Il ciclo cellulare: fasi, controllo e divisione mitotica

Il ciclo cellulare è un 'ordinata serie di eventi che determinano la crescita della cellula e la sua divisione in due cellule figlie. Le cellule che non si dividono non presentano un ciclo cellulare. Le fasi del ciclo cellulare sono:

- G1: denominazione dell'intervallo di tempo che intercorre tra la fine di una mitosi e l'inizio della replicazione del DNA. La fase G1 sta per GAP 1 (intervallo 1). Qui c'è un'intensa attività biochimica che porta alla formazione degli organuli citoplasmatici.

- S: denominazione dell'intervallo di tempo che intercorre tra il periodo G1 ed il periodo G2, durante il quale avviene la replicazione del DNA. La fase S sta per Sintesi. Si duplica esattamente il corredo genetico.

- G2: denominazione dell'intervallo di tempo che intercorre tra la fine della replicazione del DNA e l'inizio di una nuova mitosi. La fase G2 sta per GAP 2 (intervallo 2). Qui la cellula raggiunge le sue massime dimensioni e si prepara alla divisione.

- M: da mitosi, il processo di divisione di una cellula che avviene con la divisione nucleare (i cromosomi di dividono) e quella citoplasmatica (citocinesi).

Controllo della divisione cellulare

Il controllo dellla divisione cellulare e della crescita dei tessuti è molto complesso. I termini che seguono si riferiscono ad alcune caratteristiche che sono importanti per la regolazione del ciclo, e anche punti importanti in cui errori possono portare al cancro. Il cancro è una malattia in cui la regolazione del ciclo non funziona e si perde il controllo sul comportamento e la normale crescita delle cellule.

Ruolo delle proteine nel ciclo

Cdk (cyclin dependent kinase, aggiunge fosfato ad una proteina), Insieme alle cicline, sono uno dei principali controlli del ciclo cellulare,permettono alla cellula di passare dalla fase G1 a S o dalla G2 a M.

MPF (Maturation Promoting Factor) Include il CdK e le cicline che promuovono la progressione del ciclo cellulare.

p53 è una proteina che agisce sul blocco del ciclo cellulare nel caso di un danno al DNA. Se il danno è serio questa proteina può causare apoptosi (morte cellulare).

1) I livelli di p53 aumentano nelle cellule danneggiate. Ciò permette che la cellula abbia il tempo di effettuare la riparazione del DNA bloccando il ciclo cellulare.

2) Una mutazione del p53 è la causa più frequente dell' evolversi del cancro. Un caso estremo è la sindrome di Li Fraumeni , dove un difetto genetico nel p53 porta ad un 'alta frequenza di cancro negli individui affetti.

Il p27 è una proteina che si lega alle cicline e al CdK bloccando l' ingresso nella fase S . Recenti ricerche (Nat. Med.3, 152 (97)) suggeriscono che la prognosi del carcinoma mammario è determinata dai livelli di p27. Bassi livelli di p27 predicono una scarsa probabilità di risoluzione per il carcinoma mammario.

Mitosi e divisione cellulare

Per Mitosi si definisce il processo di divisione nucleare e citocinesi che porta alla formazione di due identiche cellule figlie attraverso le fasi di profase, prometafase, metafase, anafase, e telofase. L' interfase viene spesso inclusa nella definizione di Mitosi, ma essa non fa tecnicamente parte della, è piuttosto il periodo in cui la cellula attraversa le fasi G1, S, e G2 del ciclo cellulare.

Processo di mitosi

La cellula è impegnata in attività metaboliche e, attuando queste, si prepara per una mitosi. Nel nucleo i cromosomi non sono chiaramente visibili, sebbene una macchia scura chiamata nucleolo sia visibile. La cellula può contenere un paio di centrioli, entrambi i quali, sono centri di organizzazione dei microtubuli.

Fasi della mitosi

La cromatina, nel nucleo, comincia la sua condensazione e diventa visibile al microscopio ottico in forma di cromosomi. Il nucleolo scompare. I centrioli iniziano a spostarsi ai poli opposti della cellula mentre le fibre si distendono dai centromeri. Alcune fibre attraversano la cellula per formare il fuso mitotico.

Il dissolvimento della membrana nucleare da inizio alla prometafase. Alcune proteine si attaccano ai centromeri creando i cinetocori. I microtubuli si attaccano ai cinetocori e i cromosomi cominciano a muoversi.

Le fibre del fuso mitotico allineano i cromosomi sul piano equatoriale della cellula. Questa figura viene chiamata piastra metafasica. Questa disposizione è necessaria a permettere nella fase successiva, che i cromosomi (ciascuno costituito da due cromatidi) vengano separati, e ciascun nuovo nucleo riceverà una copia di ciascun cromosoma.

I cromatidi si separano al livello di cinetocori e si muovono verso i poli opposti della cellula. Il movimento è determinato dall'azione combinata del cinetocoro lungo i microtubuli del fuso e la interazione fisica dei microtubuli polari.

I cromatidi arrivano ai poli opposti della cellula, e si formano nuove membrane intorno ai nuclei figli. I cromosomi si despiralizzano e non saranno più a lungo visibili al microscopio ottico. Le fibre del fuso scompaiono e la citocinesi, o divisione cellulare può anche iniziare durante questa fase.

Citocinesi nelle cellule animali e vegetali

Nelle cellule animali, la citocinesi si attua quando un anello di fibre composte da una proteina chiamata actina intorno al centro della cellula si contrae fino a provocare una strozzatura che dividerà la cellula un due cellule figlie, ciascuna con un nucleo proprio. Nelle cellule vegetali, La parete rigida richiede che venga sintetizzata una placca cellulare fra le due cellule figlie (telofragma).