Cosa sono le cicline?

Il ciclo cellulare è regolato dalle cicline, un tipo di proteina che lega e attiva le chinasi ciclina dipendenti (CDK).

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Un’introduzione alle cicline

La trasmissione accurata delle informazioni genetiche da una cellula a una cellula figlia è assicurata dalla stretta regolazione delle quattro fasi del ciclo cellulare. Le fasi di questo ciclo includono: Fase 1 (G1), fase di sintesi del DNA (S), fase 2 (G2) e fase di mitosi (M). Per ogni fase, c’è un gruppo corrispondente di cicline: G1 cyclins, G1/S cyclins, S cyclins e M cyclins, ognuna con una funzione diversa.

I livelli di queste cicline oscillano durante il ciclo con livelli drammaticamente diversi in ogni fase. G1 è insolito in quanto è richiesto nella maggior parte delle fasi e quindi è presente in alti livelli per la maggior parte del ciclo. Tuttavia, i livelli delle altre cicline aumentano e diminuiscono quando sono richiesti.

Questa oscillazione è dovuta a un equilibrio tra l’espressione genica e la degradazione della proteina attraverso la via dell’ubiquitina-proteasoma. Quando una ciclina è richiesta, i livelli di espressione genica sono aumentati portando ad una maggiore produzione di proteine. Tuttavia, una volta che la funzione della ciclina è completa, il complesso Skp Cullin F-box containing (SCF) o il complesso che promuove l’anafase (APC) aggiunge ubiquitine sulla ciclina tramite ubiquitinoilazione, indirizzandola alla degradazione da parte del proteasoma.

Scoperta delle cicline

Le cicline sono state scoperte da Timothy Hunt, Leland H. Hartwell e Paul M Nurse, che hanno scoperto che la concentrazione di ogni ciclina era diversa in ogni fase e cambiava in modo ciclico. Hanno vinto un premio Nobel nel 2001 per il loro contributo alla fisiologia e alla medicina.

La funzione delle cicline nel ciclo cellulare

Le cicline non hanno una loro funzione enzimatica, e si legano alle CDK per attivarle. Una volta legate, formano fattori di promozione della maturazione che possono fosforilare le proteine bersaglio e portare alle diverse fasi del ciclo cellulare.

Come descritto in precedenza, le cicline G1 sono insolite perché non oscillano. Invece i loro livelli aumentano durante il ciclo, regolando la crescita cellulare.

Le cicline G1/S oscillano con un picco tra la tarda fase G1 e l’inizio della fase S. Una volta legate alle CDK, iniziano a stimolare l’attività delle CDK in fase S impedendone l’inibizione, stimolando così l’inizio della replicazione del DNA e del centrosoma.

Le cicline S sono coinvolte nell’induzione della replicazione del DNA e nelle prime fasi della mitosi. I loro livelli aumentano all’inizio della fase S e diminuiscono all’inizio della mitosi. Infine, le cicline M aumentano nella mitosi e diminuiscono quando la cellula ha superato il checkpoint di formazione del fuso. Aiutano la formazione dei fusi e l’allineamento dei cromosomi sulla piastra di metafase.

I substrati dei complessi ciclina/CDK

Una volta legato, il complesso funziona per fosforilare molte diverse proteine bersaglio. Una delle più studiate è il soppressore tumorale del retinoblastoma (Rb).

La ciclina D legata alla CDK4/6 fosforila questa proteina Rb, che solitamente inibisce il fattore di trascrizione E2F. Pertanto, in presenza di ciclina D, il fattore di trascrizione E2F può trascrivere proteine coinvolte nella progressione in fase S, comprese le cicline E e A della fase G1/S.

Un altro esempio di proteina bersaglio è la fosforilazione di p27, che di solito funziona per inibire Rb. La fosforilazione da parte del complesso CDK-2-ciclina E impedisce questa inibizione e quindi la progressione dalla fase G1 alla fase S può continuare.

In generale, le cicline sono responsabili della progressione del ciclo cellulare, assicurando che le tappe importanti di ogni fase siano effettuate prima che la cellula passi alla fase successiva. La loro scoperta ha portato a molte altre intuizioni sul ciclo cellulare, comprese quelle sulla funzione della regolazione del ciclo cellulare nel cancro.

Altre letture

• Tutti i contenuti del ciclo cellulare
• Il ciclo cellulare
• Ciclo cellulare-Dependent Regulation of Cell Adhesions

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