“Quanto tempo demoram as diferentes fases do ciclo celular?
quanto tempo demoram as diferentes fases do ciclo celular?
O modo de leitura
A replicação é uma das características marcantes da matéria viva. O conjunto de processos conhecidos como o ciclo celular, que são realizados como uma célula torna-se dois tem sido dominante tema de investigação no moleculares era com aplicativos que estendem muito grande, inclusive para o estudo de doenças como o câncer, que por vezes é caracterizado como uma doença do ciclo celular ido mal. Os ciclos celulares são interessantes tanto para as formas como são semelhantes de um tipo de célula para o outro, como para as formas como são diferentes. Para trazer o assunto em relevo, consideramos os ciclos celulares em uma variedade de organismos diferentes, incluindo um procariote modelo, para células de mamíferos em cultura de tecidos e durante o desenvolvimento embrionário na mosca da fruta. Especificamente, perguntamos quais são os passos individuais que são dados para que uma célula se divida em duas e quanto tempo esses passos levam?
Figura 1: O ciclo celular de 150 min de Caulobacter é mostrado, destacando alguns dos principais eventos morfológicos e metabólicos que ocorrem durante a divisão celular. A fase M não é indicada porque no Caulobacter não existe um verdadeiro aparelho mitótico que seja montado como em eucariotas. Grande parte da segregação cromossômica em Caulobacter (e outras bactérias) ocorre concomitantemente com a replicação do DNA. Os passos finais da segregação cromossômica e especialmente a decatenação dos dois cromossomos circulares ocorrem durante a fase G2. (Adaptado de M. T. Laub et al., Science 290: 2144, 2000.)
Arguably the best-characterized procaryotic cell cycle is that of the model organism Caulobacter crescentus. Uma das características atraentes desta bactéria é que ele tem uma divisão celular assimétrica, que permite aos investigadores para ligar um dos dois descendentes de um microscópio de lamínulas, enquanto a outra filha de desgarrou permitindo o prosseguimento de estudos sem obstruções. Isto deu origem a Descrições cuidadosas do ciclo de cerca de 150 minutos de células (BNID 104921), como mostrado na Figura 1. Os principais componentes do ciclo celular G1 (primeira fase de Crescimento, ≈30 min, BNID 104922), onde, no mínimo, alguma quantidade de aumento do tamanho da célula é necessário ter lugar, fase S (Síntese, ≈80 min, BNID 104923), onde o DNA fica replicados e G2 (segunda fase de Crescimento, ≈25 min, BNID 104924) onde cromossomo segregação se desenrola, levando a divisão celular (fase final duração de ≈15 min). Caulobacter crescentus fornece um exemplo interessante da forma como certos organismos são promovidos ao estatuto de “organismo modelo” porque têm alguma característica particular que os torna particularmente oportunos para a questão do interesse. Neste caso, a progressão do ciclo celular vai de mãos dadas com o processo de diferenciação dando estágios identificáveis facilmente visualizados tornando-os preferíveis aos biólogos do ciclo celular sobre, digamos, a bactéria modelo E. coli.
o comportamento das células de mamíferos na cultura de tecidos tem servido como base para muito do que sabemos sobre o ciclo celular em eucariotas superiores. O ciclo celular eucariótico pode ser amplamente separado em duas fases, a interfase, que faz parte do ciclo celular quando os materiais da célula estão sendo duplicados e a mitose, o conjunto de processos físicos que atendem à segregação cromossômica e subsequente divisão celular. As taxas de processos no ciclo celular, são principalmente construídas a partir de muitos dos eventos moleculares, tais como a polimerização de DNA e filamentos citoesqueléticos cujas taxas já consideramos. Para a característica de célula tempo de ciclo de 20 horas em uma célula HeLa, quase a metade é dedicada ao G1 (BNID 108483) e fechar a outra metade é S de fase (BNID 108485), enquanto que G2 e M são muito mais rápidos em cerca de 2-3 horas e 1 hora, respectivamente (BNID 109225, 109226). A etapa mais variável em duração é G1. Em condições de crescimento menos favoráveis, quando a duração do ciclo celular aumenta, este é o estágio que é mais afetado, provavelmente devido ao tempo que leva até que algum checkpoint tamanho regulamentar seja alcançado. Embora diferentes tipos de evidência apontem para a existência de tal ponto de controle, ele é atualmente muito mal compreendido. Historicamente, as etapas do ciclo celular geralmente têm sido inferidas usando células fixas, mas recentemente, biossensores geneticamente codificados que mudam a localização em diferentes fases do ciclo celular tornaram possível obter informações temporais de células vivas sobre a progressão e prisão do ciclo celular.
