El Complejo Promotor de la Anafase (APC) y otras enzimas proteolticas. El APC desencadena los eventos que conducen a la destruccin de las cohesinas [1] permitiendo a las cromtidas hermanas separarse e iniciando la degradacin de las ciclinas mitticas.

Fig. 12.4 -Generalizacin del sistema de control del ciclo celular en eucariotas

Los cromosomas a partir de este momento se denominarn cromosomas Post-Replicativos (slo presentan asociado a los orgenes de replicacin el ORC). Los cromosomas se mantendrn en estado Post-R hasta el inicio de la anafase. Degradadas las ciclinas G1, el nivel de ciclinas mitticas aumenta. Un nuevo participante entra al ciclo, el complejo promotor de la mitosis, FPM, formado por las ciclinas mitticas ms las quinasas dependientes de ciclinas de M (Cdk1). ste inicia el ensamblado del huso mittico, la desintegracin de la envoltura nuclear y la condensacin de los cromosomas, al inducir la fosforilacin de diferentes sustratos como las lminas nucleares, conduciendo a la clula a la metafase. A esta altura del ciclo, el FPM activa el complejo promotor de la Anafase, APC, que permite la separacin de las cromtides hermanas y su migracin a los polos (anafase). As se completa la mitosis, se destruyen las ciclinas de fase M y se activan las ciclinas de G1 para el prximo ciclo celular.

Fig. 12.6 - Modelo simplificado propuesto para la replicacin de cromosomas eucariotas

Punto de control de la Metafase o del Huso, verifica si los cromosomas estn alineados apropiadamente en el plano metafsico antes de entrar en anafase. Este punto protege contra prdidas o ganancias de cromosomas, siendo controlado por la activacin del APC.La ciclina B es uno de los miembros de la familia de las ciclinas. La ciclina B es una ciclina mittica que se une a la quinasa dependiente de ciclina Cdk1. La cantidad de ciclina B y la actividad del complejo ciclina B/Cdk1 aumenta a lo largo del ciclo celular[1] hasta la mitosis, donde se reducen abruptamente debido a la degradacin que sufren.[2] El complejo ciclina B/Cdk1 se denomina factor promotor de la maduracin o factor promotor de la mitosis (MPF).La ciclina A es uno de los miembros de la familia de las ciclinas. La ciclina A se une a la quinasa dependiente de ciclina Cdk2 durante la fase S del ciclo celular, siendo necesaria para el progreso de dicha fase S.Los procesos que llevan a la clula a la mitosis son los siguientes: La ciclinamittica se acumula durante G2, y se une al CDK formando un compuesto conocido como factor promotor de la fase M ( MPF )este compuesto inicialmente parece inactivo pero, a travs de la accin de enzimas que lo fosforilan y desfosforilan, se convierte en un factor activador desencadenando una serie de sucesos que impulsan a la clula a la mitosis.Las A y B son ciclinas mitticas que permanecen estables durante la interfase, pero son rpidamente proteolizadas durante la mitosis (17,18). Actualmente se dispone de poca informacin sobre las recientemente descritas ciclinas F y G. Parece ser que la ciclina F acta en la transicin G2/M mientras que la G acta en respuesta al dao del ADN (19,20). La ciclina H se une a CDK7 y este complejo activa a su vez a la protena quinasa activante dependiente de ciclina (CAK) que est implicada en la activacin de CDK218.CDK1 se une a las ciclinas mitticas A y B, siendo los complejos CDK1/ciclina B los ms importantes. Son rpidamente activados durante la mitosis y se asocian al huso mittico en la metafase. La ciclina B se degrada en la transicin de metafase a anafase causando la inactivacin de CDK124. Sin embargo, no todas las ciclinas y CDKs funcionan como reguladoras del ciclo celular. Entre otras funciones descritas para ellas, se encuentran la regulacin de la transcripcin, la reparacin del ADN, la diferenciacin y la apoptosis. Por ejemplo, se sabe que los complejos CDK7/ciclina H, CDK8/ciclina C, CDK9/ciclina K y CDK9/ciclina T, son componentes de la maquinaria basal de transcripcin (18).CDK2 puede unirse tambin a las ciclinas D, pero ms comnmente se asocia con las ciclinas A y E, interviniendo en el inicio de la fase S mediante el control de la sntesis de ADN (23).La degradacin de las ciclinas comienza poco despus del inicio de la anafase.La secuenciacin de cDNA codificadores de varias ciclinas mitticas dediversos eucariontes ha demostrado que todas las protenas codificadasposeen una secuencia homloga, cerca del extremo N-terminal,denominada caja de destruccin.

Al inicio de la mitosis el MPF fosforila residuos de serina especficosen las tres lminas nucleares y as se produce la despolimerizacin deestas.La despolimerizacin de las protenas lminas produce ladesintegracin de la malla que es la lmina nuclear, lo que contribuye ala ruptura de la envoltura nuclear.El MPF fosforila protenas que integran el complejo condensina. Estecomplejo fosforilado es capaz de inducir superenrrollamientos en elADN.La fosforilacin de protenas asociadas a los microtbulos por partedel MPF es probable que sea necesaria para generar los cambios en ladinmica microtubular que traen como consecuencia la formacin delhuso mittico y los steres.La funcin de la cohesina es regulada por el inhibidor de la anafase.Conforme las clulas entran en anafase, este inhibidor espoliubiquitinizado por el APC y degradado por el proteasoma. Comoconsecuencia se permite separar las cromtides hermanas hacia lospolos opuestos.La fosforilacin de la cadena liviana de la miosina inhibe su interaccincon la protena miosina para la formacin del anillo contractil.

