Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p1

UNIDAD 11
CONTROL DEL CICLO CELULAR 1. Martes 11 de junio

Lecturas obligatorias previas al trabajo práctico.

Biología Molecular de la célula. 6ª edición. Alberts B y col. Ed Omega (2016). Duplicación del ADN. Capítulo
17, Ciclo celular.
Lodish, H. Molecular Cell Biology. 8th Edition. Cap. 19. El ciclo celular eucariota.

Videos recomendados
https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/cells/cellular-division/v/cell-cycle-control

Objetivos
1. Describir los mecanismos moleculares que controlan el inicio y la progresión del ciclo celular.
2. Explicar el papel de las ciclinas y de las quinasas dependientemente de ciclinas.
3. Analizar los cambios sufridos por la envoltura nuclear, la formación y función del huso mitótico, y
la modificaciones cromosómicas durante la mitosis.
4. Comprender el uso terapéutico de los agentes que actúan sobre los distintos procesos que ocurren
sobre el ciclo celular (teórico).

Contenidos
Ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas (Cdks). Mecanismos que regulan su actividad. Quinasas de
proteínas (Cak, Wee1) y fosfatasas de proteínas (Cdc25) que modifican a las CDKs. Proteínas inhibitorias de
los CDKs (CKIs): p27, p16 y p21. Mantenimiento de niveles críticos de proteínas mediante ubiquitina ligasas
específicas: SCF, APC. Proteínas reguladoras de genes reguladores del ciclo celular: proteína del
retinoblastoma (RB), E2F y p53.
Puntos de control. Inicio de G1. Transición G1-S. Inicio de la mitosis. Transición metafase-anafase.
Marcadores proteicos de la proliferación celular. Citometría de flujo.
Dinámica microtubular, Taxanos, alcaloides de la vinca, inhibidores de CDKs.

TEÓRICO: Drogas anticancerosas que actúan sobre las CDKs y la dinámica

microtubular.
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LABORATORIO

Taller 1. Regulación de las transiciones en el ciclo celular

Descripción general del ciclo

Las transiciones entre las fases del

ciclo celular son reguladas por
proteína quinasas (complejos
ciclina-CDK), fosfatasas de
proteínas, y ubiquitin-proteína
ligasas. Los complejos ciclina-CDK
fosforilan los sustratos que
dispararán los eventos de cada
etapa del ciclo. Estos complejos
son regulados, entre otras cosas,
por diferentes quinasas,
fostatasas y ubiquitin-ligasas.
Como consecuencia, los
complejos ciclinas/CDK sólo están
presentes y activos en la etapa del
ciclo que deben promover . El ciclo
es unidireccional, ya que los
Sucesivamente se van formando y degradando clivajes proteolíticos, seguidos por
los complejos ciclina/quinasa dependiente de
degradación de los fragmentos,
ciclina correspondientes las distintas fases.
son irreversibles. 1

Como puntos clave de la regulación del ciclo celular podemos observar:

 Al principio de G1 no existen complejos ciclina-CDK activos.
 Hacia el final de G1, los complejos CDK activos inician la transcripción de los genes necesarios para
la síntesis de ADN.
 La fase S se inicia cuando se activa la ubiquitina-proteína ligasa SCF (Skp1-Cullin-F box protein
complex), que ubiquitina a los inhibidores de las CDKs de la fase S, determinando su destrucción en
los proteasomas. Los complejos ciclinas S-CDK inician la duplicación del ADN. Cuando ésta se
completa, la célula pasa a la fase G2.
 Al finalizar G2, los complejos ciclina-CDK mitóticos disparan la mitosis.
 Durante la profase se rompe la envoltura nuclear y los cromosomas se alinean sobre el huso
mitótico, pero no pueden separarse hasta que el complejo promotor de la anafase (APC/C), que
tiene funciones de ubiquitina-proteína ligasa, determina la degradación proteasómica de la
securina, un inhibidor de la anafase.

1
Lodish et al., 8th ed. 2021. Figura 19-
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p3

Sistema de control del ciclo celular. El sistema se basa en una serie de complejos ciclina-CDK que ejecutan
la transición de una fase del ciclo a otro cuando la actividad de las respectivas CDKs llegan a un cierto
umbral. A su vez, cada punto es modulado por diversos mecanismos inhibitorios que responden a
información sobre el ambiente extracelular, daño celular, anomalías cromosómicas y del ADN, y el estado
(completo vs incompleto) de los eventos del ciclo (ver regulación de las CDKs). 2 De esta manera, se
establece un mecanismo de vigilancia que garantiza que el siguiente evento del ciclo celular no se active
antes de que se haya completado el anterior, o antes de que se hayan corregido los errores que se
produjeron durante el paso anterior. 3 Este sistema establece puntos de control o Checkpoints, en los que
puede detenerse momentáneamente el avance del ciclo.

