ciclo celular y citogenética

8/18/2019 Ciclo Celular y Citogenética

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CICLO CELULAR Y CITOGENÉTICAAutor: Br. Óscar Núñez

Ciclo celular: secuencia de acontecimientos autorregulada que controla elcrecimiento y la división de las células. Objetivo: producir dos células

hijas con cromosomas idénticos a los de la célula progenitora.La división celular puede ser somática o germinal.Consta de dos fases: interfase y mitosis.

Interfase

Crecimiento continuo de la célula o stádium de no división. Se divide en 4

períodos de estado proliferante:

Períodosinterfásicos

Proceso

G1 (gap1 espacio)

La célula crece

a) Más largo y variable. Comienza luego de la fase M.b) Duración: 9-12 h.c) Síntesis de RNA y proteínas + componentes celularesd) Célula capta sustancias nutritivas.

S (síntesis)

Se estudiamedianteradioautografíacon timidinaradiactiva.

a) Duración: 7,5-10 h.b)Se inicia en sitios llamados replicones.c) Síntesis de DNA (replicación de cromátides)d) El núcleo contiene el doble de proteínas nucleares.

G2 (gap2)

Cél l f

a) Duración: tan corto como 1 h. En promedio 3,5-4,5

h


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Cél l f h

REGULACIÓN DEL CICLO CELULAROscilación bioquímica regulada por complejos citoplasmáticos proteicos.Es dada por las ciclinas y las cinasas o proteinquinasas dependientes de

ciclinas (Cdk)

1970- Factor promotor de la maduración (MPF): proteína que controla elinicio de la Fase M compuesta por otras dos proteínas: CdK1 y Ciclina B.

Complejo ciclina-Cdk: controla el ciclo celular. Aumento de actividad:ciclinas // Inhibición actividad: proteínas Ink (inhibidoras de cinasas);Cip (proteínas inhibidoras de cinasas)y las Kip (proteínas inhibidoras decinasas).

CICLINAS: son proteínas constitutivas que son degradadas por la ubicuitinapresente en los proteosomas. Controlan la actividad de las CDK para formarel complejo ciclina-CDK. En mamíferos son 6 (A-F)CDK: son enzimas que mediante fosforilación de proteínas desencadenan elciclo celular. Transfiere grupos fosfatos desde ATP a un sustratoespecífico o diana. La diana puede activarse o inactivarse mediante lafosforilación. En mamíferos son 5 (CDK1-CDK5). Son señaladores celulares.Tienen dos lóbulos entre los cuales se inserta el ATP (donador defosfatos)

GENES DE CONTROLPRIMARIO

cdc: codifican

i li

Activación de CDK en el complejo ciclina-CDK viene dada por 3 enzimas, dos

proteinquinasas y una fosfatasa. Se fosforila el CDK y se bloquea la

actividad por la proteinquinasa Wee1. La segunda fosforilación por la

proteinquinasa Mik1. Se activa finalmente con la eliminación de fosfato por

parte de la proteinfosfatasa Cdc25.


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RB1: gen supresor tumoral que codifica proteína pRB. Inhibe laproliferación de códigos estimulantes. Mutación ulterior en el gen =retinoblastoma (CA de retina). El gen produce la pérdida de capacidad desupresión de genes de respuesta temprana como los protooncogenes myc, fosy jun. Éstos inducen la activación de los genes de respuesta retardada que

producen productos como ciclinas y CDK. La unión de los productos de fos yjun (Fos y Jun con letra capital en mayúscula que son proteínas) medianteuna leucina forman el factor de transcripción AP1 que se activa en elciclo celular cuando existe un estímulo extracelular.

CÁNCER : proliferación celular excesiva originada por mutaciones enoncogenes que se expresan de manera intensa y excesiva.

p53: supresor tumoral que activa genes que detienen el ciclo celular en lafase G1 en caso de haber daño en DNA e induce la apoptosis de la célula.También favorece la reparación del DNA. A su vez, controla la expresióndel gen p21 que inhibe la transcripción de CDK mediante la proteína CDKN1Ay regula el ciclo celular en la fase G1. Si su acción falla, estimula laapoptosis celular.

