unen a sus quinasas correspondientes, Cdk2 para ciclina A y Cdk1 para ciclina B, participando en la fase de síntesis (S). 

El ciclo celular progresa sin interrupciones, bajo el monitoreo, control y regulación de los mecanismos ya mencionados. Las células normales tienen la capacidad de interrumpir el ciclo celular, cuando ocurre un daño celular y se afecta la maquinaria bioquímica o la información genética involucrada en el ciclo. 

Esta interrupción, o como le llamamos anteriormente punto de control, puede ocurrir en las fases G1, S y G2. La detención del avance del ciclo, tiene la finalidad de brindar el tiempo necesario para reparar los daños. Una vez que los daños han sido reparados, el ciclo continúa hasta la división de la célula. 

Cuando ésta no es capaz de reparar los daños, se activan los mecanismos de muerte celular programados para impedir que se produzcan células hijas con alteraciones en la información genética. En caso contrario, si la célula no muere y queda con un ADN alterado entonces continua hacia la transformación maligna, ocasionando tumorigenesis y finalmente cáncer. Cuando esta detención es prolongada la célula entra en una prolongación de la fase G1 conocida también como la fase G0. 

En dicha fase la célula se mantiene en un estado quiescente, en el cual no lleva a cabo  ninguna reacción bioquímica con el fin de prepararse para una futura división, y de la misma forma tampoco se activan los mecanismos de muerte celular. 

Cabe mencionar que existen diversos tipos celulares de acuerdo a su capacidad para dividirse, entre ellas se encuentran las células lábiles o de división continua, tales como las células de la piel, del tracto digestivo, urinario, respiratorio y tejido hematopoyético; las células quiescentes, tales como las células del hígado, de los riñones, del páncreas, de los músculos y tejido vascular; y finalmente las células indivisibles o permanentes, tales como las células nerviosas, las células musculares esqueléticas y células del musculo cardiaco.

Ahora bien, en la fase de síntesis se produce la replicación o, como su nombre lo dice, la síntesis del DNA, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas.

Con la duplicación del DNA, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Esto asegura que al dividirse cada una de las células tenga una copia completa de ADN. Esta fase tiene una duración de unas diez a doce horas y ocupa alrededor de la mitad del tiempo que dura el ciclo celular en una célula tipo. 

Finalmente, en la fase G2 se sigue sintetizando ARN y proteínas, se incrementan las proteínas citoplasmáticas y organelos, por lo que la célula aumenta nuevamente de tamaño y por ende esta lista para entrar a la fase M y sufrir su correspondiente división.

Referencias:

Lourdes Rodríguez Fragoso, Efrén Hernández Baltasar, Jorge A Reyes Esparza. (2004). El ciclo celular: características, regulación e importancia en el cáncer. Biotecnología Aplicada21:1-9 pp.

Oscar Peralta-Zaragoza, Margarita Bahena Román, Cynthia Díaz Benítez, Vicente Madrid Marina. (1997).Regulación de ciclo celular y desarrollo de cáncer: perspectivas terapéuticas. Salud Publica de México  39: 1-10 pp.