Ciclinas y Quinasas dependientes de Ciclinas (CDKs)

Las CDKs se encuentran entre las proteínas más importantes para el control del ciclo celular. Como su
nombre indica, las CDKs requieren la presencia de ciclinas que las activen. Las quinasas de serina/treonina
constituyen una familia de enzimas multifuncionales que pueden fosforilar (mediante la transferencia de
grupos fosfatos a partir del ATP) a serinas y treoninas pertenecientes a diversas proteínas involucradas en
el ciclo celular. Es importante destacar que en los vertebrados existen otras CDKs que no participan
directamente en la regulación del ciclo celular. Por ejemplo, la CDK9 fosforila a la ARN POL II durante la
transcripción.

2
Molecular Biology of the cell. 6th edition. Alberts R y col. Ed. Garland Science (2014). Figura 17-16.
3
Lodish et al., 9th ed. 2016.
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En los vertebrados, al menos cuatro CDKs diferentes intervienen en la regulación del ciclo celular. Estas
quinasas se encuentran en la misma cantidad a lo largo de todo el ciclo celular. Por el contrario, las ciclinas
aparecen en cada fase y también se degradan en determinados momentos, regulando así la actividad de
las CDKs. Por otra parte, las CDKs también son reguladas por la fosforilación o defosforilación de ciertos
sitios (ver TP 12). En consecuencia, los niveles de actividad de los distintos complejos CDKs/ciclinas varían
según las diferentes fases del ciclo celular.

 Las ciclinas de G1 (ciclinas D1-D3), que se unen a CDK4 y CDK6, constituyen el eje que coordina el
ciclo celular con los eventos extracelulares. Su actividad está sometida a distintas vías de
transducción de señales que sensan la presencia de factores de crecimiento o sus inhibidores.
 Durante la última etapa de G1 se acumulan las ciclinas de S (ciclina E/CDK2), que junto con los
complejos de G1 (Ciclina D-CDK4/6) disparan la transición G1-S. En los mamíferos, se define como
punto de restricción el momento en que las células llegan a un nivel umbral de actividad de estos
complejos Ciclinas/CDKs. Una vez alcanzado este umbral, las células están irreversiblemente
comprometidas con la división (sin poder ya volver a G1 o G0). Es decir, que comienzan la
duplicación del ADN y de los centrosomas.4

4
Lodish et al. 8th ed 2016, Figura 19-10.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p5

 Durante la fase S y la fase G2 comienza la síntesis de las ciclinas mitóticas, pero estas solo se activan
cuando la duplicación del ADN está terminada.
 Para finalizar la fase G2, los complejos CDKs/ciclinas son activados promoviendo el comienzo de la
mitosis mediante la fosforilación y activación de cientos de proteínas que promueven, entre otros
procesos, la condensación de los cromosomas, la rotura de la envoltura nuclear y la formación del
huso.

Regulación de las quinasas dependientes de ciclinas: quinasas y fosfatasas

 Quinasa activadora de CDK (CDK-Activating Kinase, CAK) es responsable de la fosforilación activadora
de CDK2, CDK4 and CDK6. CAK es un complejo regulador del ciclo celular formado por CDK7, la ciclina
H y la proteína MAT1. La fosforilación de los distintos complejos CDKs/ciclina induce un cambio
conformacional que aumenta notablemente su actividad. Por ejemplo, la fosforilación del complejo
CDK2-ciclina A por el complejo CAK aumenta su actividad más de 300 veces. Además, junto con otros
factores, CAK forma parte del factor de transcripción general TFIIH.5 Regula diversos procesos como la
espermatogénesis y la mielinización, y está implicado en la regulación de diversos genes asociados al
cáncer. 6
 CDC25 (Cell Division Cycle 25). Es una fosfatasa que remueve 2 fosfatos inhibitorios situados en los
residuos de tirosina y treonina de los CDKs. En vertebrados, CDC25A activa las CDK de fase S,
permitiendo la progresión de G1 a S. Además, junto con CDC25B y CDC25C, permiten la transición de
G2 a M, al remover los fosfatos inhibitorios de CDK1 unido a ciclina B. 7 Su transcripción es controlada
por los factores E2F. Es selectivamente activada por daño del ADN. La sobre-expresión de CDC25A tiene
actividad oncogénica.
 Quinasas inhibitorias de las CDKs. Las quinasas de la familia Wee1/Mik1/Myt1 fosforilan sitios
inhibitorios de los CDKs evitando la progresión del ciclo celular.

