Transcript Ponto de Checagem do Fuso Mitótico (Mitotic Spindle Checkpoint) Ex - Monitora Niara Oliveira Disciplina de Genética Humana.

Ponto de Checagem do Fuso
Mitótico
(Mitotic Spindle Checkpoint)
Ex - 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”
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:
- MAD2 (=“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
- BUB1 (=“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 cinetócoro,
localizada em cada cromátide na região
centromérica, captura os microtúbulos que
vêm de cada um dos dois pólos do fuso.
Como funciona
O cinetócoro é essencial pois é a estrutura
que sinaliza para a ativação do
checkpoint!
Como funciona
Como funciona
Para que a segregação cromossômica seja
correta, cada cinetócoro deve estar ligado
a microtúbulos que se originem em pólos
opostos 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 fuso detecta a
presença de até um único microtúbulo que
não esteja ligado ao cinetócoro
correspondente e atrasa a progressão do
processo 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 a partir da permissão dos
checkpoints G2/M que culminam na
ativação do complexo promotor da mitose
(MPF): um conjunto de ciclinas que,
quando ativadas, regula (através de
fosforilação) diversas proteínas
citoplasmáticas responsáveis pelo
desencadeamento dos eventos mitóticos.
Controle Molecular da Mitose
As ciclinas do MPF também controlam 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 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 APC ativado promove a degradação das
proteínas inibidoras da anáfase e a
ubiquitinação de outros substratos.
A destruição das ciclinas mitóticas permite
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 nãoligação do cinetócoro ao microtúbulo
(e/ou tensão adequada) são transmitidas
como um sinal bioquímico, através de
reações de fosforilação, culminando em
interações moleculares entre BUB, MAD
e o cinetócoro 5.
Mecanismo Molecular do Checkpoint
Mitótico
Os cinetócoros não ligados aos
microtúbulos funcionam como locais de
contínua sinalização e liberação de
complexos proteínas MAD2 - ciclinas.
Com a ligação dessas ciclinas à MAD2,
fica inativado o complexo APC –
interrompendo 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 às ciclinas que se
dissociem da MAD2 e se ligem ao APC,
ativando-o. O resultado desse processo é
a degradação das proteínas inibidoras da
anáfase (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 desigual,
formando células portadoras de um
conjunto cromossômico alterado 4.
Erros no Ponto de Checagem do fuso
Durante a MITOSE
- perdas momentâneas da função da MAD2
em mitoses pós-zigóticas podem levar
mosaicismo cromossômico para
determinada trissomia
- perdas definitivas da função da MAD2
em mitoses somáticas podem desencadear
processo neoplásico
Erros no Ponto de Checagem do fuso
Durante a MITOSE
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 MITOSE
Rearranjos cromossômicos e aneuploidias
são marcadores de células tumorais,
sugerindo que a falha no ponto de
checagem 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 MEIOSE
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 MEIOSE
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
diferentemente 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:
- à instabilidade cromossômica,
característica processo neoplásico
- à formação de zigotos com conjunto
cromossômico alterado, levando a
abortos espontâneos ou nascimento de
crianças sindrômicas.
Novas Descobertas
- Regulação da transcrição do gene MAD1
pela proteína p53
Chun AC Transcricional regulation of mitotic checkpoint gene MAD1 by p53
J Biol Chem 22, 2003
- Alterações no complexo APC em células
do carcinoma de cólon (papel deletério
das mutações durante a carcinogênese
colorretal)
Wang . Alterations of anaphase-promoting complex genes in human colon
cancer cells Oncogene 22(10):1486-90, 2003
Bibliografias interessantes
Castro A Mitosis under control Med Sci 19(3): 30917, 2003
Cleveland DW Centromeres and kinetochores:
from epigenetics to mitotic checkpoint signaling
Cell 112(4):407-21, 2003
OBRIGADO!