Cómo las señales regulan el ciclo celular. Los puntos de control como puntos en donde el ciclo celular se puede detener.

Introducción

A medida que las células avanzan a través del ciclo celular, ¿van como si nada de una fase a la otra? Si son células cancerosas, la respuesta podría ser sí. Las células normales, sin embargo, se mueven a través del ciclo celular de una manera regulada. Utilizan información sobre su propio estado interno y del ambiente que les rodea para decidir si se debe proceder con la división celular. Esta regulación se asegura de que las células no se dividan en condiciones desfavorables (por ejemplo, cuando su ADN está dañado o cuando no hay espacio para más células en un tejido u órgano).

Puntos de control del ciclo celular

Un punto de control es una etapa en el ciclo celular eucarionte en la cual la célula examina las señales internas y externas, y “decide” si seguir adelante con la división o no.
Hay varios puntos de control, pero los tres más importantes son:
  • El punto de control Gstart subscript, 1, end subscript, en la transición Gstart subscript, 1, end subscript/S.
  • El punto de control Gstart subscript, 2, end subscript, en la transición Gstart subscript, 2, end subscript/M.
  • Punto de control del huso, en la transición de metafase a anafase.
Diagrama del ciclo celular con los puntos de control marcados. El punto de control G1 está casi al final de G1 (cerca de la transición G1/S). El punto de control G2 está casi al final de G2 (cerca de la transición G2/M). El punto de control del huso está a medio camino de la fase M, en la transición metafase/anafase más específicamente.

El punto de control Gstart subscript, 1, end subscript

El punto de control Gstart subscript, 1, end subscript es el punto principal de decisión para una célula; es decir, el punto principal en el que debe elegir si se divide o no. Una vez que la célula pasa el punto de control Gstart subscript, 1, end subscript y entra a la fase S, se compromete irreversiblemente a la división. Esto es, salvo problemas inesperados como daño al ADN o errores de replicación, una célula que pasa el punto de control Gstart subscript, 1, end subscript continuará el resto del camino por el ciclo celular y producirá dos células hijas.
El punto de control G1. El punto de control G1 se localiza al final de la fase G1, antes de la transición a la fase S. Si las células no pasan el punto de control G1, podrían "salir" del ciclo celular y entrar en un estado de reposo llamado G0, del cual pueden posteriormente reingresar a G1 bajo condiciones adecuadas.
En el punto de control G1, las células deciden si proceden o no con la división con base en factores como:
  • Tamaño de la célula
  • Nutrientes
  • Factores de crecimiento
  • Daño del ADN
En el punto de control Gstart subscript, 1, end subscript, una célula comprueba si las condiciones internas y externas son adecuadas para la división. Aquí están algunos de los factores que una célula puede evaluar:
  • Tamaño. ¿La célula es suficientemente grande para dividirse?
  • Nutrientes. ¿Tiene la célula suficientes reservas de energía o nutrientes disponibles para dividirse?
  • Señales moleculares. ¿La célula está recibiendo señales positivas (como factores de crecimiento) de sus vecinas?
  • Integridad del ADN. ¿Está dañado el ADN?
Estos no son los únicos factores que pueden afectar la progresión a través del punto de control Gstart subscript, 1, end subscript, y qué factores son más importantes depende del tipo de célula. Por ejemplo, algunas células también necesitan señales mecánicas (tales como estar unidas a una red de apoyo llamada matriz extracelular) para poder dividirsestart superscript, 1, end superscript.
Si una célula no obtiene las señales de aprobación que necesita en el punto de control Gstart subscript, 1, end subscript, puede salir del ciclo celular y entrar a un estado de reposo llamado fase Gstart subscript, 0, end subscript. Algunas células se quedan permanentemente en Gstart subscript, 0, end subscript, mientras que otras reanudan la división, si mejoran las condiciones.

El punto de control Gstart subscript, 2, end subscript

Imagen del ciclo celular con el punto de control G2 marcado. En el punto de control G2, la célula verifica:
  • Daño del ADN
  • Integridad de la replicación del ADN
Para cerciorarse de que la división celular se realiza sin problemas (produce células hijas sanas con ADN completo, sin daños), la célula tiene un punto de control adicional antes de la fase M, llamado punto de control Gstart subscript, 2, end subscript. En esta etapa, la célula comprobará:
  • Integridad del ADN. ¿Está dañado el ADN?
  • Replicación del ADN. ¿El ADN fue completamente copiado durante la fase S?
Si se detectan errores o daños, la célula se detendrá brevemente en el punto de control Gstart subscript, 2, end subscript para permitir que se realicen reparaciones. Si los mecanismos en el punto de control detectan problemas con el ADN, el ciclo celular se detiene y la célula intenta completar la replicación del ADN o reparar el ADN dañado.
Si el daño es irremediable, la célula puede experimentar apoptosis o muerte celular programadastart superscript, 2, end superscript. Este mecanismo de autodestrucción asegura que el ADN dañado no se transmita a las células hijas y es importante para la prevención del cáncer.

Punto de control del huso

Imagen del ciclo celular con el punto de control del huso marcado. En el punto de control del huso, la célula verifica:
  • Acoplamiento de los cromosoma al huso en la placa metafásica
El punto de control M también es conocido como punto de control del huso: aquí, la célula examina si todas las cromátidas hermanas están unidas correctamente a los microtúbulos del huso. Debido a que la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase es un paso irreversible, el ciclo no procederá hasta que todos los cromosomas estén firmemente unidos a por lo menos dos fibras del huso de los polos opuestos de la célula.
¿Cómo funciona este punto de control? Parece que las células en realidad no revisan la placa metafásica para confirmar que todos los cromosomas estén allí. Por el contrario, buscan los cromosomas "rezagados" que están en el lugar equivocado (por ejemplo, flotando en el citoplasma)start superscript, 3, end superscript. Si un cromosoma está fuera de lugar, la célula detendrá la mitosis, dando tiempo para que el huso capture el cromosoma perdido.

¿Cómo funcionan en realidad los puntos de control?

Este artículo da una descripción de alto nivel del control del ciclo celular, expone los factores que influyen sobre la decisión de una célula de detenerse brevemente o de progresar en cada punto de control. Sin embargo, quizás te preguntes qué hacen realmente estos factores a la célula, o qué cambian dentro de ella, para causar (o bloquear) la progresión de una fase del ciclo celular a la siguiente.
La respuesta general es que las señales internas y externas accionan vías de señalización dentro de la célula que activan, o inactivan, un grupo de proteínas centrales que impulsan el avance del ciclo celular. Puedes aprender más sobre estas proteínas y ver ejemplos de cómo señales tales como daño al ADN las afectan, en el artículo sobre reguladores del ciclo celular.

Créditos:

Este artículo es un derivado modificado de “Cancer and the cell cycle (El cáncer y el ciclo celular)," por OpenStax College, Biology, CC BY 3.0. Descarga gratis el artículo original en http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.87.
El artículo modificado está autorizado bajo una licencia CC BY-NC-SA 4.0.

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