Ciclo celular e ciclo vital da célula
Ciclo celular é o período de vida de uma célula de uma divisão até a outra. Não deve ser confundido com o ciclo vital, que abrange o tempo desde o nascimento da célula até a sua morte. A divisão em si (mitose) responde por apenas cerca de 10% do ciclo celular, enquanto os 90% restantes são ocupados pela interfase — a preparação para a divisão.
No organismo, diferentes células permanecem no ciclo celular por tempos distintos:
- Células em divisão constante — por exemplo, células-tronco sanguíneas, que não saem do ciclo.
- Células em repouso — por exemplo, hepatócitos, que na ausência de lesões hepáticas entram em repouso, mas retornam ao ciclo em caso de patologia (cirrose, regeneração).
- Células terminalmente diferenciadas — por exemplo, neurônios, que perderam a capacidade de divisão.
Estrutura da interfase
A interfase inclui três períodos sequenciais:
- Pré-sintético (G1) — o mais longo, de até vários dias.
- Sintético (S) — cerca de 5 horas.
- Pós-sintético (G2) — até 8 horas.
O objetivo da interfase é a preparação correta para a divisão e a transferência precisa do material genético para as células-filhas.
Período pré-sintético (G1)
Começa imediatamente após a mitose. A célula cresce ativamente, restaura as organelas e o volume do citoplasma; ocorrem metabolismo intenso, síntese de proteínas, lipídios e carboidratos. O período termina com a preparação para a replicação do ADN.
Um papel regulatório fundamental é desempenhado pelas quinases dependentes de ciclina (CDK). Estas são enzimas que realizam a fosforilação de proteínas e são ativas apenas em complexo com proteínas regulatórias — as ciclinas (dos grupos D, E, A, B). As ciclinas são sintetizadas ao longo do ciclo e degradadas no início da anáfase.
Efeitos do complexo ciclina–CDK:
- fosforilação de proteínas da membrana nuclear e preparação para a sua desorganização;
- reorganização do citoesqueleto;
- ativação de genes de replicação do ADN.
Um exemplo da ação das CDK é a regulação do fator de transcrição E2F. No estado inativo, ele está ligado à proteína do retinoblastoma (Rb). A CDK, com a participação de ATP, fosforila a Rb, liberando o E2F, que ativa a transcrição de enzimas de replicação.
Ponto de restrição e o papel da proteína p53
Em cada período da interfase existe um ponto de restrição (de controle), no qual a integridade do ADN é verificada. Quando o ADN é danificado, o gene P53 é ativado e a proteína de mesmo nome é sintetizada, a qual:
- inibe a replicação e estimula o reparo do ADN com a participação de ADN-polimerases;
- ativa os genes P21 e P27, cujas proteínas inibem as CDK e paralisam o ciclo celular;
- caso o reparo seja impossível, direciona a célula para a via da apoptose.
Após passar pelo ponto de restrição, a célula entra no período S independentemente de sinais externos. Mutações em P53 levam à divisão de células com anomalias no ADN e à formação de tumores. Mutações dominantes no gene da proteína do retinoblastoma causam o desenvolvimento de retinoblastoma, uma vez que o E2F permanece livre de forma contínua e a célula entra no ciclo ininterruptamente.
Período sintético (S)
No período S ocorrem:
- replicação do ADN;
- síntese de histonas, necessárias para a condensação da cromatina;
- duplicação do centríolo;
- segundo ponto de controle — verificação da exatidão da replicação e novo reparo.
Distúrbios de replicação estão associados a patologias como a síndrome de Louis-Bar (ataxia-telangiectasia), acompanhada de dilatações capilares e distúrbios de coordenação, bem como o xeroderma pigmentoso.
Período pós-sintético (G2) e MPF
No período G2 realizam-se:
- síntese de tubulinas para a construção dos microtúbulos do fuso mitótico;
- desorganização dos satélites centríolares e formação do halo no centro celular;
- reparo pós-replicativo do ADN;
- preparação para a desorganização do complexo de Golgi e do retículo endoplasmático;
- síntese do fator estimulante da mitose (MPF, Mitosis Promoting Factor).
O MPF manifesta efeitos apenas na prófase da mitose:
- fosforilação de proteínas da lâmina e desorganização da membrana nuclear;
- fosforilação da histona H1 e condensação dos cromossomos;
- fosforilação de proteínas do aparelho de suporte e contração, e destruição dos microtúbulos interfásicos para a construção das fibras do fuso mitótico.
Razão núcleo-citoplasmática por períodos
A dinâmica do crescimento celular reflete-se na razão núcleo-citoplasmática:
- em G1 ela é menor que um — o citoplasma cresce predominantemente, recuperando o volume após a divisão;
- em S ela é maior que um — o núcleo aumenta ativamente devido à replicação do ADN;
- em G2 a razão se estabiliza e se aproxima de um.
Pontos-chave
- O ciclo celular vai da divisão à divisão; a interfase ocupa cerca de 90% de sua duração.
- A interfase consiste nos períodos G1 (pré-sintético), S (sintético) e G2 (pós-sintético).
- Os reguladores do ciclo são os complexos ciclina–CDK, que fosforilam proteínas-chave.
- O fator de transcrição E2F é liberado do complexo com a proteína Rb após a sua fosforilação e aciona a replicação.
- Nos pontos de restrição, a proteína p53 controla a integridade do ADN, ativando o reparo ou a apoptose via p21 e p27.
- Mutações na p53 conduzem ao crescimento tumoral; mutações no gene Rb levam ao retinoblastoma.
- Em G2 sintetiza-se o MPF, que realiza seus efeitos na prófase da mitose: desorganização da membrana nuclear e condensação dos cromossomos.
- A razão núcleo-citoplasmática altera-se de forma regular: <1 em G1, >1 em S, ≈1 em G2.