1) O documento descreve as fases do ciclo celular, incluindo a interfase (G1, S, G2) e a mitose. 2) Existem pontos de controle no ciclo celular que regulam a progressão entre as fases. Os principais pontos de controle são G1-S, G2-M e durante a anáfase. 3) As proteínas ciclinas e cinases dependentes de ciclina (CDKs) controlam os pontos de controle e a progressão do ciclo celular.

1. CICLO CELULAR
Introdução
A única maneira de formar uma nova célula é a partir da duplicação de forma exata de uma célula já
existente. Para que isso ocorra é preciso que haja uma repetição de ciclos. O Ciclo Celular representa o ciclo de
vida de uma célula somática que se duplica para formar uma idêntica a ela, as células-filhas, as quais após certo
tempo também se dividem formando outras células-filhas, dando sequência a vários ciclos.
Ele é dividido em duas etapas: a Intérfase (pré-divisão) e a Mitose (Divisão Celular propriamente dita). A
Intérfase consiste em um período presente entre as divisões celulares. Nela a célula não se encontra em divisão,
porém, em seu interior ocorrem muitos eventos, os quais foram divididos em subfases conhecidas por fase G1,
fase S e fase G2, tendo também uma fase anexa,a G0 (quiescente).
Já a Mitose assume importância distinta para seres pluricelulares e unicelulares. Naqueles, a divisão celular
tem como função o crescimento, o reparo dos tecidos vivos (cicatrização e regeneração) e reposição das células
que morrem. Já nos seres unicelulares responde pela reprodução. A mitose nesses seres difere também pelo tempo
em que ocorre a divisão, pois esta deve ser rápida. Já nos pluricelulares, deve ser regulada de acordo a perda de
células pelos tecidos adultos.
Fases do ciclo celular
O ciclo celular é dividido em quatro fases: G1, S e G2 que fazem parte da intérfase e a M que representa a
mitose.
A fase G0 pode ser encontrada anexada à interfase. Nela a célula se encontra em repouso não exercendo,
portanto, nenhuma atividade que a prepare para a divisão. Os neurônios e as hemácias são tipos de células que se
encontram permanentemente em G0 até que elas ou o organismo morram. Porém, existem células que se
encontram nessa fase, e devido a um dano no órgão retornam a G1 continuando o ciclo, por exemplo, as
hepáticas.
Na fase de crescimento, a G1, ocorre uma intensa síntese de RNA, enzimas e proteínas, e por conseqüência
aumenta o citoplasma e o número de organelas presentes na célula. Após esses eventos, ocorre a duplicação exata
do material genético da célula, característica da fase S, que ocupa cerca da metade do tempo do ciclo celular.
Segue-se à fase G2 que também sintetiza RNA e proteínas e promove a condensação da cromatina. Esta fase é
denominada também de fase de preparação para a divisão celular.
Na mitose ocorre a divisão celular. Esse processo ocupa uma pequena parte do ciclo celular, apesar de ser a
finalidade maior do ciclo. É essencial para o crescimento e diferenciação do organismo, participando também dos
processos de renovação celular. Ela divide-se em dois momentos: a divisão nuclear, em que os cromossomos são
distribuídos para cada célula-filha; e a citocinese que consiste na divisão do citoplasma, processo que divide a
célula em duas, ambas com a mesma quantidade de organelas e cromossomos.

2. Pontos de controle
No ciclo celular são encontrados pontos de controle com a função de conduzir e regular seus eventos – a
replicação do DNA, a mitose e a citocinese. Para que o ciclo celular ocorra é preciso que cada fase esteja
completa antes que o evento seguinte seja iniciado, pois, cada etapa para se iniciar requer a conclusão dos eventos
da etapa anterior.
O monitoramento da execução do ciclo celular e a inibição de eventos subseqüentes até a conclusão dos
processos da etapa anterior é crucial, pois impede a formação de células anômalas. Caso ocorra entre esses
períodos alguma anomalia, o ciclo é interrompido até que o defeito seja corrigido.
