Ciclina

As ciclinas son unha familia de proteínas que controlan a progresión das células polas sucesivas fases do ciclo celular ao activaren os encimas quinases dependentes de ciclinas (Cdk).[1] As ciclinas non teñen actividade encimática propia, pero actúan formando un complexo coas Cdk, que si a teñen.

FunciónEditar

 
Expresión das ciclinas humanas durante o ciclo celular.

As ciclinas déuselle orixinalmente o seu nome porque a súa concentración varía de forma cíclica durante o ciclo celular. Porén, debe terse en conta que agora se clasifican pola estrutura de caixa de ciclina conservada que teñen, e non todas estas ciclinas varían os seus niveis ao longo do ciclo celular.[2] As oscilacións das ciclinas, fundamentalmente flutuacións na expresión xénica e destrución das ciclinas pola vía do proteasoma mediada por ubiquitina, induce oscilacións na actividade das quinases dependentes de ciclina ou Cdk que impulsa o ciclo celular. Unha ciclina forma un complexo cunha Cdk, o cal empeza a activar a Cdk, pero a activación completa require tamén fosforilación. A formación do complexo ten como resultado a activación do centro activo da Cdk. As ciclinas non teñen actividade encimática propia senón que teñen sitios de unión para algúns substratos e dirixen as Cdks a localizacións subcelulares específicas.[3]

Foron descubertas por R. Timothy Hunt en 1982 mentres estudaba o ciclo celular do ourizo de mar.[4][5]

Nunha entrevista para o programa da BBC "The Life Scientific" (do 13/12/2011), R. Timothy Hunt explicou que o nome "ciclina" fora escollido orixinalmente pola súa afección ao ciclismo. Pero despois de acuñado o termo quedou establecida a importancia destas proteínas no ciclo celular. Como, por tanto, o nome era apropiado, tivo éxito.[6] R. Timothy Hunt: "Por certo, o nome ciclina, que eu acuñei, foi realmente unha broma, é porque me gustaba o ciclismo moito daquela, pero veñen e van no ciclo celular...".[7]

As ciclinas cando se unen coas quinases dependentes delas, como a p34 (cdc2) ou cdk1, forman o factor promotor da maduración (MPF). Os MPFs activan outras proteínas por medio da fosforilación. Estas proteínas fosforiladas, á súa vez, son responsables de eventos específicos durante o ciclo de división como a formación de microtúbulos e a remodelación da cromatina. As ciclinas poden dividirse en catro clases baseándose no seu comportamento no ciclo celular de células somáticas de vertebrados e células de lévedos: ciclinas G1/S, ciclinas S, ciclinas G2, ciclinas M. Esta división é útil cando se está a falar fundamentalmente do ciclo celular, pero non é universal, xa que algunhas ciclinas teñen diferentes funcións ou aparecen en distintos momentos en diferentes tipos celulares.

As ciclinas G1/S aumentan ao final da fase G1 e diminúen ao inicio da fase S. O complexo Cdk-ciclina G1/S empeza a inducir o proceso inicial da replicación do ADN, principalmente ao deter sistemas que impiden a actividade das CdK da fase S na fase G1. As ciclinas tamén promoven outras actividades para que progrese o ciclo celular, como a duplicación do centrosoma en vertebrados ou do corpo polar do fuso en lévedos. O seu aumento en presenza de ciclinas G1/S vai en paralelo ao aumento de ciclinas S.

As ciclinas S únense ás Cdk e o complexo formado induce directamente a replicación do ADN. Os niveis de ciclinas S permanecen altos, non só durante a fase S, senón tamén na fase G2 e inicio da mitose para promover os eventos iniciais da mitose.

As concentracións de ciclinas M elévanse a medida que a célula empeza a entrar na mitose e as concentracións chegan ao seu máximo na metafase. Os cambios na célula no ciclo celular, como a ensamblaxe do fuso mitótico e o aliñamento de cromátides irmás ao longo dos fusos, son inducidas por complexos de ciclina M-Cdk. A destrución das ciclinas M durane a metafase e anafase, despois de que se supera o Punto de comprobación da Ensamblaxe do Fuso, causa a saída da célula da mitose e a citocinese.[8]

As ciclinas G1 non se comportan como as outras ciclinas, porque as súas concentracións aumentan gradualmente (sen oscilacións) ao longo do ciclo celular baseándose en sinais reguladores do crecemento externas e no crecemento celular. A presenza de ciclinas G coordina o crecemento da célula coa entrada nun novo ciclo celular.

