Como as células usam pontos de checagem no fim da fase G1, fim da fase G2, e no meio da fase M (o ponto de checagem do fuso) para regular o ciclo celular. 

Introdução

Todas as células passam pelo ciclo celular, mas elas passam rapidamente de uma fase à outra? Se forem células cancerígenas, a resposta é sim. Entretanto, as células normais passam pelo ciclo celular de forma regulada. Elas usam as informações sobre seu próprio estado interno e sinais do ambiente ao seu redor para decidir se continuam com a divisão celular. Esta regulação garante que as células não se dividam sob condições desfavoráveis (por exemplo, quando seu DNA está danificado, ou quando não há espaço para mais células em um tecido ou órgão).

Pontos de checagem do ciclo celular

O ponto de checagem é um estágio no ciclo celular eucariótico em que a célula examina sinais internos e externos e "decide" se irá continuar ou não a divisão celular.
Existem vários de pontos de checagem, mas os três mais importantes são:
  • O ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript na transição Gstart subscript, 1, end subscript/S.
  • O ponto de checagem Gstart subscript, 2, end subscript, na transição Gstart subscript, 2, end subscript/M.
  • O ponto de checagem do fuso, na transição da metáfase para anáfase.
Diagrama do ciclo celular com os pontos de checagem marcados. O ponto de checagem G1 fica próximo ao final da G1 (próximo à transição G1/S). O ponto de checagem G2 fica próximo ao final da G2 (perto da transição G2/M). O ponto de checagem do fuso fica no meio da fase M, mais especificamente, na transição metáfase/anáfase.

O ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript

O ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript é o principal ponto de decisão para uma célula – ou seja, o primeiro ponto em que deve-se escolher entre dividir ou não. Uma vez que a célula passa o ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript e entra na fase S, ela se torna irreversivelmente comprometida com a divisão. Ou seja, excetuando-se problemas inesperados, tais como dano no DNA ou erros de replicação, uma célula que passa pelo ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript continuará pelo resto do caminho através do ciclo celular e produzirá duas células filhas.
O ponto de checagem G1. O ponto de checagem G1 localiza-se ao final da fase G1, antes da transição para a fase S. Se as células não passarem pelo ponto de checagem G1, elas podem "pular fora" do ciclo celular e entrar em um estado de repouso chamado G0, a partir do qual poderão posteriormente entrar novamente em G1 sob condições adequadas.
No ponto de checagem G1, as células decidem se vão ou não continuar com a divisão com base em fatores como:
  • Tamanho da célula
  • Nutrientes
  • Fatores de crescimento
  • Danos no DNA
No ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript, a célula checa se as condições internas e externas são favoráveis para a divisão. Aqui estão alguns dos fatores que uma célula pode avaliar:
  • Tamanho. A célula tem tamanho suficiente para se dividir?
  • Nutrientes. A célula possui reserva de energia suficiente ou nutrientes disponíveis para se dividir?
  • Sinais moleculares. A célula está recebendo sinais positivos (como fatores de crescimento) das suas vizinhas?
  • Integridade do DNA. Há algum DNA danificado?
Esses não são os únicos fatores que podem afetar a progressão através do ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript, e quais fatores são mais importantes dependem do tipo da célula. Por exemplo, algumas células também precisam de sinais mecânicos (tais como estarem anexadas a uma rede de suporte chamada matrix extracelular) para se dividirstart superscript, 1, end superscript.
Se uma célula não obtém os sinais para seguir em frente que ela precisa no ponto de checagem Gstart subscript, 1, end subscript, pode sair do ciclo celular e entrar em um estado de repouso chamado fase Gstart subscript, 0, end subscript. Algumas células permanecem em Gstart subscript, 0, end subscript, enquanto outras voltam à divisão se as condiçoẽs melhoram.

O ponto de checagem Gstart subscript, 2, end subscript

Imagem do ciclo celular com o ponto de checagem G2 marcado. No ponto de checagem G2, a célula verifica:
  • Danos no DNA
  • Replicação total do DNA
Para certificar-se de que a divisão celular ocorra bem (para que produza células filhas saudáveis com DNA completo e sem danos), a célula possui um ponto de checagem adicional antes da fase M, chamado de ponto de checagem Gstart subscript, 2, end subscript. Nesta fase, a célula irá checar:
  • Integridade do DNA. Há algum DNA danificado?
  • Replicação do DNA. O DNA foi completamente copiado durante a fase S?
Se erros ou danos são detectados, a célula irá pausar no ponto de checagem Gstart subscript, 2, end subscript para permitir reparos. Se os mecanismos do ponto de checagem detectam problemas com o DNA, o ciclo celular é interrompido e a célula tenta completar a sua replicação de DNA ou reparar o DNA danificado.
Se o dano é irreperável, a célula pode sofrer apoptose, ou morte celular programada start superscript, 2, end superscript. Este mecanismo de autodestruição assegura que o DNA danificado não é repassado para as células filhas e é importante para prevenir o câncer.

Ponto de checagem do fuso

Imagem do ciclo celular com o ponto de checagem do fuso marcado. No ponto de checagem do fuso, a célula verifica:
  • A ligação entre cromossomos e fuso na placa metafásica
O ponto de checagem M é também conhecido como ponto de checagem do fuso: aqui, a célula examina se todas as cromátides irmãs estão corretamente ligadas aos microtúbulos do fuso. Como a separação das cromátides irmãs durante a anáfase é um passo irreversível, o ciclo não irá continuar até que todos os cromossomos estejam firmemente ligados a pelo menos dois filamentos do fuso em lados opostos da célula.
Como este ponto de checagem funciona? Parece que as células na realidade não examinam a placa metafásica para confirmar que todos os cromossomos estão lá. Ao invés disso, elas procuram por cromossomos "retardatários" que estão no lugar errado (por exemplo, flutuando ao redor do citoplasma)start superscript, 3, end superscript. Se um cromossomo está no lugar errado, a célula irá pausar a mitose, permitindo que o fuso capture o cromossomo perdido.

Como os pontos de checagem realmente funcionam?

Este artigo dá uma visão geral do controle do ciclo celular, delineando fatores que influenciam a decisão da célula de pausar ou progredir a cada ponto de checagem. Entretanto, você pode estar se perguntando sobre o que esses fatores realmente fazem com a célula, ou mudam dentro dela, para causar (ou bloquear) a progressão de uma fase para outra do ciclo celular.
A resposta geral é que os sinais internos e externos acionam vias de sinalização dentro da célula que ativam, ou desativam, um conjunto de proteínas essenciais que movem o ciclo celular para frente. Você pode aprender mais sobre essas proteínas e ver exemplos de como elas são afetadas por sinais tais como dano no DNA, no artigo sobre reguladores do ciclo celular.

Créditos:

Este artigo é uma adaptação de "Control of the cell cycle," by OpenStax College, Biology, CC BY 3.0. Baixe o artigo original gratuitamente em http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.87.
O artigo adaptado está autorizado sob licença CC BY-NC-SA 4.0

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