O controle celular é feito por proteínas que atuam nos pontos de checagem durante o ciclo. Elas são distintas
das proteínas que executam os processos de replicação do DNA, de separação dos cromossomos, entre outros. Na
ausência de nutrientes ou de fatores de crescimento, as células retiram-se do ciclo e entram em G0.
O ciclo é composto por três pontos de checagem: G1, G2 e na mitose. O ponto de checagem da fase G1 toma
a decisão de iniciar a divisão, atrasar a decisão ou entrar em G0. Nesta fase a célula verifica se o ambiente está
favorável para que ocorram os próximos eventos. Isso acontece por meio de sinais externos, como os fatores de
crescimento EGF, FGF, NGF, PDGF e IGF, que são recebidos pela célula, estimulando-a a se dividir. Aqui o
nível de ciclina aumenta e se associa com a CDK.
O ponto de controle da fase G2 avalia o sucesso da replicação do DNA e através da ligação da CDK com a
ciclina desencadeia o início da fase M. Se tudo ocorrer bem, a célula inicia a mitose.
Na divisão celular há um ponto de checagem, que é durante a anáfase. Ele tem como objetivo desencadear a
saída da mitose verificando se os cromossomos estão corretamente distribuídos às células filhas, como também a
checagem das condições do meio extracelular.
Cada ponto de checagem apresenta determinada ciclina ou cinases dependentes de ciclinas (CDKs) atuando.
As ciclinas são polipeptídios com concentrações variadas ao longo do ciclo, são sintetizadas em fases específicas,
de acordo com a necessidade, e destruídas após sua utilização. As CDKs estão presentes em todo o ciclo celular,
mas só são ativadas quando ligadas às ciclinas, as quais juntas irão fosforilar e ativar moléculas (proteínas
específicas) responsáveis pela divisão.

3. Controle do Ciclo Celular
Dentro das células existem conjuntos de estruturas especiais que organizam o processo de síntese no núcleo e
no citoplasma, os quais determinam o inicio e o fim das fases do ciclo celular. Na fase S, esse citoplasma contém
fatores que direcionam os núcleos de G1 para a replicação, os mesmos desaparecem quando ocorre a passagem de
S para G2.
Passagem da fase G1 para a fase S
Para que a célula saia da fase G1 para começar a se replicar na fase S é necessário que a ciclina G1 aumente
a sua concentração, a fim de que possa ativar a cinase Cdk2, que por sua vez inicia uma cadeia de fosforilação em
proteínas intermediárias sucessivas, essa cadeia chega a seu ponto mais elevado quando ativa as moléculas
responsáveis pela replicação do DNA. Além disso, a união entre a ciclina G1 e a Cdk2 forma um complexo
proteico chamado SPF (do inglês, S phase-promotingfactor).
A SPF atua através do complexo pré-RC, e incita o ponto de partida da replicação, além de ativar as
moléculas envolvidas na síntese de DNA (Helicase, DNA polimerase etc). O SPF deixa de existir quando a
concentração de ciclina G1 começa a diminuir sua intensidade (no final de S) e com essa diminuição separa-se da
Cdk2, que permanece constante. A ciclina G1 diminui até desparecer totalmente na fase G2.
Formação do complexo MPF, desencadeando a mitose
Na fase M, quem participa da mitose é Cdc2 (proteína quinase) e a ciclina M. Esta começa a ser sintetizada
na fase G2, antes que a ciclina G1 desapareça.
O MPF é o complexo derivado da junção da ciclina M, quando aumenta seu grau de concentração, com
Cdc2 (ativada pela ciclina M).
Quando ativada a Cdc2 inicia um processo de fosforilação em várias proteínas (citosólicas e moleculares),
principalmente as que controlam o equilíbrio dos filamentos do citoesqueleto, as que fazem parte dos filamentos
laminares da lâmina nuclear, as histona H1 entre outras. Porém essa fosforilação causa algumas consequências,
são elas:
 ·A rede de filamento de actina se desintegra, ocasionado a perda da parede de contato com células
vizinhas, tornando-se esférica.
 ·A lâmina nuclear e o envoltório nuclear são desassociados.
 ·Apesar da formação do fuso mitótico, os microtúbulos desaparecem.