Estrutura de dominiosEditar

As ciclinas son xeralmente moi diferentes unhas das outras en estrutura primaria (secuencia de aminoácidos). Porén, todos os membros da familia das ciclinas son similares nos 100 aminoácidos que constitúen a chamada caixa de ciclina (cyclin box). As ciclinas conteñen dous dominios de pregamento todo α similar, o primeiro localizado no extremo N-terminal e o segundo no C-terminal. Pénsase que todas as ciclinas conteñen unha estrrutura terciaria similar de dous dominios compactos de 5 hélices α. O primeiro deles é a caixa de ciclina conservada, fóra da cal as ciclinas son diferentes. Por exemplo, as rexións amino terminais das ciclinas S e M conteñen curtos motivos de caixa de destrución que marcan estas proteínas para a proteólise na mitose.

Ciclina
 
Estrutura da ciclina A bovina.[9]
Identificadores
SímboloCyclin_N
PfamPF00134
Pfam clanCL0065
InterProIPR006671
PROSITEPDOC00264
SCOPe1vin / SUPFAM
Ciclina
 
Estrutura de CDK2-ciclina A/indirrubin-5-sulfonato.[10]
Identificadores
SímboloCyclin_C
PfamPF02984
Pfam clanCL0065
InterProIPR004367
PROSITEPDOC00264
SCOPe1vin / SUPFAM
Ciclina
 
estrutura dun complexo ternario p18(ink4c)-cdk6-cyclin K
Identificadores
SímboloK-cyclin_vir_C
PfamPF09080
InterProIPR015164
SCOPe1g3n / SUPFAM

TiposEditar

Hai varios tipos de ciclinas que son activos en diferentes partes do ciclo celular e que causan que as Cdk fosforilen diversos substratos. Hai tamén ciclinas "orfas" para as cales non se identificou ningún Cdk co que se asocien. Por exemplo, a ciclina F é unha ciclina orfa que é esencial para a transición G2/M.[11][12] Un estudo feito en C. elegans serviu para descubrir os papeis específicos das ciclinas mitóticas.[13][14] Estudos recentes indicaron que a ciclina A crea un ambiente celular que promove a separación dos microtúbulos dos cinetocoros na prometafase para asegurar unha eficaz corrección de erros e unha fiel segregación dos cromosomas. As células deben separar (segregar) os seus cromosomas con precisión, o que é un proceso que depende da adhesion bi-orientada dos cromosomas aos microtúbulos do fuso por medio dunhas estruturas especializads chamadas cinetocoros. Nas fases iniciais da división, hai numerosos erros na unión entre os cinetocoros dos cromosomas e os microtúbulos do fuso. A unión inestable entre eles promove a corrección deses erros ao causar unha separación constante, o realiñamento e a nova unión dos microtúbulos aos cinetocoros nas células a medida que tratan de atopar a correcta adhesión entre eles. A proteína ciclina A goberna este proceso de reaxuste ao mantelo en funcionmento ata que se eliminan os erros. En células normais, a expresión persistente da ciclina A impide a estabilización dos microtúbulos unidos aos cinetocoros mesmo en células con cromosomas aliñados. A medida que diminúen os niveis de ciclina A, as adhesións dos microtúbulos fanse máis estables, o que permite que os cromosomas se dividan correctamente conforme avanza a división celular. Pero en células deficientes en ciclina A, as adhesións dos microtúbulos quedan estabilizadas prematuramente. En consecuencia, estas células poden fracasar na corrección de erros, o que pode orixinar maiores taxas de erros na segregación dos cromosomas.[15]

Grupos principaisEditar

Hai dous grupos prncipais de ciclinas:

  • Ciclinas G1/S. Son esenciais para o control do ciclo celular na transición G1/S,
  • Ciclinas G2/M. Son esenciais para o control do ciclo celular na transición G2/M (mitose). As ciclinas G2/M acumúlanse constantemente durante a fase G2 e son destruídas abruptamente a medida que as células saen da mitose (ao final da fase M).