Ciclinas y ciclo celular (MPF)Fase M:Factorpromotor de la Mitosis,MPF(formado por la unin de las ciclinas mitticas con las Cdkde la fase M)inicia:Ensamble del huso mitticoFragmentacin de la envoltura nuclearCondensacinde loscromosomasEl MPFactiva alcomplejo promotor de la anafase(APC), el cual:Permite la separacin de las cromtidas hijasy su movimiento hacia los polos(= anafase), completando la mitosisDestruye las ciclinas mitticasinduciendo su ubiquitinacin y su proteolisis por el proteasomaInicia la sntesis de las ciclinas de G1 para la realizacin del prximo ciclo celularDegradala geminina,unaprotenaque previene que el ADN recientemente replicado en la fase S, pueda volverse a replicar antes de la terminacin del ciclo celular.El proceso de divisiEl divisin celular en las c n clulas eucariotas, y sobre todolulas en las c clulas de eucariotes avanzados (mam lulas mamferos), es controlado feros), por una familia de prote protenas que act nas actan como bio an bio-interruptoresmoleculares primarios durante el ciclo celular.A estos bioA bio-interruptores primarios se les conoce como CinasasDependientes de Ciclinas Ciclinas, , CDKs (Cyclin Dependent Kinases) yslo pueden funcionar como enzimas fosforilantes cuando selo encuentran formando un complejo heterodim heterodimrico con otrasrico prote protenas de la familia de las llamadas nas ciclinas ciclinas. .Gran parte de los eventos del ciclo celular estGran estn regulados porn estos complejos Ciclina/CDK y por sus relaciones con otrasprote protenas que los activan o los inhiben, de manera de asegurar quenas la c clula ingrese, progrese y termine el ciclo celular s lula slo cuando eslo necesario y posible que se divida y s slo cuando todos los pasos selo han llevado a cabo sin fallas.

Fase M y Fase G2

La entrada de la clula en la fase M es catalizada por la actividad fosforilante de la cinasa dependiente de ciclina 1 (Cdk1) formando un complejo heterodimrico con la ciclina B1.Los niveles de ciclina B1 se empiezan a elevar durante la fase G2, lo cual permite que se acumule suficiente cantidad de esta ciclina para formar el complejo ciclina B1/Cdk1. Sin embargo, durante esta fase del ciclo celular el complejo, ciclina B1/Cdk1 permanece inactivo por la actividad de las cinasas Wee yMyt que mantienen fosforilados sus residuos T14 y Y15. Subsecuentemente, el complejo ciclina B1/Cdk1 puede seer activado por la actividad de fosfatasa de las protenas de la familia Cdc25 (Cell diivision cycle protein 25)Estas enzimas activan a la Cdk1 en dos pasos diferentes, eliminando primero el fosfato de T14 y despus el de Y15Las fosfatasas Cdc25 son, a su vez, activadas por el mismo complejo ciclina B1/Cdk1, establecindose un ciclo de retroregulacin positiva al final de la fase G2