 ·O aumento do enrolamento de cromatina e da compactação dos cromossomos provém de uma
modificação ocorrida entre a união da Histona H1 com o DNA.
A separação do MPF ocorre quando a divisão celular é concluída e a Cdc2 é desativada, pois a concentração
daciclina M começa a ser reduzida. Esse processo de separação ocorre no início da anáfase.
A figura acima mostra a formação dos complexos SPF e MPF durante o ciclo celular.

4. Pontos de checagem do sistema de controle do ciclo celular
Como visto anteriormente o ciclo celular é uma sequência ordenada de etapas didaticamente divididas em
quatro fases: G1, S e G2, que são subdivisões da intérfase, e a mitose que é subdividida em prófase, metáfase,
anáfase e telófase. A passagem por cada uma dessas fases é estritamente regulada por mecanismos citoquímicos
que atuam especificamente¹.
Assim, a divisão celular é um processo que avança de modo a coordenar o crescimento celular e a iniciação
da síntese do DNA, visando prevenir uma ampliação inapropriada do material genético, o que ocasionaria
instabilidade no genoma. A fim de cumprir tais requisitos, o maquinário celular desenvolveu um mecanismo de
sobrevivência baseado numa intrincada rede de vias de sinalização por quinases que conduzem a pontos de
controle no decurso do ciclo celular proliferativo. Hoje são identificados três pontos de controle na seguintes
transições: G1-S, G2-M e entre a Metáfase e a Anáfase².
Figura SEQ Figura * ARABIC 1 Esquema simplificado mostrando os pontos de controle do ciclo
celular e seus principais mecanismos de ação.
Ponto de controle em G1 – S
O primeiro ponto de controle vem logo após o ponto de restrição ainda em G1. Em linhas gerais, pode-se
dizer que este ponto de controle possui três funções: 1) verificar as condições do meio, buscando fatores externos
que induzam o progresso do ciclo celular (como o Fator de Crescimento Epitelial, por exemplo), 2) conferir se a
célula já cresceu o suficiente e 3) revisar o material genético em busca de possíveis danos. Este ponto é
controlado principalmente pelo meio e depende da capacidade de indução que este exerce³.
Estão envolvidas diretamente neste ponto de controle as proteínas do complexo CDK2-Ciclina E que foram
sintetizadas ainda no decurso do Ponto de Restrição. Logo após a mitose aumenta a expressão da ciclina E, esta
ciclina se unirá à CDK 2 formando o complexo ativo conhecido como Fator Promotor da Fase S (FPS)5
.
FPS só é ativo sobre cromossomos pré-replicativos, chamados assim por possuírem sobre cada origem de
replicação um complexo multiproteico chamado Pre-Replicativo. Este complexo é composto pelo Complexo de
Reconhecimento de Origem de Replicação (ORC) e pela proteína Cdc6, que insere sobre as origens de replicação
as proteínas de manutenção de minimicrossomos (MCM). As origens de replicação sobre cada laço de cromatina
se caracterizam por possuir uma sequência comum denominada Sequência de Replicação Autônoma (ARS)5
.
A velocidade de progressão através da fase G1 é determinada por um balanço entre CDKs e CDIs. Em um
determinado ponto, na fase G1 pré-R, a atividade do complexo ciclina D-CDK4/6 é suficiente para ultrapassar os
efeitos inibitórios dos guardiões p16, p21 e p27, levando a hiperfosforilação da proteína Rb e à dissociação do
complexo Rb-E2F. O E2F liberado estimula a expressão de c-myc e induz as ciclinasE e A, que também podem
ser induzidas por myc. À medida que a célula entra em S, o nível de ciclina E diminui assim a célula completa
essa fase (S)³.

5. Os freios moleculares envolvidos neste ponto de controle são p53 (um fator de transcrição) e p21 (uma CIP).
O p53 é um dos mais conhecidos supressores tumorais, geralmente se encontra dentro da célula, porém é muito
instável porque fica unido a uma outra proteína chamada Mdm2, que funciona como um marcador para que p53
se degrade.
