Checkpoint Mitótico

1. Checkpoint Mitótico Niara Oliveira

2. Definição • É o principal mecanismo de controle do ciclo celular durante a mitose • É o responsável pela produção de células-filhas geneticamente idênticas à progenitora pois assegura a adequada segregação cromossômica • “Controle de qualidade” do ciclo celular

3. Checkpoint Mitótico Mecanismo que bloqueia o início da anáfase e o subseqüente término da mitose até que todos os cromossomos estejam adequadamente alinhados no plano equatorial e ligados a microtúbulos de pólos opostos do fuso mitótico.

4. Mitose • Cada cromossomo mitótico, composto por 2 pares de cromátides-irmãs, move-se para o centro da célula durante a prófase. • Uma vez alinhados, a célula inicia a metáfase. • Na anáfase, as cromátides se separam, dirigindo-se sincronicamente para cada um dos pólos opostos da célula. • A separação em células-filhas chama-se citocinese.

5. Cinetócoro • Durante a condensação da cromatina na prófase, um par de organelas chamado CINETÓCORO se forma em cada cromossomo na região centromérica • O cinetócoro é o responsável pela ligação aos microtúbulos do fuso mitótico e pela sinalização para o checkpoint

6. Cinetócoro

7. Cinetócoro • Cinetócoros não ligados aos microtúbulos ou aqueles com ligação instável sinalizam para a ativação do mecanismo de checkpoint • Mesmo um único cinetócoro não ligado é capaz de inibir o início da anáfase • Após a adequada ligação do cinetócoro ao microtúbulo correspondente, o sinal cessa e a anáfase progride normalmente

8. Coesão cromossômica • As duas cromátides de um cromossomo são ligadas através de um complexo de proteínas denominado COESINAS • No início da anáfase, esse complexo é destruído por uma protease chamada SEPARASE, permitindo a segregação cromossômica • No entanto, até esse momento, as separases se mantém inativas através da ligação com proteínas denominadas SECURINAS

10. Anáfase • Início da anáfase é regulado pela ativação de um complexo de proteínas chamado anaphase-promoting complex or cyclosome – APC/C • Ativação do APC/C se dá através de sua ligação com Cdc20 • APC/C é o responsável pela ubiquitinação das securinas, liberando a separase

12. Regulação do APC/C APC/C = Alvo através do qual checkpoint mitótico regula o ciclo celular! • Ligação do APC/C com proteínas do checkpoint inibe sua ativação pelo Cdc20 • APC/C inativo é incapaz de ativar as separases • Cromátides-irmãs se mantém unidas

13. Proteínas do Checkpoint • Mad(mitotic arrest deficient) – composta por MAD 1, 2 e 3 • Bub (budding uninhibited by benzimidazole) – composta por BUB 1 e 3 • Mps1

14. Proteínas do Checkpoint • Mad2 e Mad3/BubR1 são inibidores diretos da atividade do APC/C • Não se sabe se essas proteínas fazem parte de um único complexo inibitório ou atuam separadamente

18. Turning off the checkpoint • Há dois modelos: • Tensão mecânica gerada pela ligação a microtúbulos de pólos opostos modula a atividade das enzimas do checkpoint no cinetócoro • Competição – ocupação dos locais de ligação pelos microtúbulos impede ligação das proteínas do checkpoint, cessando a sinalização

19. Final da Mitose • Cdk1 é a principal kinase que mantém o estado mitótico • É ativada no início da mitose através da ligação com ciclina B

21. Final da Mitose • Ativação do APC/C inicia a anáfase e, ao mesmo tempo, induz a degradação da ciclina B • A degradação da ciclina B inativa a Cdk1, levando ao término do processo mitótico

22. Implicações Clínicas

23. Instabilidade Cromossômica • Erros no processo de segregação podem levar a perda ou ganho de cromossomos ANEUPLOIDIA - resultando em morte celular ou crescimento celular desordenado

24. Falhas no mecanismo de Checkpoint Durante a MITOSE • perdas momentâneas em mitoses pós-zigóticas podem levar mosaicismo cromossômico • perdas definitivas em mitoses somáticas podem desencadear processo neoplásico

25. Falhas no mecanismo de Checkpoint Durante a MEIOSE - A inativação do checkpoint durante o processo meiótico implica na formação de gametas portadores de aneuploidias cromossômicas

26. Checkpoint Mitótico e Câncer

27. Checkpoint Deficiente x Inativo • Células com mecanismo deficiente de checkpoint interrompem anáfase pela sinalização dos cinetócoros, mas não conseguem evitar segregação cromossômica incorreta - Algumas células necessitam número muito grande de cinetótoros não-ligados para que haja recrutamento de níveis ótimos de proteínas do checkpoint

28. Checkpoint Deficiente x Inativo • Células com mecanismo de checkpoint inativo (ou completamente danificado) apresentam segregação cromossômica aberrante - Um número mínimo de cromossomos/genes é necessário para a viabilidade celular

29. Checkpoint Deficiente x Inativo • Checkpoint deficiente INSTABILIDADE CROMOSSÔMICA • Checkpoint inativo MORTE CELULAR

30. Célula Neoplásica • Mecanismo de tumorigênese está relacionado à presença do mecanismo deficiente do checkpoint mitótico • Fraca sinalização do checkpoint na célula neoplásica é suficiente para manter a viabilidade celular sem, no entanto, prevenir contra a segregação cromossômica incorreta Aneuploidia e Instabilidade Cromossômica

31. Checkpoint e Apoptose • Estudos sugerem ligação estreita entre mecanismo de checkpoint e indução de apoptose • No entanto, as moléculas que estabelecem essa relação permanecem desconhecidas • Pesquisas com células neoplásicas mostram que mecanismo de checkpoint ativo é necessário para que ocorra morte celular programada

33. Checkpoint e Quimioterapia • Taxanos (paclitaxel e docetaxel) estabilizam os microtúbulos, induzindo fuso multipolar • Alcalóides da vinca (vimblastina e vincristina) inibem formação dos microtúbulos Ambos desencadeiam mecanismo de checkpoint, interrompendo a divisão celular em anáfase

34. Checkpoint e Quimioterapia

35. Checkpoint e Quimioterapia • Tratamento contínuo com essas medicações mantém ciclo celular parado • A relação do checkpoint com o processo de apoptose é responsável pelo desencadeamento da morte celular

37. Checkpoint e Resistência à QT • Células neoplásicas com mecanismo de checkpoint inativo são resistentes ao tratamento com taxanos e alcalóides da vinca

38. Checkpoint e Câncer

39. Abstracts ASCO 2007

40. Abstracts ASCO 2007

41. Abstracts ASCO 2007

42. Abstracts ASCO 2007

43. Bibliografia • Cancer Cell 2005, 8:7-12 • Cell Cycle 2005, 4(11):1495-99 • Cur Biol 2004, 11(24):R1001-04