Factores Difusibles del Ciclo de Divisin CelularLos sucesos del ciclo estn encadenados independientemente.Factor Activador de la fase SFactor Inhibidor de la Re-replicacinFactor de Retraso de la Fase MFactor Promotor de la Fase M (MPF)Los tiempos intervalos que median entre sus apariciones durante el ciclo de divisincelular, determina la longitud de dicho ciclo celular.Las relaciones causales entre los factores difusibles hacen que los sucesos delciclo cromosmico (replicacin-Mitosis) ocurran en un orden fijo:- La clula no puede entrar en fase M hasta que no se produzcaMPF;- MPF no puede ser producido hasta que el Factor de Retraso deFase M y el Activador de Fase S no se hayan desactivado;- El Factor de Retraso de Fase M y el Activador de Fase S no sedesactivan hasta que la sntesis de ADN haya concluido;- La sntesis de ADN no acaba hasta que todo el DNA hayaterminado de replicar;- El ADN no comienza a replicar hasta que el bloqueo de la Rereplicacindel ADN haya sido eliminado mediante el paso de la clulapor Fase M hasta llegar a la fase G1;- La clula no puede pasar desde la Fase M a G1 hasta que loscromosomas se hayan segregado en el huso mittico;- Las cromtidas hermanas no se separan hasta que no seproduzca el MPF.Los procesos del Ciclo Cromosmico estn relacionados entre si atravs de una Secuencia Dependiente. Cmo se entra en mitosis? La ciclina B, tpica en la Cdk-M, existe en todo el ciclo celular. Sucede que la Cdk (ciclina) est habitualmente inhibida por fosforilacin mediante la protena Wee, pero, a finales de G2, se activa una fosfatasa llamada Cdc25 que elimina el fosfato inhibidor y permite el aumento de su actividad. Cdk-M inhibe a Wee y activa a Cdc25, lo que produce una retroalimentacin positiva que permite la acumulacin de Cdk-M. Cmo se separan las cromtidas hermanas? Ya en mitosis, tras la formacin del huso acromtico y superacin del punto de restriccin de unin a cinetocoros, las cromtidas han de eliminar su esqueleto de cohesinas, que las unen. Para ello, Cdk-M favorece la activacin de APC, una ligasa de ubiquitina, por unin a Cdc20. Esta APC ubiquitiniza y favorece la ulterior degradacin en el proteasoma de la segurina, inhibidor del enzima separasa que debe escindir las cohesinas. Cmo se sale de mitosis? Una vez que los niveles de Cdk-M son altos, parece difcil detener la dinmica de mitosis y entrar en citocinesis: pues bien, esto ocurre porque la APC activada por la Cdk-M, y tras un lapso cuyo mecanismo de control es an desconocido, ubiquitiniza a la ciclina B, produciendo el cese absoluto de actividad Cdk-M. Como se mantiene el estado G1? En la fase G1, la actividad Cdk est muy disminuida porque: APC-Hct1 (Cdc20 slo acta en mitosis) elimina toda ciclina B; se acumulan inhibidores de Cdk; la transcripcin de ciclinas se ve disminuida. Para escapar de este reposo, se deben acumular ciclinas de G1. Esto se controla mediante factores de proliferacin celular, seales externas. Los mecanismos moleculares de activacin de transcripcin de genes de las fases S y G2 necesarios para proseguir el ciclo son apasionantes: stos genes estn regulados por la protena reguladora E2F, la cual se une a promotores de ciclinas G1/S y S. E2F est controlada por la protena del retinoblastoma (Rb), la cual, en ausencia de factores trficos, inhibe la actividad promotora de la transcripcin de E2F. Cuando existen seales de proliferacin, Cdk-G1 fosforila Rb, que pierde afinidad por E2F, se disocia de ste y permite que se expresen los genes de la fase S. Adems, como E2F acelera la transcripcin de su propio gen, las Cdk-S y G1/S fosforilan tambin a Rb y a Hct1 (activador de APC, que degradara estas ciclinas), se produce una retroalimentacin positiva. Profase. La transicin de la fase G2 a la fase M del ciclo celular no es un proceso estrictamente definido, aunque se ha encontrado la presencia de los genes supresores tumorales LATS1, que invitro, regulan negativamente la proliferacin celular en este punto de control, modulando la actividad de la CDC2/ciclina A, pero el proceso es mucho ms complejo y al parecer las quinasas p38 y Chk1 guardan una estrecha relacin en el paso de G2 a M.20, 22 La cromatina, que en la interfase se halla difusa, se condensa lentamente formando cromosomas definidos, cuyo nmero exacto es caracterstico de cada especie. Cada cromosoma se ha duplicado durante la fase S precedente y ahora consta de dos cromtides hermanas, cada una de las cuales contiene una secuencia de ADN especfica conocida como centrmero que permite la unin de las dos cromtides por protenas especficas, necesarias para la correcta segregacin del cromosoma. Hacia el final de la profase los microtbulos citoplasmticos que forman parte del citoesqueleto interfsico se despolimerizan y empieza a formarse el huso mittico.1, 13Prometafase. Se inicia con la desintegracin de la envoltura nuclear que se rompe originado vesculas de membrana indiferenciables de las vesculas de retculo endoplsmico. En este momento los microtbulos del huso entran en la regin nuclear. En cada centrmero maduran complejos proteicos llamados cinetocoros que se unen a los microtbulos del huso, que ejercen una tensin sobre los cromosomas, los cuales se ven sometidos a movimientos agitados.1 Metafase. Los microtbulos del cinetocoro alinean los cromosomas en un plano ecuatorial de la clula. Cada cromosoma se mantiene en tensin en esta placa metafsica por los cinetocoros apareados y por sus microtbulos asociados, los cuales estn unidos a los polos opuestos del huso (centrolos).1 Anafase. Inicia cuando los cinetocoros apareados se separan, permitiendo que cada cromtida sea arrastrada lentamente hacia un polo del huso.1 Telofase. Los cromosomas hijos separados llegan a los poros y los microtbulos del cinetocoro desaparecen. Los microtbulos polares se alargan an mas y se vuelve a formar la envoltura nuclear. La cromatina condensada se expande y los nucleolos reaparecen; la mitosis ha llegado a su fin.13 Citocinesis. La citocinesis habitualmente es la divisin del citoplasma, pero no siempre acompaa a la mitosis. Durante la citocinesis el citoplasma se divide mediante un proceso denominado segmentacin, el cual es normalmente dirigido por el huso mittico, que es una reorganizacin de los microtbulos del citoesqueleto y es quien determina dnde y cundo ocurre. La particin en dos clulas hijas se da gracias a movimientos contrctiles producidos por los filamentos de actina y miosina presentes en el momento de la citocinesis.1, 13