Mas havendo uma lesão no material genético, enzimas específicas entram em ação para separar a Mdm2 do
p53. Separado de seu marcador, p53 não se degrada e permanece na célula, aumentando assim a sua
concentração, isso estimula a síntese de p21 a qual se une a CDK2 e Ciclina E, inibindo então a ação deste
complexo. A consequência dessa cadeia de acontecimentos é a parada do ciclo celular em G1.
Durante as fases G1 e G2 o maquinário celular verifica a integridade do material genético e, uma vez
detectados defeitos no DNA, um sinal é disparado a fim de manter a célula num estado estacionário no qual ela
tentará corrigir os erros encontrados. Esse mecanismo depende da proteína p53, sendo ela, por esse motivo,
considerada a guardiã do genoma.
No início do ciclo mitótico, o gene p53, através do seu fator de transcrição, ativa o gene p21, induzindo à
síntese da proteína p21. Esta inibe a ação de CDKs (quinases dependentes de ciclina), pois se une ao complexo
CDK2-ciclina, o que bloqueia a inativação de Rb e, assim, promove a parada do ciclo celular em G1, a fim de que
o DNA danificado possa ser reparado.
Também o processo de reparo é dependente de p53, pois esta proteína é responsável pela ativação do gene
GrowthArrest DNA DamageInducille (GADD-45) que atua corrigindo a lesão no DNA. Quando o reparo é
finalizado, a proteína p53 é então degradada pela ação de uma outra proteína, a MDM-2, codificada pelo gene
mouse Double minute 2 (mdm-2). A p53 se separa do promotor do gen 21, que, por conseqüência deixa de ser
sintetizado e reduz os seus níveis. Assim o complexo cdk2-ciclina volta a sua atividade reconduzindo a célula ao
ciclo4
.
Uma alternativa de atuação da p53 a danos não reparados, caso a via com a proteína pRb não esteja intacta, é
a indução da apoptose (morte celular programada). Além disso, p53 também promove um check point de S para
G2, que depende da integridade do domínio C-terminal do gene. Portanto, quando p53 sofre mutações, as células
com danos no DNA, que por um processo de seleção natural favorável, podem desencadear a transformação
maligna, escapam do reparo destes danos e de sua destruição, podendo iniciar um clone maligno4
.
O nível crescente de FPS no início da fase S induz à abertura das origens de replicação, ativando as
moléculas responsáveis pela síntese de DNA e induzindo à separação do Complexo Pre-R do componente Cdc 6p
e MCM. Dá-se início então à síntese do material genético, não sendo mais necessária a presença do FPS, sendo
degrada a ciclina E5
.
Controle do ponto de verificação em G2
No final da mitose ocorre o aumento na expressão da ciclina E que ligada a CDK2 forma o fator promotor da
fase S (FPS), o qual só é ativo em cromossomos pré-replicativos. São denominados desta forma por possuírem
sobre cada origem de replicação um complexo conhecido como pré-replicativo. Nas origens de replicação
encontra-se a sequencia de replicação autônoma, a esta se une o Complexo de Reconhecimento de Origem de
Replicação (ORC)5
.
O aumento do FPS induz à abertura das origens de replicação ativando as moléculas responsáveis pela
síntese de DNA e provocando a separação do complexo Pré-replicativodo componente CDC6 e MCM (Proteínas
de Manutenção do Microssoma). Assim se inicia a replicação do material genético, não sendo mais necessário o
complexo promotor da fase S que têm o seu componente mais frágil, a ciclina E, degradado5
.
A fase G2 é o segundo momento no qual a célula avalia a integridade do material genético, aqui já duplicado,
e se prepara para a mitose. A transição de G2 para M requer a formação de um complexo CDK1-ciclinaB, que
constituem o chamado Fator de Promoção da Mitose (MPF).
Estudos com anfíbios revelaram que o MPF destes consistia num complexo proteíco de duas subunidades,
sendo uma delas uma quinaseproteíca com elevada homologia com a cdc2 de levedura. A clonagem do gene cdc2
humano por complementação do mutante cdc2 em levedura de fissão demonstrou que a cinase cdc2 é um
regulador universal do ciclo celular. A segunda subunidade do MPF é uma ciclina, um tipo de proteína, entretanto
isolada de embriões de ouriço-do-mar, e que é sintetizada e degradada de um modo cíclico, em sincronia com o
ciclo celular6
.
