Puntos de control del ciclo celular y apoptosis

Los puntos de control son mecanismos de vigilancia que detienen el ciclo celular hasta que se han completado pasos críticos —como la replicación completa del ADN o la unión correcta de los cromosomas—, y la apoptosis es una forma programada y ordenada de muerte celular que elimina las células cuando el daño es irreparable. Juntos protegen la integridad genómica y regulan el número de células.

Definition

Los puntos de control del ciclo celular son circuitos de vigilancia reguladores que detienen la progresión del ciclo celular en respuesta a eventos incompletos o defectuosos, mientras que la apoptosis es una vía de muerte celular genéticamente programada caracterizada por la retracción celular, la condensación de la cromatina y la fragmentación en cuerpos unidos a la membrana que son eliminados sin inflamación.

Scope

Esta entrada describe los principales puntos de control del ciclo celular (los puntos de control de daño del ADN en las transiciones G1/S y G2/M y el punto de control del ensamblaje del huso en la mitosis), cómo detienen el ciclo y cómo la apoptosis sirve como un destino complementario cuando la detención y la reparación fallan. Trata los puntos de control y la muerte celular programada como temas de biología celular, no como una guía clínica.

Key concepts

• Punto de control de daño del ADN
• Punto de control G1/S (de restricción)
• Punto de control G2/M
• Punto de control del ensamblaje del huso (mitótico)
• Señalización de puntos de control y detención del ciclo celular
• Apoptosis (muerte celular programada)
• Integridad genómica y supresión tumoral

Mechanisms

Hartwell y Weinert definieron los puntos de control como circuitos de control que hacen que los eventos posteriores del ciclo celular dependan de la finalización exitosa de los anteriores; cuando se detecta un problema, las vías de señalización inhiben la actividad relevante de ciclina-CDK y detienen el ciclo. Los puntos de control de daño del ADN en G1/S y G2/M retrasan la replicación o la mitosis hasta que se reparan las lesiones, y el punto de control del ensamblaje del huso bloquea la anafase hasta que cada cinetocoro esté correctamente unido al huso, según lo sintetizado por Elledge. Cuando la detención no puede resolver el problema, la célula puede ser eliminada por apoptosis —la muerte ordenada y programada definida morfológicamente por primera vez por Kerr, Wyllie y Currie, en la que la célula se condensa y se fragmenta en cuerpos que son engullidos sin desencadenar inflamación. La pérdida del control de los puntos de control y de la apoptosis permite que las células dañadas proliferen, un tema recurrente en la biología del cáncer revisado por Vermeulen y sus colegas.

Clinical relevance

Las vías de los puntos de control y de la apoptosis sustentan la descripción de la función de los supresores tumorales y las respuestas al tratamiento, y su fallo se asocia con inestabilidad genómica y proliferación incontrolada. Esta entrada es una descripción de referencia de estos mecanismos de control y no proporciona orientación diagnóstica o de tratamiento.

History

El concepto de punto de control fue articulado por Hartwell y Weinert en 1989 a partir de la genética de levaduras, redefiniendo el orden del ciclo celular como dependencias impuestas en lugar de una sincronización fija. Paralelamente, la descripción de la apoptosis de Kerr, Wyllie y Currie en 1972 reconoció un modo distinto y regulado de muerte celular como una contraparte normal de la proliferación. El trabajo molecular posterior, sintetizado por Elledge, mapeó las vías de señalización que conectan la detección de daño con la detención del ciclo celular y, cuando es necesario, con la muerte programada.

Key figures

• Leland Hartwell
• Stephen Elledge
• John Kerr
• Andrew Wyllie

Seminal works

• hartwell-weinert-1989
• kerr-1972
• elledge-1996

Frequently asked questions

¿Qué es un punto de control del ciclo celular?

Un punto de control es un mecanismo de vigilancia que detiene el ciclo celular hasta que se cumple una condición crítica —por ejemplo, la replicación completa del ADN, la reparación del daño del ADN o la unión correcta de todos los cromosomas al huso— para que los eventos posteriores no comiencen antes de que los anteriores hayan finalizado correctamente.

¿Cómo se relaciona la apoptosis con el ciclo celular?

La apoptosis es una forma programada de muerte celular que puede desencadenarse cuando la detención del punto de control y la reparación no logran resolver el daño; en lugar de permitir que una célula defectuosa se divida, la vía la desmantela de manera ordenada, actuando como un control complementario sobre el número de células y la integridad genómica.