Citoesqueleto, Señalización Celular, Ciclo Celular y Cáncer: Conceptos Clave de Biología Celular

Citoesqueleto, Señalización Celular, Ciclo Celular y Cáncer: Conceptos Clave

Citoesqueleto

El citoesqueleto define la forma celular, permite el movimiento y transporte, y participa en la mitosis. Está compuesto por:

• Microtúbulos:
  • Tienen forma de estrella.
  • Forman cilios y flagelos.
  • Transportan moléculas.
  • Se forman por polimerización de dímeros de proteínas globulares (alfa, beta y gamma).
  • Se arman y desarman por hidrólisis de ATP (inestabilidad dinámica).
  • Forman el huso mitótico.
• Filamentos intermedios:
  • Se encuentran en la envoltura nuclear y en el citosol, donde forman estructuras similares a cables.
  • Resisten el estrés mecánico.
  • Rodean el núcleo.
• Filamentos de actina:
  • Dan firmeza a la membrana plasmática.
  • Forman el anillo contráctil.
  • Son esenciales para el movimiento.
  • Participan en la contracción muscular (movimiento de microfilamentos y filamentos de miosina). La miosina 2 usa ATP para generar fuerzas.
  • Crecen por adición de monómeros de actina.
• Proteínas motoras: Usan ATP para moverse por microtúbulos o filamentos de actina.
  • Kinesina: se mueve hacia el extremo (+).
  • Dineína: se mueve hacia el extremo (-).
• Profilina y timosina: Regulan la polimerización de la actina.

Uniones Celulares

• Uniones de oclusión: Forman una barrera que impide el paso de sustancias de un compartimento a otro. Las proteínas claudina y ocludina participan en estas uniones.
• Uniones de anclaje:
  • Célula-célula: mediadas por cadherinas.
  • Célula-matriz: mediadas por integrinas.
  • Bandas de adhesión (filamentos de actina - célula-célula).
  • Contactos focales (célula-matriz).
  • Desmosomas (célula-célula / filamentos intermedios).
  • Hemidesmosomas (célula-matriz).
• Uniones de comunicación (hendidura):
  • Gap junctions: permiten el paso de pequeñas moléculas.
  • Forman canales constituidos por conexinas (6 conexinas forman un conexón).
• Colágenos: Son los mayores constituyentes de la matriz extracelular y son secretados por el tejido conectivo.

Señalización Celular

• Señal paracrina: Una célula envía moléculas señalizadoras a células cercanas.
• Señal endocrina: Una célula envía hormonas a través del torrente sanguíneo.
• Segundos mensajeros (ejemplos): AMP cíclico y Ca²⁺.
• Morfógeno: Controla el desarrollo de un tejido.
• BMP: Proteína morfogenética ósea, importante en el desarrollo embrionario y la formación esquelética.
• TGF: Factor de crecimiento transformante, implicado en la proliferación y diferenciación celular.
• Hormona liposoluble: Atraviesa la membrana plasmática (ejemplos: esteroides, tiroideas, retinoides; estos últimos actúan en la apoptosis).
• Hormona hidrosoluble: Viajan en la sangre acuosa y actúan como primer mensajero.

Ciclo Celular

• Fase S: Duplicación de cromosomas (2n – 2c / 2n – 4c). Dura entre 10 y 12 horas. El ciclo celular completo es G1-S-G2-M.
• Puntos de control (checkpoints): G1, G2/M, metafase/anafase.
• Cdk-quinasa: Necesitan un fosfato para funcionar.
• Wee1: Agrega un segundo fosfato inhibitorio a las Cdk-quinasas para apagarlas.
• p21: Se une a las Cdk-quinasas inhibiendo su actividad.
• En el último punto de control se necesita APC/C, que ubiquitiniza a la segurina (que tiene atrapada a la separasa). La separasa libre rompe las cohesinas. APC/C también ubiquitiniza ciclinas.
• SFC: Actúa de manera similar a APC/C, pero libera a las Cdk-ciclinas rompiendo las proteínas p21.
• p53: Factor de transcripción que induce la expresión de p21 para prevenir mutaciones si hay errores en G1. Si el daño es irreparable, induce la muerte celular. Sin p53, se acumulan mutaciones y puede generarse cáncer.
• M-Cdk: Forma el huso mitótico en la mitosis temprana. La inestabilidad dinámica se da porque las M-Cdks fosforilan proteínas asociadas a microtúbulos.
• La tensión del microtúbulo con el cinetocoro depende de la quinasa Aurora-B.
• Colchicina: Droga que previene la adición de nueva tubulina, acortando el huso mitótico.
• La mitosis sin citoquinesis produce células multinucleadas.
• El crecimiento en organismos multicelulares depende de mitógenos, factores de crecimiento y factores de supervivencia.
• La síntesis excesiva de MYC produce la activación de MDM2, que degrada a p53.

Apoptosis y Meiosis

• Caspasas: Se sintetizan para ser activadas y llevar a la muerte controlada de la célula (apoptosis).
• Las proteínas de la familia Bcl-2 regulan la muerte programada. Algunas la inhiben y otras la promueven.
• Bax y Bak: Liberan citocromo c, que induce la muerte celular.
• Crossing over (recombinación genética): Ocurre durante la profase I de la meiosis (leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis). Incluso sin crossing over, hay permutación cromosómica.
• Bivalentes: Cromosomas homólogos de padre y madre apareados.
• No disyunción: Mala distribución de cromosomas durante la meiosis.
• Euploidía: Dotación cromosómica normal.
• Aneuploidía: Cambio en el número de cromosomas.
• Centrómero: Región del cromosoma que puede ser metacéntrico, submetacéntrico, subtelocéntrico, telocéntrico o acrocéntrico, según su posición.

Cáncer

• Carcinomas: Se originan en células epiteliales.
• Sarcomas: Se originan en tejido conectivo o tejido muscular.