Ponto de Checagem do Fuso Mitótico(Mitotic Spindle

Checkpoint)

Monitore: Fábio André Zanella

Disciplina de Genética Humana

CHECKPOINTCHECKPOINT

O que é?

Mecanismo de feedback que monitoramonitora a execução dos eventos celulares e impedeimpede o início de eventos subseqüentes até que o processo anterior seja executado com sucesso, garantindo estabilidadeestabilidade genética.

Atuam como um “controle de qualidade”“controle de qualidade” do ciclo celular.

Tipos de Tipos de CheckpointCheckpoint

Existem diferentes tipos de Checkpoint em todas as etapas do ciclo celular (G1, S, G2, M)

• CheckpointCheckpoint do fuso mitótico do fuso mitótico

Checkpoint Mitótico

É um complexo de proteínas citoplasmáticas necessárias para garantir a correta segregação cromossômica durante

a divisão celular.

(descrito pela primeira vez em 1991);¹ URL: http://www.ultranet.com/biologyPages/CellCycle.html

Quais suas funções?

• Monitorar a ligação dos cromossomos aos microtúbulos do fuso mitótico durante a metáfase.

• Garantir a segregação idêntica do material genético entre as células-filhas.

• Preservar a integridade do genoma em nível cromossômico.

Principais Famílias de Proteínas MAD (mitotic arrest deficient) – composta por MAD 1, 2 e 3. Se

destaca entre elas a MAD 2, codificada pelo gene de mesmo nome localizado no cromossomo 4q27;

BUB (budding uninhibited by benzimidazole) – composta por BUB 1, 2 e 3. Atenção especial a BUB1, codificada pelo gene de mesmo nome localizado no cromossomo 2q12-14.

Como Funciona

No início da divisão celular, uma proteína especializada, chamada cinetócoro ,cinetócoro ,captura os microtúbulos que vêm de cada um dos dois pólos do fuso

Para que a segregação

cromossômica seja correta, cada cinetócoro deve estar ligado a microtúbulos que se originem em pólos opostospólos opostos do fuso.

Como Funciona

O ponto de checagem do fuso mitótico, ao detectar a presença de um ou mais cinetócoros não ligados

aos microtúbulos ou uma ligação com tensão inadequada, atrasa a segregação cromossômica.atrasa a segregação cromossômica.

O cinetócoro produz um sinal que ativaativa o mecanismo de checkpoint.

Como FuncionaSe a célula inicia a anáfase e começa a segregação

cromossômica sem que todas as cromátides-irmãs tenham estabelecido conexões com ambos os pólos do

fuso, algumas células irão herdar duas cópias de um cromossomo, enquanto outras, nenhuma.

Controle Molecular da Mitose Transição G2/M – sinal + dado pelos checkpoints do DNA Ativação do MPF(Fator Promotor da Mitose) Início da Mitose – Ciclinas Mitóticas (Cdc25)

+ Cdk1 - quebra da membrana nuclear, separação dos centrossomos, formação do

fuso, condensação dos cromossomos, fragmentação do Golgi Metáfase - Ativação do complexo APC através de sua ligação com Cdc20. APC/Cdc20: - Degrada os inibidores da anáfase dando início a separação dos

cromossomos e migração para os pólos opostos da célula Anáfase - Ubiquitina as ciclinas mitóticas Inativação do Cdk1 citocinese (Final da Mitose)

+

Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

Cinetócoros não ligados aos microtúbulos (e/ou tensão inadequada) funcionam como locais de

contínua sinalização bioquímica, culminando em interações moleculares entre MAD, BUB e o APC

(Anaphase Promoting Complex).

Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

Cinetócoro não ligado ao microtúbulo

Sinalização Bioquímica Ativação do Checkpoint Mitótico

Ligação da Mad2 ao Cdc20 Inativação do APC

Parada do ciclo celular – atraso no início da Anáfase até que todos os microtúbulos estejam ligados aos cinetócoros de pólos opostos .

Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

Proteínas responsáveis pela manutenção das cromátides-irmãs unidas:

Coesina – une as cromátides-irmãs. Separase – lisa subunidades de coesina. Securina – associada à separase, inativando-a. Na anáfase normal , a securina é inativada pelo APC.

Assim, ela não vai mais inativar a separase. A separase, então, vai lisar a coesina, permitindo a separação das cromátides-irmãs, com progressão

do ciclo celular.

Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

Spindle Checkpoint OffSpindle Checkpoint Off

- APC/Cdc20 é o principal regulador do checkpoint mitótico. Anáfase depende do funcionamento deste complexo.