5
Lolli G, Johnson LN. CAK-Cyclin-dependent Activating Kinase: a key kinase in cell cycle control and a target for
drugs? Cell Cycle. 2005 Apr;4(4):572-7. Epub 2005 Apr 16. PMID: 15876871.
6
Wang Y, Manokaran C, Wu S, Roberts TM. The Mediator captures CDK7, an attractive transcriptional target in
cancer. Cancer Cell. 2021 Sep 13;39(9):1184-1186. doi: 10.1016/j.ccell.2021.07.021..
7
Sur S, Agrawal DK. Phosphatases and kinases regulating CDC25 activity in the cell cycle: clinical implications of
CDC25 overexpression and potential treatment strategies. Mol Cell Biochem. 2016;416::33-46.
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Este gráfico muestra la acción coordinada de las quinasas y fosfatasas en la regulación de la actividad de
las CDKs durante la progresión del ciclo. A. Las CDKs se mantienen en estado inactivo gracias a la
fosforilación de la Thr 14 (T14) y la Tyr 15 (Y15), en el extremo amino terminal, por acción de miembros de
la familia de proteína quinasas Wee1/Mik1/Myt1. La activación de las CDKs es limitada por defosforilación
de estos residuos por acción de las fosfatasas. (B) Cdc25A regula la Cdk2/ciclina E durante las fases G1 y S
phase. (C) Cdc25A, Cdc25B y Cdc25C regulan a Cdk1/ciclina B durante las fases G2 y M. Cyc, ciclina

Además de la unión a ciclinas y de las fosforilaciones y desfoforilaciones de las CDKs, existe otro nivel de
regulación de la actividad de los complejos ciclina-CDK. En este nivel interviene una familia de proteínas
conocida como inhibidores de CDKs o CKIs. Estos se unen directamente a las CDKs o a los complejos ciclina-
CDK e inhiben su actividad. Diferentes tipos de CKIs actúan en distintos momentos del ciclo. Los más
importantes son:

Familia INK4 (Inhibitors of CDK4). Estas proteínas derivan del locus INK4a (locus INK4b-ARF-INK4a), ubicado
en el cromosoma 9p21, que codifica tres supresores tumorales, p15INK4b, p14ARF, y p16INK4a. Los tres
intervienen en la inhibición del ciclo celular, la senescencia y la apoptosis inducida por estrés. Todos los
miembros de esta familia se unen a los monómeros de CDK4 y CDK6, impidiendo su unión a la ciclina.

Familia Cip/Kip (CDK interacting protein/Kinase inhibitory protein). Esta familia consiste de 3 proteínas:
p21Cip1: suprime las actividades de G1/S-Cdk y S-Cdk después de daño del ADN en G1; su transcripción es
activada por p53
p27Kip1: suprime las actividades de G1/S-Cdk y S-Cdk durante G1 en respuesta a limitación de nutrientes y
factores de crecimiento; ayuda a que las células se retiren del ciclo celular cuando se diferencian
terminalmente.
P57Kip2: regula el ciclo celular durante el desarrollo embrionario.

8
Donzelli M, Draetta GF. Regulating mammalian checkpoints through Cdc25 inactivation. EMBO Rep.
2003 Jul;4(7):671-7. doi: 10.1038/sj.embor.embor887.
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Inhibidores intrínsecos de las ciclinas/CDKs

Ubiquitina ligasas y sus activadores

Los complejos ubiquitin-ligasas catalizan la ubiquitinación de sustratos, marcándolos para su degradación
en el proteasoma.

SCF (Skp1-Cullin-F box protein complex). Es una gran familia de ubiquitina ligasas que catalizan la
ubiquitinación de las proteínas que regulan G1, incluyendo p27, permitiendo el ingreso a la fase S.

APC/C (anaphase-promoting complex/cyclosome). Cataliza la ubiquitinación de las proteínas que regulan

la separación de las cromátides hermanas y la salida de la mitosis . Su actividad depende de otras proteínas
(cdc20 y cdh1) que indicarán sus blancos moleculares.
El complejo APC/Ccdc20 degrada la securina e inicia la anafase. Induce también la degradación de las ciclinas
de tipo B.
El complejo APC/Ccdh1degrada las ciclinas de tipo B, y permite la carga de las helicasas en los sitios de origen
del ADN.