Apoptosis celular: es una forma de muerte celular que está desencadenadapor señales celulares controladas genéticamente. Forma dos cuerposapoptóticos: uno de heterocromatina y uno citoplasmático.


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Transiciones en el ciclo celular: son 4.

La división celular se clasifica en cariocinesis (división nuclear) y

citocinesis (división citoplasmática).

Mitosis

Punto de control de ADN no replicado de fase M : inhibición de cdc25 que

activa ciclina A/B Cdk1

Proceso rígidamente ordenado por el cual se reparten 2 juegos

idénticos de moléculas de DNA (originados mediante el proceso de

replicación) en dos núcleos recién formados. Por citocinesis posterior, se

crean dos células. Es un proceso ecuacional.

G0 a G1 ProliferaciónG1 a S ReplicaciónS a G2 Mitosis

Metafase a anafase

Los CDK poseen en su entrada al canal del centro catalítico, una treonina que debe estar fosforilada para que la

quinasa actúe.

En el caso de inhibición, en el propio centro catalítico hay 2 treoninas que se fosforilan.

El sitio de unión con las ciclinas se llama PSTAIRE. En la región alejada del centro se une la proteína CKS que regula laactividad quinasa de la CDK.


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formando el cuerpo medio y la citocalasina que impide lapolimerización de los filamentos de actina y finalmente loshace desaparecer cuando la hendidura se interrumpe porcompleto alrededor de microtúbulos polares formando doscélulas hijas 2n.

Los microtúbulos pueden ser cinetocóricos (si se fijan a lascromátides hermanas, polares (si no se fijan a las cromátides) o astrales(que parten de cada centrosoma y no forman parte del huso mitótico)

MEIOSIS

Es un proceso, una forma de división celular, mediante el cual se

desarrollan las células sexuales o gonadales o germinales. Comprende dos

di i i l i l id di i i i l á i

Heterocromatina: regiones de la cromatina más compactas, condensadas, empaquetadasque se tiñen fuertemente con coloraciones para ADN. Puede ser constitutiva (idéntica para lascélulas del organismo) o facultativa (diferente en grupos celulares). Casi nunca está activa.

Eucromatina: forma de la cromatina ligeramente con una gran concentración de genes, y amenudo (no siempre) se encuentra en transcripción activa.

CROMOSOMA HOMÓLOGO: tiene mismo tamaño, forma, DNA y genes. Del par, uncromosoma viene del padre y otro de la madre.

Cromátidas hermanas: son los brazos de los cromosomas unidos entre sí por un centrómero.


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Paquiteno

(más largo, puede durar

días)

RM:grueso-

recombinación

a) Cromosomas se hacen cortos y gruesos.b) Se completa la sinapsis (los cromosomas se vuelvenbivalentes: par de cromosomas).c) Ocurre el crossing over o recombinación génica mediantenódulos de recombinación (lugar multienzimático donde ocurre

el entrecruzamiento) dando la transposición de segmentos deDNA entre dos cromosomas homólogos y cromátidas no hermanas.d) El complejo sinaptonémico toma forma de cremallera oescalera.

Diplotenoo dictioteno

en mujeres(más de 50

años)

RM: quiasmas

a) Cromosomas se separan parcialmente y se condensan aúnmás.b) Se forman tétradas ya que cada cromosoma bivalente estáformado por 4 cromátides.

c) Se disuelve el complejo sinaptonémico.d) Se forman quiasmas (sitios o secciones donde se realizóintercambio de DNA.e)Síntesis de ARNm.

Diacinesis

RM: final

a) Cromosomas se condensan y acortan alcanzando su espesormáximo.

b) Quiasmas se dirigen hacia los telómeros o extremos de loscromosomas (terminalización)c) Desaparecen los nucléolos y el nucleolema

RM: Regla Mnemotécnica

a) Igual que en mitosis, sólo que son cromosomas bivalentesque aún están unidos por quiasmas.b)Al final se separan e interactúan con los microtúbulos

l é d l i ( il i )


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SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA: es ecuacional.a) Se parece a la mitosis sólo que se lleva a cabo con 1n.b) Una proteinasa (separasa) rompe los complejos de cohesión entre lascromátides hermanas en Anafase II y hace que las cromátidas hermanas seseparen hacia los polos.

c) Finalmente se dividen como cuatro células haploides.