SubtiposEditar

Os subtipos de ciclinas específicos inclúen:

Especie G1 G1/S S M
S. cerevisiae Cln3 (Cdk1) Cln 1,2 (Cdk1) Clb 5,6 (Cdk1) Clb 1,2,3,4 (Cdk 1)
S. pombe Puc1? (Cdk1) Puc1, Cig1? (Cdk1) Cig2, Cig1? (Cdk1) Cdc13 (Cdk1)
D. melanogaster ciclina D (Cdk4) ciclina E (Cdk2) ciclina E, A (Cdk2,1) ciclina A, B, B3 (Cdk1)
X. laevis non coñecida ou non presente ciclina E (Cdk2) ciclina E, A (Cdk2,1) ciclina A, B, B3 (Cdk1)
H. sapiens ciclina D 1,2,3 (Cdk4, Cdk6) ciclina E (Cdk2) ciclina A (Cdk2, Cdk1) ciclina B (Cdk1)
Familia Membros
A CCNA1, CCNA2
B CCNB1, CCNB2, CCNB3
C CCNC
D CCND1, CCND2, CCND3
E CCNE1, CCNE2
F CCNF
G CCNG1, CCNG2
H CCNH
I CCNI, CCNI2
J CCNJ, CCNJL
K CCNK
L CCNL1, CCNL2
O CCNO
T CCNT1, CCNT2
Y CCNY, CCNYL1, CCNYL2, CCNYL3

Outras proteínas que conteñen este dominioEditar

Ademais, as seguintes proteínas humanas conteñen o dominio de ciclina:

CABLES2, CNTD1, CNTD2

HistoriaEditar

Leland H. Hartwell, R. Timothy Hunt, e Paul M. Nurse gañaron o Premio Nobel de Medicina de 2001 polo seu descubrimento das ciclinas e das quinases dependentes de ciclina.[16]

NotasEditar

  1. Galderisi U, Jori FP, Giordano A (August 2003). "Cell cycle regulation and neural differentiation". Oncogene 22 (33): 5208–19. PMID 12910258. doi:10.1038/sj.onc.1206558. 
  2. Morgan, DO (2007) 'The Cell Cycle: Principles of Control, Oxford University Press
  3. (Morgan, D.O. (2007) The Cell Cycle: Principles of Control. Oxford University Press.
  4. Evans et al., 1983, Cell 33, p389-396
  5. http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2001/hunt-autobio.html
  6. "The Life Scientific". BBC Radio 4. BBC. Consultado o 13 December 2011. 
  7. (Orixinal: "By the way, the name cyclin, which I coined, was really a joke, it's because I liked cycling so much at the time, but they come and go in the cell cycle...") "The Life Scientific". BBC Radio 4. Consultado o 04 de xaneiro de 2016. 
  8. Clute and Pines, (1999) Nature Cell Biology, 1, p82-87
  9. Brown NR, Noble ME, Endicott JA; et al. (November 1995). "The crystal structure of cyclin A". Structure 3 (11): 1235–47. PMID 8591034. doi:10.1016/S0969-2126(01)00259-3. 
  10. Davies TG, Tunnah P, Meijer L; et al. (May 2001). "Inhibitor binding to active and inactive CDK2: the crystal structure of CDK2-cyclin A/indirubin-5-sulphonate". Structure 9 (5): 389–97. PMID 11377199. doi:10.1016/S0969-2126(01)00598-6. 
  11. Fung TK, Poon RY (2005). "A roller coaster ride with the mitotic cyclins". Semin. Cell Dev. Biol. 16 (3): 335–42. PMID 15840442. doi:10.1016/j.semcdb.2005.02.014. 
  12. Gerald Karp, (2007). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments. New York: Wiley. pp. 148, 165–170, and 624–664. ISBN 0-470-04217-6. 
  13. van der Voet, Monique; Lorson, Monique; Srinivasan, Dayalan G.; Bennett, Karen L.; van den Heuvel, Sander (2009). "C. elegans mitotic cyclins have distinct as well as overlapping functions in chromosome segregation". Cell Cycle 8 (24): 4091–4102. ISSN 1538-4101. doi:10.4161/cc.8.24.10171. 
  14. Rahman, Mohammad M.; Kipreos, Edward (2010). "The specific roles of mitotic cyclins revealed". Cell Cycle 9 (1): 22–27. ISSN 1538-4101. doi:10.4161/cc.9.1.10577. 
  15. Nature Reviews Molecular Cell Biology (2013) doi:10.1038/nrm3680
  16. "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001". The Nobel Foundation. Consultado o 2009-03-15. 

Véxase taménEditar

Ligazóns externasEditar

BibliografíaEditar

  • Monty Krieger; Matthew P Scott; Matsudaira, Paul T.; Lodish, Harvey F.; Darnell, James E.; Lawrence Zipursky; Kaiser, Chris; Arnold Berk (2004). Molecular cell biology (Fifth ed.). New York: W.H. Freeman and CO. ISBN 0-7167-4366-3.