E3 ubiquitin ligasas que intervienen en la regulación del ciclo celular. 10

9
Ettl, T.; Schulz, D.; Bauer, R.J. The Renaissance of Cyclin Dependent Kinase Inhibitors. Cancers 2022, 14, 293.
https://doi.org/10.3390/cancers14020293
10
Pray TR, Parlati F, Huang J, Wong BR, Payan DG, Bennett MK, Issakani SD, Molineaux S, Demo SD. Cell cycle
regulatory E3 ubiquitin ligases as anticancer targets. Drug Resist Updat. 2002 Dec;5(6):249-58. doi: 10.1016/s1368-
7646(02)00121-8.
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Taller 2. Puntos de control de G1 y S

Iniciación del ciclo celular

Los estímulos mitogénicos (también llamados factores de
creimiento) son reconocidos por receptores de mitógenos situados
en la membrana plasmática. Esta unión desencadena la activación
de la vía de RAS, que induce la expresión del factor de transcripción
c-MYC. c-MYC estimula la expresión de las ciclinas de tipo D,
formándose los complejos ciclina D/CDK4-CDK6. Al comenzar G1,
estos complejos fosforilan e inhiben a la proteína del
retinoblastoma (pRB). En ausencia de mitógenos, pRB se
encuentra activa (desfosforilada), y actúa secuestrando e
inactivando a los factores de transcripción E2F. La inactivación de
RB permite la acción de los factores E2F, que ahora podrán activan
la transcripción de los genes necesarios para la progresión G1/S,
incluyendo las ciclinas de tipo E y A11.
La actividad de las CDKs es regulada por dos familias de inhibidores
de CDK (CDKIs).

Las proteínas c-MYC y RB: salida de G1 e ingreso en la fase S

El genoma humano contiene tres genes MYC, c-MYC, L-MYC y N-MYC, pero solo c-MYC se expresa en casi
todos los tipos celulares. Los 3 son reguladores transcripcionales, y su expresión es estimulada por los
factores mitogénicos (factores tróficos). En particular, c-MYC aumenta la expresión de 1826 genes y reprime
la expresión de otros 2360.
La expresión de c-MYC promueve la entrada en la Fase S. Sus funciones son:
• Favorece la transcripción de genes que facilitan el crecimiento de la célula.
• Aumenta la transcripción de los genes de ciclinas de G1 (ciclinas D), aumentando la actividad del
complejo ciclina G1-CDK (ciclinas D-CDK4).
• Degrada p27, permitiendo así el aumento de actividad del complejo ciclina G1/S-CDK (ciclina E-CDK2).
La activación de la ciclina E es un evento clave de la transición G1–S, ya que representa el punto donde la
fosforilación de RB se independiza de la presencia de mitógenos.
• El efecto neto es un aumento de los complejos G1-CDK y G1/S-CDK que estimulan la fosforilación de
la RB, contribuyendo al aumento de E2F libre.
Los niveles celulares de c-myc están altamente regulados y su sobre-expresión determina proliferación
descontrolada o muerte celular, según el contexto. La hiperexpresión de c-MYC reduce la necesidad de
factores de crecimiento para el inicio de la mitosis y promueve tanto el crecimiento como la proliferación
celular. Los genes MYC están frecuentemente alterados en el cáncer. En el caso particular del linfoma de

11
Hui-Zi Chen, Shih-Yin Tsai, Gustavo Leone. Emerging roles of E2Fs in cancer: an exit from cell cycle control
Nat Rev Cancer. Author manuscript; available in PMC 2013 April 4. Published in final edited form as: Nat Rev Cancer.
2009 November; 9(11): 785–797. doi: 10.1038/nrc2696. PMCID: PMC3616489.
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Burkitt, se produce una translocación cromosómica que pone a c-MYC bajo el control de un facilitador de
inmunoglobulinas y aumenta su expresión en forma descontrolada.

Proteína del retinoblastoma (RB).

Durante G0, Rb secuestra los factores de transcripción E2F, reprimiendo así la expresión de sus genes
blanco12. La RB solo puede reprimir a los factores E2F cuando se encuentra poco fosforilada. Las formas
hiperfosforiladas no pueden interactuar con los factores E2F.

En el esquema se observan los cambios en los

niveles de fosforilación de RB. Esta proteína se
defosforila durante la mitosis (fase M). Luego se
refosforila progresivamente durante G1, primero
por las CDK4/6 dependientes de ciclina D, y luego
por la CDK2 dependiente de ciclina E. La
fosforilación de RB es completa al finalizar G1,
cuando dispara el ingreso en S (punto de
restricción, flecha roja). Durante las fases S y G2,
la fosforilación de RB se mantiene por la
activación de otras CDKs, incluyendo los
complejos ciclina A–CDK2 y las ciclinas A/B–
CDK1. La degradación de estas ciclinas en la
mitosis resulta en el colapso de la actividad de
CDK y restablece el estado G1. 13

El gen de RB fue el primer supresor tumoral descubierto. RB está mutado o silenciado en la mayor parte de
los cánceres humanos, junto con otros componentes de la vía que regula la expresión y actividad de Rb. En
ciertos tumores malignos (retinoblastoma, carcinoma pulmonar de células pequeñas), la función de RB se
pierde por efecto de mutaciones del gen que codifica a esta proteína. En la mayor parte de los tumores
malignos, la función de RB está alterada en forma indirecta, por alteraciones de otros mecanismos de
regulación.