Figura 2: tempos de ciclo celular para diferentes tipos de células. Cada gráfico circular mostra a fracção do ciclo celular dedicada a cada uma das fases primárias do ciclo celular. A área de cada gráfico é proporcional à duração total do ciclo celular. As Durações do ciclo celular reflectem tempos de duplicação mínimos em condições ideais. (Adaptado de “The Cell Cycle-Principles of Control” por David Morgan.)
como é que a duração do ciclo celular se compara com o tempo que uma célula demora a sintetizar o seu novo genoma? Existe uma dissociação entre a duração do genoma e o tempo de duplicação nos eucariontes devido ao uso de múltiplos locais de início de replicação de ADN. Para as células de mamíferos, observou-se que, para muitos tecidos com tempos de ciclo celular globais muito variáveis, a duração da fase S em que ocorre a replicação do ADN é notavelmente constante. Para tecidos de ratos como os encontrados no cólon ou língua, a fase S variou em um pequeno intervalo de 6,9 a 7,5 horas (BNID 111491). Mesmo ao comparar vários tecidos epiteliais em humanos, ratos, ratinhos e hamster, a fase S foi entre 6 e 8 horas (BNID 107375). Estas medições foram realizadas na década de 1960 através da realização de uma espécie de experimento de perseguição de pulso com o nucleótido timidina rotulado radioativamente. Durante o impulso curto,o composto radioactivo foi incorporado apenas no genoma das células na fase S. Ao medir a duração do aparecimento e desaparecimento de rotuladas células M fase pode-se inferir quanto tempo S fase durou O fato de que a duração da fase S é relativamente constante em tais células é usado para este dia, para estimar a duração do ciclo celular a partir de um conhecimento de apenas a fracção de células em um dado instantâneo no momento em que estão em fase S. Por exemplo, se um terço das células são vistas na fase S que dura cerca de 7 horas, o tempo do ciclo celular é inferido para ser cerca de 7 horas/(1/3) ≈20 horas. Hoje estes tipos de medições são realizadas principalmente usando BrdU como marcador para a fase S. Não estamos cientes de uma explicação satisfatória para a origem deste tempo de replicação relativamente constante e como ele está relacionado com a taxa de DNA polimerase e a densidade de locais de iniciação de replicação ao longo do genoma.
a diversidade dos ciclos celulares é mostrada na Figura 2 e retrata vários organismos modelo e a duração e o posicionamento das diferentes fases dos seus ciclos celulares. Um exemplo extremo ocorre no processo hipnotizador do desenvolvimento embrionário da mosca da fruta Drosophila melanogaster. Neste caso, a situação é diferente das divisões celulares convencionais, já que ao invés de sintetizar novos materiais citoplásmicos, a massa é essencialmente conservada, exceto para a replicação do material genético. Isso acontece muito maneira síncrona por cerca de 10 gerações e um ciclo de replicação dos milhares de células no embrião, por exemplo, entre o ciclo 10 e 11, acontece em cerca de 8 minutos, conforme mostrado na Figura 2 (BNID 103004, 103005, 110370). Isto é mais rápido do que os tempos de replicação para qualquer bactéria, mesmo que o genoma tenha cerca de 120 milhões de bp de comprimento (BNID 100199). Um exemplo notável da capacidade das células de adaptar a sua dinâmica temporal.
