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Por Hannah Simmons, M.Sc.
El ciclo celular está regulado por las ciclinas, un tipo de proteína que se une y activa las quinasas dependientes de ciclinas (CDKs).
Crédito de la imagen: Andrii Vodolazhskyi /
Una introducción a las ciclinas
La transmisión precisa de la información genética de una célula a una célula hija está garantizada por la estrecha regulación de las cuatro etapas del ciclo celular. Las etapas de este ciclo incluyen: Fase de brecha 1 (G1), fase de síntesis de ADN (S), fase de brecha 2 (G2) y fase de mitosis (M). Para cada fase, existe un grupo correspondiente de ciclinas: Ciclinas G1, Ciclinas G1/S, Ciclinas S y Ciclinas M, cada una con una función diferente.
Los niveles de estas ciclinas oscilan a lo largo del ciclo con niveles dramáticamente diferentes en cada fase. La G1 es inusual, ya que es necesaria en la mayoría de las etapas y, por lo tanto, está presente en niveles altos durante la mayor parte del ciclo. Sin embargo, los niveles de las demás ciclinas suben y bajan cuando son necesarias.
Esta oscilación se debe a un equilibrio entre la expresión del gen y la degradación de la proteína a través de la vía de la ubiquitina-proteasoma. Cuando se requiere una ciclina, se elevan los niveles de expresión génica, lo que conduce a una mayor producción de proteínas. Sin embargo, una vez que la función de la ciclina está completa, el complejo Skp Cullin F-box containing (SCF) o el complejo promotor de la anafase (APC) añade ubiquitinas a la ciclina a través de la ubiquitinoilación, dirigiéndola a la degradación por el proteasoma.
Descubrimiento de las ciclinas
Las ciclinas fueron descubiertas por Timothy Hunt, Leland H. Hartwell y Paul M Nurse, quienes descubrieron que la concentración de cada ciclina era diferente en cada etapa y cambiaba de forma cíclica. Ganaron un premio Nobel en 2001 por su contribución a la Fisiología y la Medicina.
La función de las ciclinas en el ciclo celular
Las ciclinas no tienen una función enzimática propia, sino que se unen a las CDK para activarlas. Una vez unidas, forman factores promotores de la maduración que pueden fosforilar proteínas diana y dar lugar a las diferentes etapas del ciclo celular.
Como se ha descrito anteriormente, las ciclinas G1 son inusuales ya que no oscilan. En cambio, sus niveles aumentan a lo largo del ciclo, regulando el crecimiento celular.
Las ciclinas G1/S oscilan con un pico entre la fase G1 tardía y la fase S temprana. Una vez unidas a las CDKs, comienzan a estimular la actividad de las CDKs de la fase S impidiendo su inhibición, estimulando así el inicio de la replicación del ADN y del centrosoma.
Las ciclinas S están implicadas en la inducción de la replicación del ADN y en las primeras fases de la mitosis. Sus niveles aumentan al comienzo de la fase S y caen en la mitosis temprana. Por último, las ciclinas M aumentan en la mitosis y disminuyen una vez que la célula ha superado el punto de control de la formación del huso. Ayudan a la formación de los husos y a la alineación de los cromosomas en la placa metafásica.
Los sustratos de los complejos ciclina/CDK
Una vez unidos, el complejo funciona para fosforilar muchas proteínas objetivo diferentes. Una de las más estudiadas es el supresor tumoral del retinoblastoma (Rb).
La ciclina D unida a la CDK4/6 fosforila esta proteína Rb, que suele inhibir el factor de transcripción E2F. Por lo tanto, en presencia de la ciclina D, el factor de transcripción E2F puede transcribir proteínas implicadas en la progresión hacia la fase S, incluyendo las ciclinas E y A de la fase G1/S.
Otro ejemplo de proteína diana es la fosforilación de p27, que suele funcionar para inhibir a Rb. La fosforilación por parte del complejo CDK-2-ciclina E impide esta inhibición y, por tanto, la progresión de la fase G1 a la fase S puede continuar.
En general, las ciclinas son responsables de la progresión del ciclo celular, asegurando que las etapas importantes de cada fase se lleven a cabo antes de que la célula progrese a la siguiente fase. Su descubrimiento ha conducido desde entonces a muchos otros conocimientos sobre el ciclo celular, incluyendo conocimientos sobre la función de la regulación del ciclo celular en el cáncer.
Más información
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- Regulación dependiente del ciclo celular
.Dependent Regulation of Cell Adhesions
Written by
Hannah Simmons
Hannah es una escritora de medicina y ciencias de la vida con un Master of Science (M.Sc.) por la Universidad de Lancaster, Reino Unido. Antes de convertirse en escritora, la investigación de Hannah se centró en el descubrimiento de biomarcadores para las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. También trabajó para dilucidar las vías biológicas implicadas en estas enfermedades. Fuera de su trabajo, Hannah disfruta nadando, sacando a pasear a su perro y viajando por el mundo.