Ponto de Checagem do Fuso Mitótico (Mitotic Spindle Checkpoint )

1. Ponto de Checagem do Fuso Mitótico(Mitotic Spindle Checkpoint) Monitore: Fábio André Zanella Disciplina de Genética Humana

2. O que é? Mecanismo de feedback que monitora a execução dos eventos celulares e impedeo início de eventos subseqüentes até que o processo anterior seja executado com sucesso, garantindo estabilidade genética. Atuam como um “controle de qualidade”do ciclo celular. CHECKPOINT

3. Existem diferentes tipos de Checkpoint em todas as etapas do ciclo celular (G1, S, G2, M) •Checkpoint do fuso mitótico Tipos de Checkpoint

4. É um complexo de proteínas citoplasmáticas necessárias para garantir a correta segregação cromossômica durante a divisão celular. (descrito pela primeira vez em 1991); ¹ URL: http://www.ultranet.com/biologyPages/CellCycle.html Checkpoint Mitótico

5. Quais suas funções? • Monitorar a ligação dos cromossomos aos microtúbulos do fuso mitótico durante a metáfase. • Garantir a segregação idêntica do material genético entre as células-filhas. • Preservar a integridade do genoma em nível cromossômico.

6. Principais Famílias de Proteínas • MAD(mitotic arrest deficient) – composta por MAD 1, 2 e 3. Se destaca entre elas a MAD 2, codificada pelo gene de mesmo nome localizado no cromossomo 4q27; • BUB (budding uninhibited by benzimidazole) – composta por BUB 1, 2 e 3. Atenção especial a BUB1, codificada pelo gene de mesmo nome localizado no cromossomo 2q12-14.

7. Como Funciona • No início da divisão celular, uma proteína especializada, chamada cinetócoro ,captura os microtúbulos que vêm de cada um dos dois pólos do fuso • Para que a segregação cromossômica seja correta, cada cinetócoro deve estar ligado a microtúbulos que se originem em pólos opostos do fuso.

8. O ponto de checagem do fuso mitótico, ao detectar a presença de um ou mais cinetócoros não ligados aos microtúbulos ou uma ligação com tensão inadequada, atrasa a segregação cromossômica. O cinetócoro produz um sinal que ativa o mecanismo de checkpoint. Como Funciona

9. Como Funciona Se a célula inicia a anáfase e começa a segregação cromossômica sem que todas as cromátides-irmãs tenham estabelecido conexões com ambos os pólos do fuso, algumas células irão herdar duas cópias de um cromossomo, enquanto outras, nenhuma.

10. Controle Molecular da Mitose Transição G2/M– sinal + dado pelos checkpoints do DNA  Ativação do MPF(Fator Promotor da Mitose)  Início daMitose – Ciclinas Mitóticas (Cdc25)  + Cdk1 - quebra da membrana nuclear, separação dos centrossomos, formação do fuso, condensação dos cromossomos, fragmentação do Golgi Metáfase -Ativação do complexo APC através de sua ligação com Cdc20.  APC/Cdc20: - Degrada os inibidores da anáfase dando início a separação dos cromossomos e migração para os pólos opostos da célula  Anáfase - Ubiquitina as ciclinas mitóticas  Inativação do Cdk1  citocinese (Final da Mitose) +

12. Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico Cinetócoros não ligados aos microtúbulos (e/ou tensão inadequada) funcionam como locais de contínua sinalização bioquímica, culminando em interações moleculares entre MAD, BUB e o APC (Anaphase Promoting Complex).

13. Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico Cinetócoro não ligado ao microtúbulo Sinalização Bioquímica Ativação do Checkpoint Mitótico Ligação da Mad2 ao Cdc20 Inativação do APC Parada do ciclo celular – atraso no início da Anáfase até que todos os microtúbulos estejam ligados aos cinetócoros de pólos opostos .

14. Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico Proteínas responsáveis pela manutenção das cromátides-irmãs unidas: • Coesina – une as cromátides-irmãs. • Separase – lisa subunidades de coesina. • Securina – associada à separase, inativando-a. Na anáfase normal , a securina é inativada pelo APC. Assim, ela não vai mais inativar a separase. A separase, então, vai lisar a coesina, permitindo a separação das cromátides-irmãs, com progressão do ciclo celular.

15. Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico • Spindle Checkpoint Off - APC/Cdc20 é o principal regulador do checkpoint mitótico. Anáfase depende do funcionamento deste complexo. - APC/Cdc20 ubiquitina a securina, permitindo que a coesina seja clivada pela separase, com liberação das cromátides-irmãs e progressão da anáfase.

16. Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico • Spindle Checkpoint On • Falha na ligação dos microtúbulos ou tensão insuficiente permitem que os cinetócoros não ligados emitam sinal a fim de que MAD e BUB inativem APC/Cdc20. • A ausência deste complexo impede a ligação da ubiquitina com a securina. Assim, a separase permanece inativa e há atraso na separação das cromátides-irmãs.

19. Mecanismo Molecular do Checkpoint Mitótico

20. Progressão do Ciclo Celular Quando o último cinetócoro livre se liga, cessa a produção de complexos inibitórios, permitindo que APC/Cdc20 esteja ativo. O resultado final desse processo é a degradação das securinas, dando início à anáfase.

21. Erros no ponto de checagem do fuso, por mutações em genes que codificam elementos que participam desse processo, produzem elevadas taxas de eventos de segregação cromossômica desigual, formando células portadoras de um conjunto cromossômico alterado . Erros no Checkpoint

22. Erros no Checkpoint Durante a MITOSE • perdas momentâneas da função da MAD2 em mitoses pós-zigóticas podem levar mosaicismo cromossômico para determinada trissomia • perdas definitivas da função da MAD2 em mitoses somáticas podem desencadear processo neoplásico

23. Erros no Checkpoint Durante a MEIOSE - A inativação do ponto de checagem durante o processo meiótico implica na formação de gametas portadores de aneuploidias cromossômicas

24. Erros no Checkpoint Durante a MEIOSE - Esses gametas alterados poderão dar origem a crianças portadoras de síndromes cromossômicas ou ser uma das possíveis causas de abortos espontâneos, pois o zigoto formado é incompatível com a vida .

26. Mutações na MAD2 Estudos mostraram que a inativação do ponto de checagem por uma mutação na MAD2 leva a um grande aumento na taxa de segregação cromossômica desigual durante a meiose I, mas parece não aumentar significativamente a taxa de erro para a meiose II.

27. Mutações na MAD2 Uma possível explicação para o fato da ausência do ponto de checagem do fuso íntegro comprometer a meiose I diferentemente da meiose II é que os cromossomos são mantidos unidos de maneiras diferentes nos dois processos.

28. Mutações na MAD2 Na meiose I, os cromossomos homólogos estão unidos pelos quiasmas. Seus centrômeros são independentes e os cinetócoros de ambos podem se ligar a microtúbulos provenientes do mesmo pólo do fuso. Na meiose II, as cromátides-irmãs estão conectadas pelos seus centrômeros, o que pode evitar que ambos os cinetócoros se liguem a microtúbulos provenientes do mesmo pólo do fuso.

29. Conseqüências Clínicas As alterações no ponto de checagem do fuso estão relacionadas a: • Mosaicismos; • Neoplasias; • Síndromes cromossômicas; • Abortos espontâneos.

30. Checkpoint e Câncer Altos níveis de instabilidade cromossômica relacionados a alterações no mecanismo do checkpoint mitótico foram encontrados em diversos tipos de células tumorais: adenocarcinoma e carcinoma de pequenas células de pulmão, adenocarcinoma colorretal, hepatocarcinoma e carcinoma ductal invasor de mama.

31. Catástrofe Mitótica Tipo de morte celular que ocorre durante a mitose e que resulta de uma combinação de checkpoints ineficientes e de dano celular. A célula morre em decorrência da ativação do mecanismo de apoptose. Este dispositivo molecular promove a morte da célula danificada, prevenindo a aneuploidia e, conseqüentemente, a oncogênese.

32. Catástrofe Mitótica Deficiente atuação dos checkpoints (principalmente do fuso mitótico e de dano do DNA)  Liberação de fatores indutores da apoptose  Morte celular durante a transição metáfase/anáfase  CATÁSTROFE MITÓTICA

33. Catástrofe Mitótica Não havendo morte celular por meio deste mecanismo, estará favorecido o desenvolvimento neoplásico.

34. Dúvidas ?

35. Obrigado!