Ciclos Celular y Apoptosis HCSI RESI ONCOLOGIA CLINICA (1).pptx

ciclo celular

1. Módulos Oncología: Biología Molecular Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro “Dr. Gustavo Melchor Angel Posse ” Servicio de Oncología Presentado por: Hernando José Chacón Corena Residente Tercer año de Oncología Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología

2. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción La mayor parte de las células de los tejidos postnatales están quiescentes. Las excepciones son abundantes células del Sistema Hematopoyético , Piel y mucosa Digestiva , además de otras poblaciones progenitoras menores en otros tejidos. Muchas células quiescentes pueden reentrar en el ciclo celular con los estímulos apropiados y el control de este proceso resulta esencial para la homeostasis tisular. Los retos clave para las células proliferativas son hacer una copia exacta de los tres mil millones de bases de ADN (Fase S) y segregar los cromosomas duplicados por igual a las células hijas (Mitosis). Muestran Actividad Bioquímica y funcional, pero no se dividen para generar células hijas .

3. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción La progresión por el ciclo celular depende de factores Intrínsecos y Extrínsecos Las células Eucariotas han desarrollado vías de Vigilancia, denominadas “Puntos de Control del ciclo Celular” ( Check Points ). Monitorizan los posibles problemas durante el proceso del ciclo celular. Exposición a Factores de crecimiento o citocinas. Factores Inhibitorios . Matriz Extracelular. Contacto intercelular. Limitaciones metabólicas. Las células están expuestas a agentes Internos Externos Sustancias Químicas reactivas, Luz UV. Radicales Libres. Lesiones en el ADN Check Points Detectar lesiones en ADN Activar mecanismos de reparación del ADN Detener el Ciclo celular Genoma Integro Vías de transmisión de señales intracelulares

4. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción La División Celular se produce a través de una serie de estadios bien definidos: Fase G0: Célula no proliferativa o quiescente para alcanzar el 1er gap o G1. 1era fase gap: Fase G1 : Célula preparándose para la división celular. Son esenciales Factores Mitógenos para continuar. Al final de ésta atraviesa un Check Point 1er Check Point : Punto de Restricción: La célula se hace independiente de los factores de crecimiento, y se compromete a sufrir la división celular. Fase de Síntesis de ADN ( Fase S ): Cada cromosoma se replica una sola vez. 2da fase gap: Fase G2 : (3-5h). Mitosis : Fase rápida (1h): Los cromosomas se segregan. Las células hijas pueden entrar a G0 o iniciar nuevo ciclo de división (Dependiendo del medio).

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7. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción La progresión por las fases del ciclo celular (CC) depende de la actividad de moléculas clave que controlan la: Transcripción. Traducción. Cambios estructurales (Fosforilación y Desfosforilación de proteínas). Otros procesos ( Sumoilación , Acetilación, Degradación de proteínas dependientes de Ubicuitina : Ciclo celular ordenado). Muchos de éstos reguladores del CC se asocian a Desarrollo de tumores o son atractivos para Terapias Target

8. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Cinasas Dependientes de Ciclinas Cdk y sus reguladores Son una subfamilia de cinasas serina/treonina que dependen de una subunidad reguladora, denominada Ciclina. Regulan diferentes estadios del CC. Se controlan por múltiples mecanismos reguladores. La 1era fue la Cdk1. Ejemplos: Cdk4 y CdK6: Regulan la entrada al CC. Cdk2: Tiene papeles en la transición entre G1 y S, y la fase S. Cdk1: Control de G2 y la Mitosis, y estadios precoces. El organismo codifica 15 cinasas mas, pero se desconoce su función. Ciclina CDK Ciclina CDK La unión a la ciclina reorienta el sitio activo de la Cdk para su función.

9. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Ciclinas Están entre los reguladores mas importantes del CC. Son un grupo de proteínas relacionadas. Cada ciclina se asocia a una fase del CC. El genoma codifica 25 proteínas parecidas a ciclina, solo 4 tienen papel en el CC: Ciclinas D. Ciclinas E. Ciclinas A. Ciclinas B. CDK Ciclina

10. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Activación de los complejos ciclina/ Cdk 1) Depende de la fosforilación de un residuo de Treonina (Thr160 en Cdk2) adyacente al sitio activo. La fosforilación se cataliza por la Cinasa activadora de Cdk (CAK). Ciclina CDK Ciclina CDK P CAK Ciclina CDK P Complejo CDK-Ciclina Activo Complejo CDK-Ciclina Inactivo Exige una regulación tras la traducción. 2) El complejo ciclina/ Cdk depende de una fosfatasa (Cdc25). Existe 3 tipos (Cdc25a, Cdc25b, Cdc25c). CAK Cdc25

11. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Activación de los complejos ciclina/ Cdk Exige una regulación tras la traducción. 3) Inhibidores de CdK (CKI). Limitan actividad de Ciclina/ Cdk en respuesta a señales externas o estrés interno. Dos Familias: INK4: ( IN hibidores de CD k 4 ): Función: Impiden la unión de las ciclinas a Cdk4 y Cdk6 monoméricas.   CKI INK4 i.Cip /kip

12. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Activación de los complejos ciclina/ Cdk Exige una regulación tras la traducción. 3) Inh Cip /Kip: Función: Se asocian a complejos Ciclina/ Cdk ya formados y los inhiben. Ensamblaje del complejo Ciclina D/Cdk4/6 sin alterar de forma relevante su actividad cinasa. Ésta actividad se modula por fosforilación de Cip /Kip por las Cinasas: Src , Jak2 y Akt . Lo que vincula directamente la regulación de Ckd con éstas vías mitogénicas proximales. Nota: Cip /Kip tiene papeles también en apoptósis , transcripción, destino celular, migración celular, y dinámica del Citoesqueleto.   CKI INK4 i.Cip /kip

13. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción En resumen… Las Cdk son complejos heterodiméricos formados por una Ciclina (Tipo A, B, D y E) y una Cdk (Cdk1, Cdk2, Cdk4, Cdk6); Cdk7 se comporta como una cinasa activadora de Cdk . Función: La fosforilación de múltiples proteínas que controlan la progresión a través de las distintas fases del CC. Ciclina CDK Ciclina CDK P CAK Ciclina CDK P Complejo CDK-Ciclina Activo Complejo CDK-Ciclina Inactivo

14. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Proteína del Retinoblastoma ( pRB ) y Factores de Transcripción E2F La pRB y las proteínas relacionadas con ella (p107 y p130) (Proteínas Bolsillo), son represores de la transcripción, cuya función es inhibir la expresión de todas las proteínas del CC. Ésta actividad supresora depende de su capacidad de impedir la entrada al ciclo celular mediante la inhibición de los factores de transcripción E2F. Las Proteínas E2F: Regulan la transcripción dependiente del CC de muchas Dianas. Eje: Ciclinas E y A, Maquinaria de replicación del ADN (Cdc6, Cdt1 y Mcm ). Mecanismo de Inhibición: Directo: Al asociarse pRB con E2F se bloquea la actividad transcripcional de E2F. Indirecto: El complejo pRB /E2F recluta Histonas Desacetilasas hacia los promotores de los genes con capacidad de respuesta a E2F y reprimir su transcripción. NOTA: La entrada en el CC exige la Fosforilación de pRB por los complejos Ciclina/ Cdk para disociar pRB /E2F.

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16. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Degradación de Proteínas dependientes de Ubicuitina ¿Qué es la ubiquitina? Es una pequeña proteína cuya función principal es la de regular la degradación de proteínas en las células mediante un proceso conocido como ubiquitinación o ubiquitinización .

17. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Degradación de Proteínas dependientes de Ubicuitina Ubicuitinas Ligasas: (Existen 600) SCF: Función: Antagoniza múltiples reguladores del CC (Eje: o Ciclina E) para la degradación dependiente de Ubicuitina durante la interfase. APC/C (Complejo promotor de la Anafase/ Ciclosoma ): Función: Antagoniza múltiples reguladores del CC para la degradación dependiente de Ubicuitina durante la Mitosis (ciclina B, securina ) y G1 (Aurora A, Plk1 o Tpx2). En resumen: Éstas 2 Ubicuitinas Ligasas dirigen la degradación de los reguladores del CC para conseguir transiciones irreversibles en el CC.   La degradación de Proteínas mediada por Ubicuitinas es un Mecanismo regulador principal para garantizar una transición ordenada por las distintas fases del ciclo celular. La Ubicuitinización depende de una cascada enzimática, donde las Ubicuitinas ligasas reclutan substratos específicos para su modificación.

18. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Huso Mitótico y Cinasas y Cinesinas mitóticas Existen otras Cinasas clave en la progresión del CC: Aurora: (Aurora A, Aurora B, Aurora C). Polo: ( Plk 1 a Plk5). Aurora A: Participa en varios procesos necesarios para la construcción de un huso Bipolar, incluida la separación del centrosoma y la dinámica de los microtúbulos. Aurora A se activa por Tpx2 y la Holoenzima Aurora A-Tpx2 puede tener implicaciones críticas en el desarrollo tumoral. Aurora B : Forma parte del complejo pasajero del Cromosoma (CPC), que localiza los cinetocoros desde la Profase – Metafase y el huso central y el cuerpo medio en la citocinesis.

19. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción La maquinaria del ciclo celular interna se controla, en gran medida, por las oscilaciones en las concentraciones de las proteínas ciclina y por la modulación de la actividad de las cinasas dependientes de ciclinas ( CdK ). Uno de los mecanismos mediante los cuales los factores de crecimiento regulan la progresión del ciclo celular es modificando las concentraciones de las ciclinas de tipo D, la actividad de las Cdk y la función de la proteína del retinoblastoma.

20. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Entrada al Ciclos Celular Gsk3 β Gsk3 β Hiperactivada en célula neoplasica

21. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción Los puntos de Control del ciclo celular son mecanismos de vigilancia que vinculan la velocidad de transición dentro del ciclo celular con una terminación puntual y precisa de los acontecimientos dependientes previos; p53 es una proteína de punto de control que induce la parada del ciclo celular, la senescencia o la muerte en respuesta al estrés celular. Los puntos de control reducen la replicación y segregación del ADN lesionado al mínimo o la segregación anormal de los cromosomas a las células hijas, de forma que las protegen frente a la inestabilidad genómica.

22. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción La pérdida de los controles del ciclo celular es una característica de todas las células malignas. Las alteraciones asociadas a los tumores con frecuencia son aberraciones de las vías de transmisión de señales por los factores de crecimiento, la desregulación de la maquinaria central del ciclo celular y/o la alteración de los controles del punto de control del ciclo celular. Dado que el control del ciclo celular se pierde virtualmente en todos los tipos tumorales, la maquinaria del ciclo celular aporta múltiples opciones terapéuticas.

23. *Punto primario de decisión. *Recibe señales: Internas: crecimiento celular (tamaño, nutrición) Externas: factores de crecimiento. *SIN señal  pasa a fase G0 (quiescencia) Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología PRIMER PUNTO DE CONTROL, G1.

24. CICLINA D es la primer ciclina que se produce en CC en rta a señales externas. Ej. FC Se une a CDK4  forma complejo CICLINA D-CDK4 El complejo fosforila pRb  este se disocia del complejo E2F/DP1/Rb  se activa E2F Activación de E2F  resulta en transcripción de varios genes: CICLINA E, CICLINA A, ADN POLIMERASA. CICLINA E se une a CDK2  complejo CICLINA E-CDK2 conduce a la celular de G1 a S Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología PRIMER PUNTO DE CONTROL, G1.

25. Se localiza al final de fase G2  Promueve el ingreso a la fase M. MPF =(maturation promoting factor) es una proteína compuesta por CICLINA B y CDK MPF se activa al final de G2 por una fosfatasa que remueve un grupo fosfato inhibitorio. Las principales funciones de MPF: Desencadena la formación de huso mitótico. Promueve la condensación de los cromosomas. Ocasiona la ruptura envoltura nuclear Si se observa algún daño  la fosfatasa no activa MPF se arresta el ciclo en G2 hasta la reparación del ADN Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología SEGUNDO PUNTO DE CONTROL, G2.