12
Shauna A Henley, Frederick A Dick. The retinoblastoma family of proteins and their regulatory functions in the
mammalian cell division cycle. Cell Div. 2012; 7: 10.
13
Sherr CJ, Beach D, Shapiro GI. Targeting CDK4 and CDK6: From Discovery to Therapy. Cancer Discov.
2016;6(4):353-67.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p10

Factores de transcripción E2F.

Esta es una familia numerosa de proteínas que intervienen en la regulación del ciclo celular. Interesan
especialmente sus miembros activadores, que a su vez son activados por las ciclinas/CDKs de G1. Durante
la mayor parte de G1, los E2Fs están inactivados por su asociación con la proteína del retinoblastoma (RB).
Los mitógenos inducen la expresión de las ciclinas de tipo D. El sostenimiento de las señales mitogénicas
permite que los complejos ciclina D-CDK4/6 comiencen a fosforilar a RB. E2F se libera del complejo RB-E2F
e inducen la transcripción de los genes que codifican las proteínas necesarias para la fase S. También
estimulan la transcripción de los genes que codifican las ciclinas de G1/S y de S,14 de la fosfatasa CDC25A,15
y de E2F (autoestimulación). Este circuito de retroalimentación positiva determina un rápido aumento en
la disponibilidad y expresión de E2F.

14
Claire Attwooll, Eros Lazzerini Denchi, Kristian Helin. The E2F family: specific functions and overlapping interests.
EMBO J. 2004 December 8; 23(24): 4709–4716.
15
Sur S, Agrawal DK. Phosphatases and kinases regulating CDC25 activity in the cell cycle: clinical implications of
CDC25 overexpression and potential treatment strategies. Mol Cell Biochem. 2016;416:33-46.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p11

En el esquema anterior (Alberts Fig. 17.61) se muestra como los complejos activos de ciclina G1-CDK
(ciclina D/CDK4) fosforilan a la proteína Rb, inactivándola. De esta forma se libera E2F que activa la
transcripción de los genes de la transición G1/S, incluidos los genes de la ciclina G1/S (ciclina E) y de la
ciclina S (ciclina A). El aumento de los complejos G1/S-CDK y S-CDK aumenta aún más la fosforilacion de
la proteína Rb y se origina un bucle de retroalimentación positiva. Además, la proteína E2F también
estimula la transcripción de sus propio gen, produciendo otro bucle de retroalimentación positiva. 16

Los complejos ciclina D/CDK4/6 fosforilan a Rb,

liberando E2F.

E2F estimula la transcripción de los genes

codificantes de ciclina E, CDK2 y el mismo E2F.

Las células pasan el punto de restricción una vez

alcanzado cierto nivel de ciclinas E/A-CDK2.

En la transición G/S, los altos niveles de E2F activan la transcripción de la ciclina A (ciclina de la fase S). El
complejo ciclina A/CDK2 es necesario para la síntesis de ADN. La fosfatasa Cdc25A remueve los fosfatos
inhibitorios del CDK2.
El ingreso en la fase S puede ser bloqueado por los miembros de la familia CIP/KIP: p27KIP1, p57KIP2,
p21CIP. El complejo ciclinaE/CDK2 fosforila a p27KIP1, transformándolo en un blanco para el complejo SCF,
que lo ubiquitina.
CDK1 es el principal CDK de G2 y la mitosis. Su fosfato inhibitorio es removido por la fosfatasa Cdc25C. CDK1
se asocia con las ciclinas A y B. La ciclina B primero se acumula en el citosol y entra al núcleo inmediatamente
antes de la rotura de la envoltura nuclear.

16
Molecular Cell Biology, Lodish y col, 2016, 8th edition. Figura 19-12b.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p12

Taller 3. Mitosis
En la mitosis pueden considerarse dos sistemas de control. El primero dispara la mitosis y depende de un
aumento de la actividad de la CDK-mitótica (CDK1). Junto con otras quinasas, fosforila a diversas proteínas
determinando el armado del huso mitótico y su unión a las cromátidas hermanas. El segundo comienza en
la transición metafase-anafase, cuando el complejo APC/C dispara la destrucción de la securina, liberando
una proteasa que cliva la cohesina y permite la separación de las cromátidas hermanas. APC/C también
promueve la destrucción de las ciclinas, con inactivación de los CDKs y la defosforilación de sus blancos
moleculares. La ausencia de CDKs es necesaria para completar la anafase y la división de la célula por
citoquinesis.