El resultado de la segunda división meiótica son los oocitos maduros y lasespermátidas

CITOGENÉTICA: ciencia de los cromosomas. Comienza en década 50's. Estudiacromosomas normales y alteraciones patológicas y no patológicas.

Cada par de cromosomas: 2 cromosomas homólogos, uno materno y uno paterno.Partes del cromosoma: telómeros, brazo corto (p), centrómero, brazo largo(q).

Tipos de cromosomas Metacéntrico: centrómero en medio p=qSubmetacéntrico: brazos desiguales p menor que q

Acrocéntrico: constricción secundaria en uncromosoma + dos satélites en dos de los extremos

del cromosoma en los que se forman losnucléolos.

p mucho menor que q

CLASIFICACIÓN: 7grupos.

Pares Tipo de cromosomas

A1: mayor metacéntrico2: mayor submetacéntrico3: 2do mayor metacéntrico

(2d b é i )


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3.- CULTIVO Y COLCHINADO

a) Se añaden 5 gotas de fitohemaglutinina PHA-M (glicoproteínaproliferante de linfocitos).b) Sangre se incuba en CO2 72 h a 37ºC y se agita cada 12h.

c) Se aplican 4 gotas de colchicina al 0,01% (fármaco antimitótico quedetiene o inhibe la división celular en metafase o en anafase debido a queevita la polimerización de la tubulina de los microtúbulos).

4.- RECOGIDA DE CULTIVOa) Se centrifuga a 1000 rpm por 10 min.b) Eliminación de sobrenadante con pipeta Pasteur.c) Se añade solución hipotónica de KCL al 0,075 M, primero 1 ml, luego 5

ml, dejando actuar por 15 min a 37ºC.d) Se repite el paso a.e) Se repite paso b y se añade lentamente 4 ml de fijador Carnoy (metanoly ácido acético en proporción 3:1).f) Se resuspende y se deja actuar 20 min a 25ºC.g) Se repite el paso a.h) Se repite el paso e.i) Se repite el paso a.j) Se repite el paso b y se añade 1 ml de fijador, dejando suspender.k) Añadir 3 gotas de cultivo sobre un porta objetos.l) Se deja secar.m) Se añade tripsina (enzima peptidasa para inducir digestión celularrompiendo los enlaces peptídicos).m) Se tiñe.n) Se fotografían cromosomas, se amplían, se recortan en un computador y

i i


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Citogenética convencional: 1960. Se basaba en bandeo para analizar númeroy estructura de cromosomas: Banda G (de rutina)/Banda R/ Banda C/ Banda T

HIBRIDACIÓN IN SITU POR FLUORESCENCIA (FISH)

Hibridación de cromosomas en metafase o interfase con sondas queemiten fluorescencia y permiten la visualización, distinción y estudio delos cromosomas así como de las anomalías que puedan presentar. Estatécnica permite la rápida determinación de aneuploidías, microdeleciones,duplicaciones, inversiones, así como la adjudicación de un marcadorgenético a un cromosoma (cartografía genética).

OJO: Un fragmento marcado de DNA especifico de un cromosoma (sonda) seexpone a cromosomas desnaturalizados en metafase, profase o interfase.

a) Permite obtener en 24 h un diagnóstico prenatal a partir de núcleosinterfásicos procedentes del líquido amniótico o vellosidad corial(diagnóstico genético preimplantatorio DGP).b) Utiliza sondas de copia de cromosomas 13, 21, alfa satélites de 18, X yY con el fin de descartar síndromes asociados con tales cromosomas yaneuploidías sexuales.c) Se emplea contraste de yoduro de propidio (DAPI) a través de unmicroscopio de epifluorescencia.

PERMITE VISUALIZAR HASTA 1 millón de pares de bases.

- PREPARACIÓN PREVIA DE LA MUESTRA

Ó


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Pruebas citogenéticas

Cultivo de linfocitos periféricos

Análisis de rutina cuando elpaciente no ha recibidotransfusiones.

a) Permite diagnosticar el síndromedel cromosoma X frágil.b) Se estudia en prometafase.

Cultivo de fibroblastos Análisis luego de transfusiónsanguínea o análisis post mortem.

Cultivo de amniocitos Diagnóstico prenatal.