26. Ocurre durante la metafase  Check point del huso mitótico. Regulado por APC (Anaphase promoting complex). Se busca que los cromosomas estén correctamente unidos al huso mitótico. Se busca también el alineamiento de los cromosomas y la integridad del huso. Si hay errores se retrasa el ingreso a la anafase Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología PRIMER PUNTO DE METAFASE

27. APOPTOSIS

28. Proceso de muerte programada de la célula que no solo la destruye sino que también estimula la eliminación de los restos sin inducir reacción inflamatoria alguna

29. MECANISMOS DE APOPTOSIS VÍA EXTRÍNSECA O MEDIADA POR RECEPTOR Comienza cuando ligandos de muerte se unen RC. Los receptores de muerte más conocidos son el Receptor de TNF tipo 1 (TNFR1 factor de necrosis tumoral) y una proteína relacionada llamada Fas (CD95) y sus ligandos se denominan TNF y Fas ligando( FasL ), respectivamente. Tienen un dominio de muerte intracelular que recluta proteínas adaptadoras como TRADD (TNF dominio de muerte asociada al receptor) y FADD (dominio de muerte asociado a Fas) y cisteína proteasas como la caspasa 8. La unión del ligando de muerte a los receptores de muerte en la membrana y a la proteína adaptadora forman un complejo proteína-receptor-ligando adaptador conocido como el complejo de señalización inductor de la muerte (DISCO) DISCO inicia el ensamblaje y la activación de pro-caspasa 8. La forma activada de la enzima, la caspasa 8 es una caspasa iniciadora, que inicia la apoptosis mediante la escisión de otras caspasas de la cascada.

30. VÍA INTRÍNSECA O MITOCONDRIAL La célula recibe estímulos internos : daño genético irreparable, hipoxia, aumento en la concentración de calcio y estrés oxidativo severo Se produce un aumento de la permeabilidad mitocondrial Liberación de moléculas pro-apoptóticas Entran en juego la familia de proteínas Bcl2 integrada tanto por proteínas apoptóticas como anti-apoptosicas

31. Otros factores apoptóticos liberados desde la membrana mitocondrial son AIF (apoptosis inducing factor), Smac (second mitocondria- derived activator of caspase), DIABLO (direct IAP Binding protein with low pI) y HtrA2 (Omi/high temperatura requirement protein A). Liberación citoplasmática del citocromo c activa la caspasa 3 a través de la formación de un complejo conocido como apoptosoma que se compone de citocromo c, Apaf-1 y caspasa 9. Por otro lado, Smac / DIABLO u Omi / HtrA2 promueven la activación de la caspasa mediante la unión a inhibidor de proteínas de apoptosis (IAP), que posteriormente conduce a la interrupción en la interacción de IAPs con la caspasa-3 o -9.

32. VÍA COMÚN La fase de ejecución de la apoptosis implica la activación de una serie de caspasas Las primera caspasa de la vía intrínseca es la caspasa 9 mientras que la de la vía extrínseca es la caspasa 8, las vías intrínseca y extrínseca convergen a la caspasa 3. La caspasa 3 se une a los inhibidores de la caspasa- desoxi - rribonucleasa y la activan  esta es responsable de la apoptosis nuclear. Las últimas caspasas inducen la escisión de proteínas quinasas, proteínas del citoesqueleto, proteínas de reparación del ADN y subunidades inhibidoras de endonucleasas. Tienen un efecto en el citoesqueleto, ciclo celular y vías de señalización, que en conjunto contribuyen a los cambios morfológicos típicos de la apoptosis.

33. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Desarrollo G1 G2 S M P M A T I N T E R F A S E G0

34. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Desarrollo G1 G2 S M P M A T I N T E R F A S E G0 #1 #2 Metafase C Metafase

35. Ciclo Celular y Apoptosis Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología Introducción G1 G2 S M Interfase

36. Gracias por su Atención! Hospital Central de San Isidro Municipalidad de San Isidro Servicio de Oncología