Ciclinas y CDKs mitóticos

La proteína quinasa Wee1 fosforila el sitio inhibitorio de los CDKs mitóticos. Ese fosfato es luego removido
por CDC25A. Las CDKs mitóticas inicialmente se asocian con los centrosomas. Luego penetran en el núcleo
y participan en la condensación de los cromosomas y la rotura de la envoltura nuclear.
Las CDKs mitóticas activadas fosforilan ciertos residuos de serina en las láminas A, B y C, los filamentos
intermedios que forman la lámina de la envoltura nuclear. Las láminas fosforiladas se despolimerizan y
contribuyen a la rotura de la envoltura nuclear.

Formación del huso mitótico

El huso mitótico se forma a partir de los centrosomas, que como se describió anteriormente, contienen una
tubulina especial, la γ-tubulina, que le permite nuclear nuevos microtúbulos.
Durante G1, las células contienen un único centrosoma, formado por dos centríolos. Al comenzar la
transición G1/S, los centríolos se separan y cada uno de ellos forma un centríolo hijo. Todos permanecen
en un único centrosoma hasta la transición G2/M, cuando el centrosoma se divide y cada uno de los
centrosomas se desplaza hacia posiciones opuestas, mientras se van formando los microtúbulos del huso.
En la duplicación de los centrosomas intervienen diversas proteínas, entre ellas las pertenecientes a la
familia de la Polo quinasa.

17

17
http://tbl.med.yale.edu/cell_growth_control/reading.php
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p13

El cromosoma duplicado posee dos

cromátidas (cada una formada por una
doble cadena de ADN), que están unidas
en el centro, en una región conocida como
centrómero.
A nivel del centrómero se forma el
quinetocoro, que se asocia a
microtúbulos especiales del huso
mitótico.18

La mitosis coincide con un gran aumento en la capacidad de los centrosomas para nuclear microtúbulos.
Además, estos microtúbulos son muy dinámicos (ver unidad 10). La gran dinamicidad microtubular facilita
la captura de los cromosomas, que interactúan con los extremos + por medio de los quinetocoros. Las
uniones estables son aquellas donde cada quinetocoro se asocia con microtúbulos asociados a los polos
opuestos del huso. La célula puede detectar la tensión generada y desarma las uniones entre cromosomas
y microtúbulos que no generan tensión. Este mecanismo depende de un complejo proteico que incluye a
la quinasa Aurora B.
Los dos polos se separan por acción de la quinesina 5 y la dineína citoplasmática.

Punto de control del huso mitótico y progresión de la anafase

El punto de control del huso mitótico (Spindle-Assembly Checkpoint, SAC) demora el inicio de la anafase
hasta que todos los cromosomas tienen ambos quinetocoros correctamente unidos a los microtúbulos del
huso. Las interacciones microtúbulo-quinetocoro que no generan suficiente tensión, son desestabilizados
por fosforilación y quedan separados del huso. Estos son reconocidos y pueden unirse nuevamente. La
presencia de sitios de unión microtubulares desocupados crea una señal inhibitoria que impide las acciones
de APC/CCdc20.
El complejo promotor de la anafase o ciclosoma (APC/C) funciona como una ubiquitina ligasa (E3) que
solamente se activa cuando la célula detecta que todos los cromosomas están correctamente unidos al
huso mitótico.
La activación del APC/C para el comienzo de la anafase depende de su unión a la proteína del ciclo celular
20 (CDC20) (APC/CCDC20).19

18
Lodish 8th Ed, 2016. Figura 18-37.
19
Kapanidou M, Curtis NL, Bolanos-Garcia VM. Cdc20: At the Crossroads between Chromosome Segregation and
Mitotic Exit. Trends Biochem Sci. 2017;42:193-205.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p14

APC/C también puede ser activado por CDH1, (APC/CCDH1), que se asocia al complejo en etapas más tardías
de la anafase y al principio de G1.20 APC-CCDH1 contribuye a la salida de la mitosis y al establecimiento de
una fase G1 estable.21

Cohesinas y condensinas
Las cromátidas hermanas, formadas durante la fase S, quedan unidas por complejos proteicos denominados
cohesinas, integradas por cuatro subunidades que forman una estructura anular. Estos complejos se
adhieren durante la telofase/G1, pero solo adquieren propiedades cohesivas durante S, cuando quedan
alrededor de las dos cromáticas hermanas. Al final de la profase, y comienzo de la metafase, las cohesinas
son fosforiladas (Polo quinasa, Aurora B quinasa) y se desarman.

