Pontos de Verificação do Ciclo Celular Explicados: G1/S, Intra-S, G2/M e Mitose

Por que existem pontos de verificação

O ciclo celular passa por quatro fases: G1 (crescimento e preparação), S (síntese de DNA), G2 (crescimento adicional e reparo) e M (mitose). Os pontos de verificação são mecanismos de vigilância que interrompem a progressão quando as condições estão erradas, dando à célula tempo para reparar o dano ou, se o dano for irreparável, para sair do ciclo ou morrer.

Cada ponto de verificação converge para o mesmo mecanismo central: quinases dependentes de ciclina (CDKs) emparelhadas com parceiros de ciclina. A sinalização do ponto de verificação mantém o CDK relevante inativo até que o problema seja resolvido. É por isso que tantas alterações associadas ao cancro se agrupam em torno das CDKs, das ciclinas e dos seus reguladores.

O Ponto de Verificação e Ponto de Restrição G1/S

No final do G1 a célula decide se entra na fase S. A sinalização do fator de crescimento impulsiona a expressão de ciclinas do tipo D, que ativam CDK4 e CDK6 para começar a fosforilar a proteína retinoblastoma (RB). Uma vez que o RB é totalmente inativado pela ciclina E-CDK2, os fatores de transcrição E2F são liberados e os genes da fase S são ativados.

Um braço paralelo responde ao estresse: p53 é estabilizado, induz o inibidor de CDK p21 (CDKN1A) e interrompe a célula em G1. A perda de p53, RB ou CDKN2A remove esse freio, que é uma das razões pelas quais o controle G1/S é interrompido na maioria dos cânceres humanos.

O ponto de verificação intra-S e de estresse de replicação

Durante a fase S, os garfos de replicação paralisados ​​ou colapsados ​​geram trechos de DNA de fita simples que ativam o eixo ATR-CHK1. Isso retarda o disparo da origem, estabiliza os forks e atrasa a conclusão da replicação até que os problemas sejam resolvidos.

Muitos oncogenes aumentam o estresse de replicação forçando o disparo prematuro ou excessivo da origem. Os tumores que transportam esses oncogenes podem tornar-se invulgarmente dependentes de ATR e CHK1, que é a razão por trás dos inibidores de ATR e CHK1 agora em ensaios clínicos.

O ponto de verificação de danos ao DNA G2/M

Antes da mitose, a célula verifica se a replicação do DNA está completa e se não restam quebras na fita dupla. Sinal ATM e ATR através de CHK2 e CHK1 para inibir as fosfatases CDC25 e ativar a quinase WEE1, mantendo o driver mitótico CDK1-ciclina B desligado.

As células que perderam p53 dependem mais fortemente desta parada G2/M porque não podem sustentar um bloqueio G1. Essa dependência está sendo explorada terapeuticamente com os inibidores WEE1, CHK1 e ATR, que visam levar as células danificadas a uma mitose letal.

O ponto de verificação da montagem do fuso

Na mitose, o ponto de verificação de montagem do fuso (SAC) atrasa a separação dos cromossomos até que cada cinetocoro esteja corretamente ligado aos microtúbulos do fuso. Os cinetocoros soltos geram um sinal difusível que inibe o complexo promotor da anáfase, evitando a perda prematura da coesão das cromátides irmãs.

Um SAC enfraquecido contribui para aneuploidia e instabilidade cromossômica, uma característica comum de tumores agressivos. Como as células cancerígenas ainda precisam de um SAC minimamente funcional para sobreviver à divisão, medicamentos que têm como alvo as quinases do SAC, como a MPS1, estão sendo estudados como uma forma de fazer a instabilidade ultrapassar um limite de sobrevivência.

Principais conclusões

• ·Os pontos de verificação atuam em G1/S, dentro da fase S, em G2/M e durante a mitose, todos convergindo para a atividade de CDK.
• ·Os cânceres desativam alguns pontos de controle e tornam-se dependentes daqueles deixados intactos.
• ·Medicamentos direcionados a pontos de verificação (WEE1, ATR, CHK1, inibidores de MPS1) exploram essa dependência e permanecem em investigação na maioria dos ambientes.
• ·Um resultado de gene de ponto de verificação deve ser lido com tipo de tumor, co-alterações e contexto de ensaio, não isoladamente.