A ativação do complexo MPF depende de Cdc25 (uma fosfatase que elimina grupos fosfatos inibidores
unidos a aminoácidos ubicados no sítio chave para o funcionamento da CDK). O MPF ativado pode então
fosforilar uma série de substratos como a histona H1envolvida na condensação dos cromossomos,
lamininaubicada na membrana nuclear e cuja fosforilação provoca a dissolução do envoltório nuclear, entre

6. outros. Hoje, sabe--se que este ponto de controle só dispara o sinal para esses processos se o funcionamento de
outros genes estiver adequado, ou seja, caso o maquinário celular verifique a presença de erros no DNA, o sinal
não é disparado, parando o ciclo celular em G26.
O ponto de controle metáfase – anáfase
O ciclo celular se dá numa sequência de etapas bem definida: primeiro a célula duplica o DNA, depois
organiza o DNA em cromátide irmãs e então divide os cromossomos entre as células filhas. Entre os períodos G2
da interfase e prófase os complexos protéicos MPF (Fator de Promoção da Mitose) ativam a condensação dos
cromossomos, o rompimento da carioteca e a formação das fibras do fuso de divisão. Para a separação correta das
cromátides irmãs é necessário um delicado equilíbrio de processos opostos: a coesão entre as cromátides irmãs e
as forças de separação que as fibras do fuso mitótico promovem5
.
O APC (Complexo Promotor da Anáfase) é uma ubiquitinaligase essencial tanto para o ciclo mitótico quanto
para o ciclo meiótico. Ele liga cadeias de ubiquitina às suas proteínas-alvo funcionando como um marcador para
proteólise. Ele também causa a saída da mitose e pensa-se que ele permanece ativo durante toda a fase G1. Apc
controla a degradação de proteínas essenciais para a duplicação do DNA, sua atividade é diminuída antes da
entrada na fase S. Sua inativação também permite o acúmulo de ciclinas mitóticas durante S e G2, e por meio
disso, habilita a célula para a próxima mitose5
.
A coesão entre as cromátides irmãs é promovida por um complexo protéico chamado de Coesina, que atua
desde a duplicação do DNA e permanece ativo até a separação dos cromossomos. As cromátides irmãs se unem
às fibras do fuso mitótico através do cinetócoro, região dos cromossomos onde há associação de complexos
protéicos com DNA do centrômero5
.
Quando todas as cromátides irmãs estão biorientadas e seus cinetócoros estão tensionados, entra em ação o
Complexo Promotor de Anáfase (APC) em associação com um de seus cofatores de união a substrato Cdc20 que
se ativa ao fim da metáfase, adiciona ubiquinina à proteína Securina. A destruição catalítica da subunidade SCC1
do complexo coesina pela Separase destróia coesão entre as cromátides irmãs e dá início à Anáfase7
.
Em vertebrados, durante a prófase a maior parte das coesinas se dissocia dos cromossomos, permanecendo
somente uma pequena parte predominantemente em volta dos centrômeros. Estas coesinas são separadas pela
separase na trasição metáfase-anáfase. Esta separase é ativada pela destruição da securina pelo complex
APC/CDC207
.
A atividade do MPF é dependente da proteína ciclina B, que é sintetizada entre o final do período G2 da
interfase e início da prófase. Por meio da ação do APC é degradado o inibidor da anáfase e logo em seguida
ocorre também à degradação da unidade ciclina B do complexo MPF. Na telófase os níveis de ciclina B
diminuem e a atividade do MPF é baixa8
.
Este último ponto de controle se encarrega de verificar se todos os cromossomos estão unidos ao fuso
mitótico. Caso detecte a presença de cinetócoros que não estejam ligados, ele envia um sinal negativo ao sistema
de controle bloqueando a ativação das proteínas envolvidas na separação das cromátides irmãs. Inativa,
especificamente, o conjunto APC-CDC20, o que inibe a liberação da separação, impedindo que as cromátides
irmãs se separem até que o sinal desapareça.