Biopsia de médula óseaa) Análisis para aneuploidíab) Análisis de estado maligno de

leucemia. Análisis de tumor Análisis de estado maligno.

Prueba de estrés mitógeno Sospecha de anemia Fanconi.

Intercambio de cromátides hermanasa) Sospecha de anomalía dereparación de DNA como síndrome deBloom o ataxia-telangiectasia. (Síndrome de Louis-Barr).

INDICACIONES PARA ESTUDIO CITOGENÉTICO


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f) Inserción: consiste en la inserción de un segmento de ADN en un lugardiferente, lo que puede dar como resultado la alteración de la estructuray función normales de un gen.g) Isocromosoma: cromosoma que ha perdido un brazo y el otro se haduplicado, de modo que existe una monosomía parcial debido al brazo

perdido, y a una trisomía parcial, debido al brazo duplicado. Ocurre enTurner y ocasionalmente en Edwards. Resultado: 2 cromosomas iguales.h) Cromosoma en anillo: se presenta cuando ambos brazos de un cromosoma sefusionan formando un anillo. Ocurre por la ruptura de ambos lados delcentrómero. Aunque son poco frecuentes, también están implicados enenfermedades. Por ejemplo, una de las causas del síndrome de Turner es laformación de un anillo en el cromosoma X, leucemias, sarcomas, carcinomasy Síndrome del cromosoma 15 en anillo. Está asociado con retraso mental y

tumores de médula ósea.

También existen mutaciones puntuales que son variaciones limitadas de unasola base, con reemplazo de un nucleótido por otro y mudas cuando no

tienen importancia funcional.

REPARACIONES DE MUTACIONES

Por escisión: enzimas identifican bases anormales y las eliminan.De desajuste: similar al de escisión pero es catalizado por otrosreparadores.

Otra clasificación de mutaciones:

Mutaciones somáticas: no se transmiten por herencia. Ej. cáncer.


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DUPLICACIÓN. Patologías asociadas: muy raras.

Síndrome de la duplicación 10q

Síndrome de la duplicación 6q, parcial

Síndrome de la duplicación 10q, Distal



Síndrome de la duplicación 15q, Parcial


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Síndrome oenfermedad

Alteración Características o síntomas Fórmula

Down Trisomía 21

a) Retraso mental leve o moderado, IQ de 50. Frecuencia 1/700.

b) Cabeza grande, o pequeña o deformada.

c) Manos cortas, anchas, dedos cortos con una sola articulación interfalángica con línea simiana en palma de mano.

d) Problemas cardíacos.

e) Ocurre en 92% por no disyunción, 5% por translocación en acrocéntricos y 3% por mosaicismo.

f) Rasgos faciales característicos.

g) Las mujeres con pueden concebir: 47, XX, + 21

h) Los varones son infértiles: 47, XY, + 21

i) Riesgo de recurrencia: no disyunción: 1-2 % / Translocación: 5-12% / Mosaicismo: 1%.

j) En 4% casos ocurre por translocación robertsoniana.

47, XX, + 21

Patau Trisomía 13

a) Bajo peso al nacer b) Microcefalia d) Polidactilia de manos y pies e) Malformaciones cardíacas (80%) g) Retraso psicomotor

b) Microftalmia o anoftalmia c) Labio y paladar hendido e) Criptorquidia f) Holoprosencefalia h) Muerte precoz

o ciclopía

-20% y 30% de los nacidos mueren en el primer mes de vida.

-90% muere al año.

-5% y 10% de los nacidos sobreviven al primer año de vida.

-Es Muy raro

-Ocurre I en 15,000 nacidos vivos, la mayoría mueren in útero.

-Letal.

-La mitad muere dentro del mes siguiente.

-La medio de sobrevivencia es de 6 meses.

-La frecuencia se incrementa con la edad de los padres.

47, XX, +13

Edwards Trisomía 18

-20% y 30% de los nacidos mueren en el primer mes de vida.-90% muere al año.

