Ciclo celular
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El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo en el que la célula crece y se divide en dos células hijas. Las células que no se están divididiendo no pertenecen al ciclo celular, sino que están fuera, en fase G0, (de inglés Gap 0).
Todas las células se originan unicamente de otra existente con anterioridad. El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide y, termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.
El ciclo celular puede considerarse como una sucesión continua de estados que se diferencian del anterior y del siguiente por la cantidad de material genético existente en el núcleo celular.
La duración del ciclo celular varía según la estirpe celular, siendo la duración media del ciclo completo de unas 24 horas.
Las células que se encuentran en el ciclo celular se llaman células proliferantes y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.
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Fases del ciclo celular
right|thumb|Ciclo celular
Mitosis o fase M
Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la profase, metafase, anafase, telofase y citocinesis. En mitosis es donde se visualizan los cromosomas al microscopio al ser paralizados con colchicina. Tiene una duración aproximada de una hora.
Interfase
Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y consta a su vez de varias fases:
- Fase o intervalo G1 (Gap 1): Es la primera fase del ciclo celular en el que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. En esta fase la célula es haploide o n. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas y durante este tiempo, la célula dobla su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular.
- Intervalo S o fase S: Es la segunda fase del ciclo en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas.
- Fase G2: Es la segunda fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la duplicación de proteínas y ARN. En esta fase la célula es diploide o 2n. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, y que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas.Termina cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis
Control del ciclo celular
La regulación del crecimiento y de la división celular (ciclo celular) es muy compleja. En el ciclo celular existen puntos de restricción que impiden la continuación del ciclo celular si la célula no ha alcanzando el suficiente tamaño, carece de nutrientes, tiene lesiones en el ADN o recibe señales químicas externas. Los puntos de restricción son:
- Punto de restricción R: Ocurre en la fase G1, en el que la célula comprueba que ha generado la masa necesaria para seguir adelante y comenzar la síntesis de ADN y, también, que las condiciones ambientales son favorables, como la presencia de nutrientes, sales y temperatura adecuadas; y de factores que induzcan crecimiento. Es el punto de control más importante.
- Punto de restricción G2-M que ocurre al final de la fase G2, en el que la célula debe comprobar dos condiciones antes de dividirse: que ha duplicado la masa de modo que puede dar lugar a dos células hijas, y que ha completado la replicación del ADN, y sólo lo ha hecho una vez.
- Punto de restricción M que ocurre en mitosis y que sólo permite continuar con la división celular si todos los cromosomas están alineados sobre el huso mitótico.
Existe una homeostasis entre las células en fase 0 o células quiescentes y las que entran en el ciclo celular o células proliferantes, gracias a factores de crecimiento y factores inhibidores del ciclo celular. Los células de los tejidos normales pueden multiplicarse muy rápida pero ordenadamente como las células intestinales, o permanecer quiescentes durante mucho tiempo o toda la vida como las neuronas. Las células tumorales de las neoplasias han perdido este control.
Existen diversas sustancias que controlan el ciclo celular como son:
- KdC o quinasa dependiente de ciclinas. Las quinasas agregana un grupo fosfato a las proteínas. Las kdk junto con ciclinas son los mayores controladores del ciclo celular, provocando que la célula pase de G1 a S o de G2 a M.
- FPM o Factor Promotor de la Maduración: Está formado por la KdC y las ciclinas que desencadenan la progresión del ciclo celular.
- p53: Es una proteína que funciona bloqueando el ciclo celular si el ADN está dañado, codificada por un gen supresor tumoral. Si el daño es severo esta proteína puede provocar la apoptosis o muerte celular programada. A la p53 se la conoce como el guardian del genoma. Los niveles de p53 están aumentados en células lesionadas como por ejemplo por radiaciones ionizantes, con lo que se aumenta el tiempo para reparar el ADN por bloqueo del ciclo celular. Las mutaciones de la p53 son las más frecuentes encontradas en el cáncer. Las mutaciones de la p53 heredades produce el síndrome de Li Fraumeni que conduce a una alta frecuencia de cáncer en los individuos afectados.
- p27: Es una proteína que se une a ciclinas y KdC bloqueando la entrada en fase S. Se ha demostrado que niveles bajos de p27 predicen un mal pronóstico para las pacientes con cáncer de mama.
Descubrimiento de la regulación del ciclo celular
En el año 2001, Leland H. Hartwell, R. Timothy Hunt, and Paul M. Nurse ganaron el premio Nobel de Medicina y Fisiología por descubrir las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclina, las principales moléculas que regulan el ciclo celular, que son universales en todos los organismos eucariotas.