bdp 6-27-02 2014 cont ciccel cdk-cyc

8/12/2019 Bdp 6-27-02 2014 Cont Ciccel Cdk-cyc

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Ciclo celular

Kinases dependentes de Ciclinas (CDKs)eCiclinas

27-02-2014Faculdade de Cincias -

Dep. Biologia, U.P. 1

Foram identificados dezenas de genes cdc, atravs de mutaes, emcada uma das 2 espcies de leveduras, Schizosaccharomyces pombe eSaccharomyces cerevisiae

Estudos bioqumicos revelaram a funo exacta de alguns produtosgnicos (ex DNA ligases)

Por tecnologia de DNA recombinante foi possvel isolar clones dosgenes cdc. O DNA clonado e introduzido num organismo pode

.

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Genes cdc (cell-division-cycle) identificados, umconhecido como cdc2 em Schizosaccharomyces pombe (levedura c/

cissiparidade) e

cdc28 (start) em Saccharomyces cerevisiae (levedura c/ gemiparidade),

co ca uma ro e na c nase om oga o m ose promo ng

factor dos vertebrados)

- Outro, cdc13, em levedura, codifica uma protena homloga de ciclina

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Funo

Ocdc28ecdc2codificamumaprotenade34000Da(p34cdc2)que

umcomponenteessencialdosmecanismosdeStartede

contro o eentra aemmitose

Genescodificando

protenas

semelhantes

esto

presentes

em

diferentesorganismos,talvezemtodososeucariontes.

Levedurasmutantesparaogenecdc28(levedurasque

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genedap34cdc2 deArabidopsisvoltamadividirse.

Aproteinap34cdc2 umacinasequefosforila resduosdeserinae

treoninaemprotenas.


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A actividade cinase dap34cdc2 controlada pela interaco com

ciclinas que a activam. Em diferentes fases do ciclo celular interagecom diferentes ciclinas (identificadas cerca de 12).

O incio da mitose desencadeado pela activao da p34cdc2pela

ciclina B.

Entre as protenas fosforiladas no incio da mitose esto as laminas

(protenas semelhantes s protenas dos filamentos intermdios do

citoesqueleto que formam uma rede na face interna do invlucro

nuclear responsvel pela integridade do invlucro)

Ciclinas activam fosforila

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c nase c c

Laminas fosforiladas despolimerizam invlucro nuclear desorganiza-se

desfosforila

Fosfatase laminas

Laminas desfosforiladaspolimerizam reorganizao do invlucro nuclearno fim da telofase

.

A diviso celular, uma das caractersticas mais notrias da vida,apresenta elementos de controlo que so comuns quer aProcariontes quer a Eucariontes.

os ucar ontes a conserva o evo ut va ev ente porque emespcies to diversas como leveduras e humanos a progressoatravs das sucessivas fases do ciclo celular (G1,S,G2 e M) controlada por uma classe de Kinases heterodimricas(heterodimeric serine/threonine protein kinases).

Complexos kinase

Subunidade cataltica, kinase-dependentede-ciclina (CDK)

Subunidade activadora, ciclina (CYC)

Activados mediante fosforilao por uma kinase activadora de CDK (CAK).

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Regulao da actividade

dos complexos CDK-CYC

A actividade dos complexos CDK-CYC re ulada a diversos nveis.

Pode ser regulada pela abundncia dosseus componentes CDK ou Ciclina (CYC)mediante controlo de transcrio,traduo, localizao intracelular,destruio regulada,

ou pela regulao da actividade defosforilao de uma Kinase activadora deCDK (CAK).

CAK

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s a nase a c va ora e ac vaos complexos CDK-CYC fosforilando-os).

Adicionalmente a actividade pode serinibida por fosforilao que impede adimerizao, ou pela ligao de protenasinibidoras, KRP, ao local activo.

CKS - CDK subunit proteins scaffold interactions with target

substrates.

KRP - Kip-related proteins.

Diversidade de CDKs e Ciclinas nas p lantas

Nos ltimos anos, estudos de biologia molecular permitiram identificar em diversasespcies vegetais vrias protenas (>150) semelhantes a Cyclin-Dependent Kinases CDKs.

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Tipo A classe melhor caracterizada; compreende kinases relacionadas com as tpicas CDKs, cdc2 /cdc28 de leveduras, e CDK1 e CDK2 de animais, que utilizam um motivo conservado PSTAIRE nodomnio de ligao Ciclina; (Pro, Ser, Thr, Ala, Ile, Arg, Glu )

Tipo B - Vrias CDKs no-PSTAIRE nas plantas;

Tipos C, D, E, F, G

Outras no includas nestas classes de CDKs com base nas suas sequncias de similaridade estoincludas na CDK like kinases (CKLs); acresce, ainda, que algumas espcies tm mais do que umarepresentante de um determinado tipo de CDK.


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Foram identificadas numerosas Ciclinas em diversas espcies vegetais.As ciclinas compreendem vrias classes (A, B , D, H e L - homlogas em mamferos e plantas; E, F,G, I - sem homlogos em plantas) com base em anlises de sequncias de um motivo conservadocyclin box.