- APC/Cdc20 ubiquitina a securina, permitindo que a coesina seja clivada pela separase, com liberação das cromátides-irmãs e progressão da anáfase.

Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

Spindle Checkpoint OnSpindle Checkpoint On- Falha na ligação dos microtúbulos ou tensão

insuficiente permitem que os cinetócoros não ligados emitam sinal a fim de que MAD e BUB inativem APC/Cdc20.

- A ausência deste complexo impede a ligação da ubiquitina com a securina. Assim, a separase permanece inativa e há atraso na separação das cromátides-irmãs.

Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

Progressão do Ciclo CelularProgressão do Ciclo Celular

Quando o último cinetócoro livre se liga, cessa a produção de complexos inibitórios,

permitindo que APC/Cdc20 esteja ativo. O resultado final desse processo é a

degradação das securinasdegradação das securinas, , dando início à anáfase.

Erros no Checkpoint

Erros no ponto de checagem do fuso, por mutações em genes que codificam

elementos que participam desse processo, produzem elevadas taxas de eventos de

segregação cromossômica desigualsegregação cromossômica desigual, formando células portadoras de um conjunto cromossômico alterado .

Erros no Checkpoint

Durante a MITOSEMITOSE- perdas momentâneasperdas momentâneas da função da MAD2

em mitoses pós-zigóticas podem levar mosaicismo cromossômico para determinada trissomia

- perdas definitivasperdas definitivas da função da MAD2 em mitoses somáticas podem desencadear processo neoplásico

Erros no Checkpoint

Durante a MEIOSEMEIOSE

- A inativação do ponto de checagem durante o processo meiótico implica na formação de gametas portadores de aneuploidias cromossômicas

Erros no Checkpoint

Durante a MEIOSEMEIOSE

- - Esses gametas alterados poderão dar origem a crianças portadoras de síndromes cromossômicas ou ser uma das possíveis causas de abortos espontâneos, pois o zigoto formado é incompatível com a vida .

Mutações na MAD2Mutações na MAD2

Estudos mostraram que a inativação do ponto de checagem por uma mutação na

MAD2 leva a um grande aumento na taxa de segregação cromossômica desigual durante

a meiose Imeiose I, mas parece não aumentar significativamente a taxa de erro para a

meiose II.

Mutações na MAD2Mutações na MAD2

Uma possível explicação para o fato da ausência do ponto de checagem do fuso

íntegro comprometer a meiose I comprometer a meiose I diferentemente da meiose IIdiferentemente da meiose II é que os

cromossomos são mantidos unidos de maneiras diferentes nos dois processos.

Mutações na MAD2Mutações na MAD2

Na meiose INa meiose I, os cromossomos homólogos estão unidos pelos quiasmas. Seus centrômeros são independentes e os cinetócoros de ambos podem se ligar a microtúbulos provenientes do mesmo pólo do fuso.

Na meiose IINa meiose II, as cromátides-irmãs estão conectadas pelos seus centrômeros, o que pode evitar que ambos os cinetócoros se liguem a microtúbulos provenientes do mesmo pólo do fuso.

Conseqüências ClínicasConseqüências Clínicas

As alterações no ponto de checagem do fuso estão relacionadas a:

• Mosaicismos;

• Neoplasias;

• Síndromes cromossômicas;

• Abortos espontâneos.

CheckpointCheckpoint e Câncer e Câncer

Altos níveis de instabilidade cromossômica relacionados a alterações no mecanismo do checkpoint mitótico foram encontrados

em diversos tipos de células tumorais: adenocarcinoma e carcinoma de pequenas

células de pulmão, adenocarcinoma colorretal, hepatocarcinoma e carcinoma

ductal invasor de mama.

Catástrofe MitóticaCatástrofe Mitótica

Tipo de morte celular que ocorre durante a mitose e que resulta de uma combinação de checkpoints checkpoints ineficientesineficientes e de dano celulardano celular. A célula morre em

decorrência da ativação do mecanismo de apoptose.

Este dispositivo molecular promove a morte da célula danificada, prevenindo a aneuploidia e,

conseqüentemente, a oncogênese.

Catástrofe MitóticaCatástrofe Mitótica

Deficiente atuação dos checkpoints (principalmente do fuso mitótico e de dano do DNA)

Liberação de fatores indutores da apoptose

Morte celular durante a transição metáfase/anáfase

CATÁSTROFE MITÓTICACATÁSTROFE MITÓTICA

Catástrofe MitóticaCatástrofe Mitótica

Não havendo morte celular por meio deste mecanismo, estará favorecido o desenvolvimento neoplásico.

Dúvidas

?

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