22

1. Las cohesinas se cargan durante G1 pero carecen de propiedades cohesivas. 2. Adquieren estas
propiedades a medida que el ADN se duplica. En G2, las cromátidas hermanas están unidas por cohesinas
en toda su longitud. Durante este período se recluta la fosfatasa de proteínas 2A (PP2A) en las regiones
centroméricas. 3. Las cohesinas desaparecen de los brazos cromosómicos por fosforilación dependiente de
las enzimas Polo quinasa y Aurora B quinasa. Al final de la metafase, las cohesinas solo persisten en las
regiones centroméricas, donde la fosforilación es contrarrestada por la PP2A.

La adhesión entre las cromátidas hermanas asegura la exactitud de la segregación de los cromosomas, y
también permite una reparación fiel del ADN. Por lo tanto, la cohesina es esencial para la estabilidad
genómica.

20
Sivakumar S, Gorbsky GJ. Spatiotemporal regulation of the anaphase-promoting complex in mitosis. Nat Rev Mol
Cell Biol. 2015 Feb;16(2):82-94.
21
Bassermann F, Eichner R, Pagano M. The ubiquitin proteasome system - Implications for cell cycle control and the
targeted treatment of cancer. Biochim Biophys Acta. 2013 Mar 1. doi:pii: S0167-4889(13)00086-4.
22
Lodish 8th ed, 2016. Fig 19-17
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p15

Las cohesinas también intervienen en la promoción o bloqueo de la expresión génica. Cumplen esta función
mediante su capacidad de formar rizos de la cromatina, que permiten acercar o alejar distintas regiones
(elementos facilitadores o represivos) del cromosoma.

COHESINOPATÍAS. Algunas mutaciones de las cohesinas, aunque permiten el mantenimiento de su función

durante la mitosis, alteran su capacidad de controlar la expresión génica. Generalmente afectan la
expresión de genes críticos para el desarrollo y conllevan defectos craneofaciales y de los miembros, y
discapacidad intelectual.

El complejo condensina es necesario para la condensación de los cromosomas. Su asociación con los
mismos depende de las CDKs mitóticas y Aurora B. Estas proteínas quinasas fosforilan a la histona H2A,
permitiendo la unión de la condensina con la cromatina. La fosforilación y eliminación de las cohesinas
permite una mayor condensación de los cromosomas.

Securina y separasa
La destrucción del complejo cohesina en las regiones centroméricas ocurre en la transición metafase-
anafase, cuando APC/C determina la ubiquitinación y degradación de la securina. La destrucción de la
securina permite la activación de la separasa.23,24 La separasa cliva una subunidad del complejo cohesina,
permitiendo la separación de las cromátidas.

25

23
Singh VP, Gerton JL. Cohesin and human disease: lessons from mouse models. Curr Opin Cell Biol. 2015 Dec;37:9-
17. doi: 10.1016/j.ceb.2015.08.003.
24
Qiao R, Weissmann F, Yamaguchi M, Brown NG, VanderLinden R, Imre R, Jarvis MA, Brunner MR, Davidson IF, Litos
G, Haselbach D, Mechtler K, Stark H, Schulman BA, Peters JM. Mechanism of APC/CCDC20 activation by mitotic
phosphorylation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 May 10;113(19):E2570-8. doi: 10.1073/pnas.1604929113.
25
Molecular Biology of the cell. 6th edition. Alberts R y col. Ed. Garland Science (2014). Figura 17-38.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p16

La separasa pertenece la familia de proteasas con cisteína (que también incluye a las caspasas). Es
absolutamente esencial para separar las cromátidas hermanas en todos los eucariontes.

Importancia del punto de control del huso mitótico

Este punto de control, que corresponde a la transición metafase-anafase, asegura que los quinetocoros de
cada cromosoma se encuentren unidos al huso antes de comenzar la anafase. Sus mecanismos moleculares
demoran el comienzo de la anafase y permiten la corrección de errores en el alineamiento de los
cromosomas. Es un control imperfecto y algunas células pueden escapar al bloqueo originando células
aneuploides o poliploides. El tratamiento con inhibidores microtubulares activa el punto de control del
huso.
La distribución inadecuada de los cromosomas durante la mitosis compromete las funciones celulares y
puede reducir la viabilidad celular o contribuir a la transformación maligna. Las células eucariontes poseen
mecanismos para eliminar las células con fallas en la mitosis, conocidos como catástrofe mitótica, y que
constituyen procesos oncosupresores.26

