Regolazione ciclo cellulare - riassunto per esame biologia e genetica prof. Cicchini-Maione canale D medicina

Regolazione ciclo cellulare

Come è stato già detto, il ciclo cellulare è costituito da 4 fasi: G1, S, G2, M che si susseguono in modo ordinato e si completano in 24 ore (schema normale del ciclo). Esistono molte variazioni di questo schema soprattutto per quanto riguarda la durata del ciclo, la lunghezza delle varie fasi e la vicinanza del tempo tra mitosi e citodieresi. Queste variazioni ci dicono che il ciclo cellulare degli eucarioti è controllato da un sistema di regolazione che:

Garantisce che le fasi del ciclo avvengano secondo un ordine di eventi prestabilito e che ogni fase sia stata completata prima che comincia quella successiva. Questi compiti sono svolti da un gruppo di molecole che agiscono a livello di punti di controllo del ciclo dove qui le condizioni all'interno della cellula decidono se la cellula può o non passare alla fase successiva del ciclo.

Punti di controllo del ciclo cellulare

Il primo punto di controllo è alla fine della fase G1 detto START o punto di restrizione dove tutte le cellule si fermano. Questo punto permette alla cellula di avere conferma che l’ambiente extracellulare è favorevole alla proliferazione cellulare (ci devono essere nutrienti sufficienti e molecole segnale specifiche) prima che essa si impegni ad entrare nella fase S. Se le condizioni extracellulari sono sfavorevoli, le cellule possono rallentare lo sviluppo nella fase G1 oppure entrare in uno stato quiescente (di riposo) detto G0. Esempio: le cellule muscolari e nervose restano in G0 per tutta la vita, e aspettano un segnale che le fa rientrare in G1 e superare il punto.

Un secondo punto di controllo si trova tra la fase G2 e la fase M dove si decide se la cellula può entrare in mitosi (solo dopo che la replicazione del DNA è completa). Un terzo punto di controllo si trova al passaggio tra la metafase e l'anafase e assicura che i cromosomi replicati si attaccano in modo corretto al fuso mitotico prima che esso li separi e li distribuisca alle cellule figlie.

Esperimenti sulla regolazione del ciclo cellulare

Ciò che ha portato a identificare le molecole coinvolte nei punti di controllo del ciclo cellulare sono stati i vari esperimenti di fusione cellulare in diverse fasi del ciclo eseguiti negli anni '70. Esempi: la fusione tra cellula in fase S e cellula in G1, il nucleo in G1 inizia a sintetizzare subito il DNA anche se in condizioni normali inizia la fase S dopo molte ore; oppure la fusione tra cellula in interfase e cellula M in cui il nucleo in interfase è indotto ad entrare in mitosi anche se inappropriata. Questi esperimenti suggerivano che erano presenti delle molecole specifiche nel citoplasma a stimolare la sintesi del DNA (fase S) e la mitosi (fase M). Ci furono anche altri esperimenti (iniezione di ovociti di anfibio, analisi dei mutanti lievito).