-5% y 10% de los nacidos sobreviven al primer año de vida.

a) Muy raro.

b) I en 10,000 nacidos vivos, la mayoría mueren in útero.

c) La mayoría muere dentro de los 6 meses siguientes .

d) Características físicas inusuales.

e) El primer y quinto dedos unidos superponiendo al tercero y cuarto dedo.

f) Ha sido atribuido a una no-disyunción en la meiosis II del Oocito.

g) Pies equinos, riñón en herradura, divertículo de Meckel, ducto CIV, micrognatia, pabellones displásicos bajos, hipertelorismo, área umbilical única,

contracturas articulares, dolicocefalia, microcefalia, occipucio prominente.

h) Puede ser ocasionada por isocromosomas.

i) Pelvis estrecha. j) Criptorquidia o hhipertrofia de clítoris.

k) Malformaciones cardíacas en un 95%, renales y hepáticas.

l) Retraso psicomotor.

47, XX, +18

KlinefelterAl menos un

cromosoma X

adicional

a) Se presenta sólo en varones.

b) Esterilidad, pene pequeño, testículos pequeños y firmes (hipogonadismo), disfunción sexual, tejido mamario hipertrófico (ginecomastia),

desproporción corporal, dificultad con aprendizaje.

c) Afecta 1/500 hombres, ocurre por no disyunción en meiosis.

d) Factor de riesgo: edad materna avanzada.

e) Vello púbico, axilar y facial disminuido.

f) Estatura alta, miembros inferiores largos, tronco corto).

47, XXY (75%)

20%: mosaicos con

variantes: 48, XXXY:

48, XXYY y en un

5% 49, XXXXY


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Turner Monosomía X

a) Se presenta en las niñas.

b) Es la única monosomía compatible con la vida.

c)El Dr. Henry Turner describió el síndrome en 1938, en 1959 se identificó la causa.

d) No se asocia con edad materna.

e) Cromosoma ausente: error meiótico paterno (80%) o materno (20%).

f) Puede ser ocasionada por isocromosomas. y cromosoma X en anillo.

g) Baja estatura.

h) Cuello palmeado (ptedridium colli).

i) Pezones muy separados entre sí, ausencia de vello púbico, desarrollo insuficiente de genitales y mamas, amenorrea, infertilidad por ausencia de

ovarios, posible retraso mental.

45, XO

LejuneDelección del

brazo corto de

cromosoma 5

a) Cianosis, dificultades para deglución, maullido de gato por debilidad de epiglotis, microcefalia, hipertelorismo y micrognatia.

b) Ocurre 1/50.000.

c) También es llamado Cri du Chat.

46, XX, 5p-

Doble Y osuperhombres Y adicional

a) Estatura alta, miembros largos, en algunos casos acné severo.

b) 1/1000 hombres, más del 50% presenta dificultad para aprendizaje y retardo en el desarrollo del lenguaje.

c) Ocurre por no disyunción meiótica.

47, XYY

Polisemia X osuperhembras Trisomía X

a) Es un mosaicismo.

b) Ocurre 1/1500 mujeres.

c) Son fértiles, poseen problemas de aprendizaje, bajo coeficiente intelectual, problemas de coordinación, problemas mentales.

47, XXX

Retinoblastoma Delección delcromosoma 13

Retinoblastoma, anomalías oculares 13q14

Prader-Willi Delección delbrazo q en

cromosoma 15

paterno

Hipotonía neonatal, obesidad, hipogonadismo, hiperfagia. Si ocurre en cromosoma materno, se llama Síndrome de Agelman y presenta otras

características.

15q11

Tumor de Wills Deleccióncromosoma 11

Aniridia, tumor de Wills, retardo mental, dismorfia facial. 11p13

Fibrosisquística

Defecto de gen en

brazo largo de

cromosoma 7

Mucosidad espesa en pulmones, infecciones crónicas.

Leucemiamieloidecrónica

Delección dle

brazo largo del

cromosoma 22

(cromosoma

Filadelfia)

Aumento en la síntesis de leucoctios.

46, XX, 22q-

Hemofilia AInsuficiencia de

factor de

coagulación VIII

Deficiencia de coagulación de sangre

AlbinismoDeficiencia

metabolismo

melanina

Despigmentación piel y cabello

Tay-Sachs Ausencia dehexosaminidasa A

Acumulación de sustancia grasa en las neuronas.

Síndrome de Xfrágil

Constricción

secundaria cerca

del extremo del

brazo largo de X

Retraso mental


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