Preparación de la tarea de investigación:

Análisis del ciclo celular mediante citometría de flujo

En los citómetros de flujo, las células suspendidas en un fluido atraviesan una por una a través de un capilar
sobre el que incide un delgado rayo de luz láser, la luz transmitida y dispersada por el pasaje de las células
a través del tubo se recoge por medio de unos dispositivos de detección, permitiendo hacer inferencias en
cuanto a tamaño y complejidad de las células. Por otra parte, al realizar marcación de determinadas
macromoléculas con anticuerpos conjugados a fluorocromos o colorantes fluorescentes también permite
el análisis multiparamétrico simultáneo de otras características físicas y químicas.

26
Vitale I, Galluzzi L, Castedo M, Kroemer G. Mitotic catastrophe: a mechanism for avoiding genomic instability. Nat
Rev Mol Cell Biol. 2011 Jun;12(6):385-92. doi: 10.1038/nrm3115.
Medicina Celular y Molecular – 2024 – Módulo 2 - p17

¿Cómo se lee este gráfico?

Se utilizan moléculas fluorescentes que

se intercalan en el ADN, como el ioduro
de propidio (IP).
La cantidad de IP en cada célula refleja
su contenido de ADN. En el gráfico se
muestra la cantidad de células para
distintas intensidades de fluorescencia
(= cantidad de ADN). La intensidad de la
señal (valores en el eje x)
correspondiente a las células en G2/M
duplica la intensidad de la señal de las
células en G0/G1.27

Por otra parte, en experimentos con células vivas suelen utilizarse marcadores que reflejan la síntesis del
ADN. Específicamente, se usa la incorporación de timidina-H3, detectada por sus propiedades radioactivas,
o alguno de sus análogos, como la bromodeoxiuridina (BrdU), que puede ser detectada por citometría de
flujo.

Gráfico bivariado que muestra el contenido

de ADN (IP) en el eje x, y la incorporación
de bromodeoxiuridina (BrDU) demostrada
mediante inmunofluorescencia (FITC). 28
Mediante este tipo de analisis es posible
separar celulas que recién comienzan a
replicar su ADN de aquellas que se
encuentran en G1.

Marcadores que permiten identificar células en distintas fases del ciclo

En células fijadas, para marcar distintas etapas del ciclo, se recurre a la detección de moléculas que se
expresan en una única fase del ciclo:

27
http://uic.igc.gulbenkian.pt/fc-protocols.htm
28
http://www.exbio.cz/products/clone.py?idclone=CLO000000000000122
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- Antígeno Ki-67. Células en ciclo, de G1 a M. KI-67 es el nombre de un anticuerpo contra el producto

proteico del gen MKI67. Se encuentra en células que están en proliferación (en cualquiera de sus
etapas), pero no se detecta en celulas en G0. Sus funciones celulares son poco conocidas.29
- Fosfohistona 3. Detecta células en mitosis. La fosforilación de la histona 3 está estrechamente
asociada a la condensación de los cromosomas, tanto en la mitosis como en la meiosis.
- Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA), fase S.30 Esta es una proteína que actúa como pinza del
ADN durante la duplicación. Es un cofactor de la polimerasa 

Tarea de investigación

Leer el siguiente trabajo de acceso libre:

Bourgo RJ, Braden WA, Wells SI, Knudsen ES. Activation of the Retinoblastoma Tumor Suppressor Mediates
Cell Cycle Inhibition and Cell Death in Specific Cervical Cancer Cell Lines. Mol Carcinog 2009;48(1):45-55.
doi: 10.1002/mc.20456. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18506774/

1- ¿Cuáles son los mecanismos moleculares responsables de la inducción de tumores cervicales por algunas
variantes del Virus del Papiloma Humano (HPV)?
2- ¿Qué relación tiene la activación de p16 (locus INK4) con la función de RB? Explique las diferentes
respuestas de las líneas: TSUPR-1, SiHa and CaSki al aumento de expresión de p16 (Figura 1).
3- ¿En qué consiste el adenovirus PSM-RB y para qué se transfectan las células con ese adenovirus? ¿Cómo
justifica las diferencias en la proliferación de las diferentes líneas celulares luego de la transducción con
adenovirus PSM-RB? (Figura 2).
4- Explique la relación entre RB y la ciclina A que se demuestra en la Figura 3A.

29
Sobecki M, y col. Cell-Cycle Regulation Accounts for Variability in Ki-67 Expression Levels. Cancer Res. 2017;77
:2722-2734.
30
http://bmcbioinformatics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12859-015-0618-9