As letras A, B, D... reflectem a semelhana com as ciclinas A, B, D, ... de mamferos. Das diversas CDKs e Ciclinas actualmente identificadas em leveduras e animais, muitas no tm qualquer

relao com o controlo do ciclo celular. 9

:. Nas plantas, foram identificadas diversas CDKs e respectivas Ciclinas, queincluem as que actuam no controlo do ciclo celular.

Destas protenas (CDKs e Ciclinas) algumas so capazes de substituir asfunes das suas homlogas em leveduras e em animais (tabelas 1 e 2).

CDKs:

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Ciclinas:

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Localizao intracelular de CDKs e Ciclinas nas plantas

As Ciclinas abundam nas fases G2 e M dociclo celular.

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Diversas experincias mostraram que no controlo do ciclo celular intervm :CDKs como CDC2aAt (G1-S e G2-M) e CDC2bAt (aumenta a fase G2) eCiclinas como CYCB1;1 (limita a diviso celular)

xpress o me protena) e

actividade de CDKs(cdc2)

CDKs

Expresso (mRNA)

de Ciclinas

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Controlo dociclo celular

A progresso do ciclo celularmittico envolve sucessivamentea formao, activao esubsequente inactivao deKinases Dependentes de Ciclinas(CDKs). As Kinases ligam-sesequencialmente a uma srie deCiclinas (responsveis poractivao diferencial de Kinasesdurante o ciclo celular).A transio G1-S controlada porcomplexos CDKs-CycD que

fosforilam a protenaRetinoblastomaRetinoblastomalibertando factoresde transcrio E2F, envolvidos natranscrio de genes necessrios transio G1-S.A transio G2-M desencadeadapor CDKs-CycA ou CycB. Oscomplexos CDK so mantidosinactivos atravs de fosforila oi i ilpor uma Kinase WEE, e deinteraco com protenasinibidoras (CKIs). Na transio G2-M a kinase activada pelalibertao de CKI pordesfosforilaopor uma fosfatasee por fosforilao por CAK.

14Genetics and Molecular Biology, 24 (1-4), 61-68 (2001)


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Controlo do ciclo celular nas plantas um Modelo

Aps estimulo mitognico so sintetizadasciclinas D (CycD) que se associam com CDKsTipo A. O complexo resultante fosforila umaprotena tipo Retinoblastoma (Rb), tal comoacontece nos animais, resultando na libertaode Protenas de Interaco com Rb RB-Interacting Proteins, RIP (E2F/DP).

Estas RIP (E2F/DP) desencadeiam a fase S. AsCycD tm tempo de vida curto devido presena de sequncias PEST que as marcampara degradao.

Durante a fase S, so sintetizadas CycA queactivam CDKs-A. medida que a fase Sprogride, a actividade de CDKs inibida porfosforilao da tirosina (Tyr).

CDKs-A e CDKs-B podem associar-se comCycB (que surgem em G2 ), estes complexostm actividade kinase no ponto G2/M.

A activao e funcionamento de CDKs

mitticos requer a sua associao com o factorde acoplamento Cks1 e a remoo do grupofosfato inibidor. Este processo final dependente de citocininas .

As Cyc A/B so destruidas durante a fase M(na sua estrutura proteica tm motivosespecficos de degradao).

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E2F/DP

Controlo do ciclo celular nas plantas um Modelo

O ciclo celular pode ser interrompido pelaassociao de inibidores CKIs (ICK) com oscomplexos CDKs-A.

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E2F/DP


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When plant cells decide to divide Stals H, Inz D. 2001. Trends in Plant Science, 6(8):359-364

Modelo para as transies G1-S e G2-M nas plantas, baseado nos resultados obtidos em plantas e no p aralelismo

com o controlo do cic lo celular nos mamferos.

Durante G1 fito-hormonascomo Auxinas, Citocininas,ABA, Giberelinas, Brassinoesteroides (BR) e H.C.,regulam a expresso de CycD e da sua unidadecataltica CDKCDK--AA.

A activa o docom lexo CDKCDK--AA/C cD re uer:i l

dissociao da proteina Inibidora de CDK (ICK) (cujatranscrio induzida pela hormona sensvel aostress, ABA), e

fosforilao de Thr160 na CDK-A pela KinaseActivadora de CDK (CDKD;1) que reguladapositivamente pelo GA.

O complexo CDKCDK--AA/CycD activo fosforila a proteinaRetinoblastoma(RB) no final da fase G1, libertando ocomplexo E2F-DP (RIP) que promove a transcriognica necessria para a progresso para a fase S.

Auxinas, Citocinina e GA, como activadores mitticos,i

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Citocinina induz actividade mittica da CDK promovendo a sua

associao com Cyc e fosforilaes-desfosforilaes especficas

i -regulam a actividade kinase de CDKsCDKs--AA e BB.

A transio G2-M est associada com activao daCDK, por fosforilao da Thr160 pela Kinase Activadorade CDK (CAK) e pela desfosforilao (por umafosfatase, cdc25) dos locais (Thr14 e Tyr15) defosforilao inibitria, induzidas pela citocinina.

Uma via de degradao dependente da ubiquitina marcaa Cyc-B para protelise pelo Complexo Promotor daAnafase (APC), na transio metafase-anafaseactivando, assim, a sada de mitose

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