Ponto de Checagem do Fuso Mitótico (Mitotic Spindle Checkpoint) Monitora Niara Oliveira Disciplina...
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Ponto de Checagem do Fuso Mitótico (Mitotic Spindle Checkpoint) Monitora Niara Oliveira Disciplina de Genética Humana
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Ponto de Checagem do Fuso Mitótico
(Mitotic Spindle Checkpoint)
Monitora Niara Oliveira
Disciplina de Genética Humana
O que é o ponto de checagem do fuso mitótico
É um complexo de proteínas citoplasmáticas necessárias para garantir
a correta segregação cromossômica durante a divisão celular.
Atuam como um “controle de qualidade”“controle de qualidade” do ciclo celular 1.
(descrito pela primeira vez em 1991);¹ URL: http://www.ultranet.com/biologyPages/CellCycle.html
Principais Componentes
As principais proteínas envolvidas no ponto de checagem são:
- MAD2MAD2 (=“mitotic arrest deficient”), codificada pelo gene de mesmo nome
localizado no cromossomo 4q27²;
² Cahill D P et al Characterization of MAD2B and other mitotic spindle checkpoint genes Genomics 58,181-187, 1999
Principais Componentes
- - BUB1BUB1 (=“budding uninhibited by benzimidazole”) codificada pelo gene de
mesmo nome localizado no cromossomo 2q12-143.
3Cahill DP et al Mutations of mitotic checkpoint genes in human cancer Nature 392, 300-303, 1998
Como funciona
No início da divisão celular, uma proteína especializada, chamada cinetócorocinetócoro,
localizada em cada cromátide na região centromérica, captura os microtúbulos que vêm de cada um dos dois pólos do
fuso.
Como funciona
Como funciona
Para que a segregação cromossômica seja correta, cada cinetócoro deve estar ligado a microtúbulos que se originem em pólos pólos
opostosopostos do fuso.
Como funciona
Se 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.
Como funciona
O ponto de checagem do fusoponto de checagem do fuso detecta a presença de até um único microtúbulo
que não esteja ligado ao cinetócoro correspondente e atrasa a progressão do atrasa a progressão do processo de divisão celularprocesso de divisão celular até que esse
cinetócoro capture o microtúbulo do pólo oposto do fuso 4.
4 Sluder G et al The Mad Ways of Meiosis Science 289, 254-255, 2000
Como funciona
Também, se um dos microtúbulos ligados a um cinetócoro não estiver exercendo tensão
suficiente neste, é ativado o ponto de checagem do fuso 4.
Para entender como funciona a nível molecular a regulação pelos checkpoints, precisamos conhecer todo o mecanismo
molecular que rege a mitose.
Controle Molecular da Mitose
A mitose inicia com a fosforilação da Cdk1, pela atividade da Cdc25, a partir da permissão dos checkpoints G2/M –
ativação do complexo MPF. O complexo Cdk1-ciclinas ativado regula
(através de fosforilação) a atividade de diversas proteínas citoplasmáticas
responsáveis pelo desencadeamento dos eventos mitóticos.
Controle Molecular da Mitose
O complexo Cdk1 ativado também controla o complexo APC (“anaphase-promoting
complex”), o principal componente ubiquitina-dependente da maquinaria
celular. O complexo APC regula as proteínas inibidoras do início da anáfase
(securinas e ciclinas) 5.
5Nigg E A et al Mitotic kinases as regulators of cell division and its checkpoints Nature Reviews 2, 21-32, 2001
Controle Molecular da Mitose
O Cdk1 ativa o APC no final da metáfase, promovendo a sua fosforilação e ligação
com proteínas Cdc20. O APC/Cdc20 ativado promove a degradação das proteínas inibidoras da anáfase e a
ubiquitinação de outros substratos. À destruição das ciclinas mitóticas, o Cdk1 é inativado, permitindo a progressão do
ciclo celular, em direção ao final da mitose. 5.
Controle Molecular da Mitose
Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico
Mudanças estruturais induzidas pela não-ligação do cinetócoro ao microtúbulo
(e/ou tensão adequada) são transmitidas como um sinal bioquímicosinal bioquímico, através de
reações de fosforilação, culminando em interações molecularesinterações moleculares entre entre BUB, MADBUB, MAD
e o cinetócoro e o cinetócoro 55..
Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico
Os cinetócoros não ligados aos microtúbulos funcionam como locais de
contínua sinalização e liberação de complexos complexos MAD2MAD2-Cdc20-Cdc20. Com a ligação
do Cdc20 à MAD2, fica inativadoinativado o complexo APC – interrompendointerrompendo a
progressão do ciclo celular.
Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico
Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico
Quando o último cinetócoro livre se liga, cessa a produção de complexos
inibitórios, permitindo ao Cdc20 se dissociar da MAD2 e se ligar ao APC,
ativando-o. O resultado desse processo é a degradação das proteínas inibidoras da degradação das proteínas inibidoras da
anáfaseanáfase (securinas e ciclinas), dando início a ela 5.
Erros no Ponto de Checagem do fuso
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 4.
Erros no Ponto de Checagem do fuso
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 Ponto de Checagem do fuso
Durante a MITOSEMITOSE
As mutações que comprometem o ponto de checagem do fuso durante o processo
mitótico contribuem para a instabilidade cromossômica, gerando anomalias
cariotípicas potencialmente severas 6.
6 Michel L S et al MAD2haplo-insufficiency causes premature anaphase and chromossome instability Nature 409, 355-359, 2001
Erros no Ponto de Checagem do fuso
Durante a MITOSEMITOSE
Rearranjos cromossômicos e aneuploidias são marcadores de células tumorais, sugerindo que a falha no ponto de falha no ponto de
checagem do fusochecagem do fuso é o principal passo na conversão de uma célula normal em um
câncer ¹.
Erros no Ponto de Checagem do fuso
Durante a MEIOSEMEIOSE
A inativação do ponto de checagem durante o processo meiótico implica na
formação de gametas portadores de aneuploidias cromossômicas 4.
Erros no Ponto de Checagem do fuso
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 4.
Mutações na MAD2
Estudos7 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 I, mas parece não
aumentar significativamente a taxa de erro para a meiose II.
7 Shonn M A et al Requirement of the Spindle checkpoint for proper chromossome segregation Science 289, 300-303, 2000
Mutações 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 4,7.
Mutações na MAD2
Na meiose II, as cromátides-irmãs estão conectadas diretamente umas as outras
pelos seus centrômeros, o que pode evitar que ambos os cinetócoros se liguem a microtúbulos provenientes do mesmo
pólo do fuso 4,7.
Mutações na MAD2
Na meiose I, devido aos locais de recombinação , o par de homólogos é
mantido unido pelos quiasmas ao longo de seus braços, em locais específicos.
Quanto maior o cromossomo, maior a distância entre o centrômero e o local de recombinação, criando uma ligação mais
flexível entre os cinetócoros dos dois homólogos 4,7.
Mutações na MAD2
Essa flexibilidade pode fazer com que os cinetócoros dos dois homólogos se
tornem funcionalmente mais independentes, aumentando, assim, a
incidência de eventos onde ambos os pares de cromátides se liguem a microtúbulos provenientes do mesmo pólo do fuso 4,7.
Implicações Clínicas
As alterações no ponto de checagem do fuso estão relacionadas:
- ao início do processo neoplásicoprocesso neoplásico
- formação de zigotos com conjunto conjunto cromossômico alteradocromossômico alterado, levando a abortos espontâneos ou nascimento de crianças sindrômicas.
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