Durante sua vida, uma célula passa por diferentes etapas, caracterizadas por eventos celulares específicos e por alterações biológicas importantes. O fluxo entre estas etapas, ou transições, é finamente regulado e requer a ação de proteínas específicas, em geral proteínas quinases, que controlam a sucessão de etapas. Basicamente as etapas ocorrem de forma cíclica, representando o ciclo de vida da célula.
O Ciclo celular consiste em uma série de eventos que alternam a divisão celular e a intérfase (etapa que ocorre entre as divisões). Dois importantes processos ocorrem no ciclo celular:
1) a duplicação do DNA, que corresponde à duplicação do material genético e
2) a divisão, que tanto envolve o material genético (cariocinese), quanto o conteúdo citoplasmático (citocinese).
O ciclo celular é dividido em etapas: Intérfase e Mitose. A intérfase, que corresponde ao período entre as divisões é dividida em:
Fase G1 (Gap1) = etapa de crescimento (aumento do volume citoplasmático) e preparação do DNA para replicação. É uma etapa de elevada taxa metabólica, com alta produção de proteínas e energia;
Fase S (Síntese) = etapa de síntese do DNA, na qual o genoma é duplicado;
Fase G2 (Gap2) = etapa de preparação da célula para divisão. Esta etapa é muito importante, pois como o DNA estará enovelado durante a divisão (fase M), não há possibilidade de síntese das moléculas necessárias ao processo. Assim, a síntese de todas as moléculas que serão requeridas nos processos de citocinese e cariocinese tem que ser produzido nesta etapa.
A mitose, também chamada Fase M, corresponde à etapa de divisão propriamente dita, na qual ocorrem os processos de citocinese e cariocinese.
Algumas células altamente especializadas não cumprem a transição de comprometimento com a divisão celular, não ultrapassando o primeiro ponto de checagem durante a fase G1.
Não ultrapassando este primeiro ponto, denominado ponto de restrição, a célula entra em repouso, em um fenômeno denominado quiescência. Esta etapa é também chamada de fase G0 ou fase quiescente, se caracterizando pelo fato da célula manter sua atividade metabólica sem ter necessidade de duplicar o DNA para se dividir.
Células quiescentes não realizam divisão celular.
Em geral, as células que estão nesta etapa são altamente especializadas, não dispondo do elevado montante energético necessário para o cumprimento pleno do processo de divisão. Há uma correlação inversa entre o grau de especialização celular e o potencial de proliferação: Quanto maior a especialização de uma célula, menor a sua capacidade de divisão. Assim, células quiescentes NÃO se dividem!
O controle do ciclo celular consiste na determinação da habilidade da célula de cumprir as diversas etapas do processo, sendo controlado por proteínas citoplasmáticas. Duas classes principais de proteínas participam deste processo: As ciclinas e os CDKs (cyclin dependent kinases – quinases dependentes de ciclina).
Ciclinas – proteínas cuja concentração varia (aumenta ou diminui) ao longo do ciclo de vida da célula.
• Ciclinas de G1 (D ciclinas)
• Ciclinas da fase-S (ciclinas E e A)
• Cilcinas mitóticas (B ciclinas)
Quinases dependentes de ciclina (CDKs) – proteínas cuja concentração é constante ao longo do ciclo de vida da célula.
• CDK de G1 (CDK4)
• CDK da fase-S (CDK2)
• CDK da fase-M (CDK1)
Ao serem ativadas pelas ciclinas, os CDKs adicionam grupamentos fosfato (que possuem carga) a uma variedade de proteínas (que são seus substratos de catálise) para controlar os diferentes processos envolvidos no ciclo celular – estes processos envolvem a ativação ou inativação de proteínas-alvo, que determinarão o curso do ciclo da célula em questão.
Representando graficamente o comportamento de ciclinas e CDKs ao longo do ciclo celular (concentração x tempo), observaríamos a oscilação das ciclinas (em azul) e a constancia dos CDKs (em vermelho).
O aumento da concentração do Fator de promoção da fase S (SPF), que inclui ciclinas do tipo A ligadas à CDK2, leva entra no núcleo e prepara a célula para replicar seu DNA (e seus centrômeros). Conforme o DNA é replicado, E ciclinas são degradadas, e os níveis de ciclinas mitóticas começa a aumentar (em G2). O Fator de promoção da fase M (o complexo das ciclinas mitóticas do tipo B com CDK da fase M (CDK1) inicia uma serie de processos, incluindo a montagem dos fusos mitóticos, a vesiculação do envelope nuclear, a interrupção de todos os processos de transcrição genética e a condensação dos cromossomos
