Seminario 3 Integración de células en tejidos y regulación del ciclo celular - Gabriel Scicolone | COFYT

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Seminario 3 Integración de células en tejidos y regulación del ciclo celular - Gabriel Scicolone | COFYT

About this video

Video Title: Seminario 3 Integración de células en tejidos y regulación del ciclo celular - Gabriel Scicolone
Channel: Biología Molecular y Genética FMED - UBA
Speakers: Gabriel Sicolone, Gonzalo Espelini
Duration: 02:31:36

Overview

This seminar, presented by Gabriel Scicolone and Gonzalo Espelini, covers two main topics: the integration of cells into tissues in multicellular organisms and the regulation of the cell cycle. It details the mechanisms involved in cell-to-cell and cell-to-extracellular matrix interactions, various cell populations within tissues (stem cells, progenitor cells, terminally differentiated cells), cell states (proliferation, quiescence, senescence, death), and the molecular regulation of the cell cycle, including checkpoints and the roles of cyclins and cyclin-dependent kinases.

Key takeaways

Cellular Organization in Multicellular Organisms: Cells organize into tissues, organs, and organ systems. This organization relies on cell communication, differential adhesion, extracellular matrix interaction, and cell migration.
Cellular Populations and States: Tissues comprise stem cells (undifferentiated, self-renewing), progenitor cells (proliferating, differentiating), and terminally differentiated cells. Cells can also enter quiescence, senescence, or undergo programmed or accidental cell death.
Cell Communication: Cells communicate via paracrine, autocrine, endocrine, and synaptic signaling to regulate vital functions and differentiation.
Cell Cycle Regulation: The cell cycle progresses through distinct phases (G1, S, G2, M) driven by cyclin-dependent kinases (CDKs) and cyclins. CDK activity is tightly regulated by cyclin availability, phosphorylation, and inhibitory proteins.
Cell Cycle Control Mechanisms: Checkpoints (e.g., G1/S, G2/M, Spindle checkpoint) ensure the fidelity of DNA replication and chromosome segregation. Damage to DNA or other cellular components can trigger these checkpoints, leading to cell cycle arrest, repair, senescence, or apoptosis.
Genes in Cell Cycle Regulation: Tumor suppressor genes (e.g., p53, p21, retinoblastoma) act as brakes on the cell cycle and promote apoptosis. Proto-oncogenes (e.g., growth factors, receptors, MAP kinases) promote proliferation, and their mutated forms (oncogenes) can drive uncontrolled cell growth.

Claro, aquí tienes un resumen del video en español, ideal para incluir en un PDF:

Resumen del Seminario: Integración de Células en Tejidos y Regulación del Ciclo Celular

Este seminario, impartido por Gabriel Scicolone y Gonzalo Espelini, aborda dos áreas fundamentales de la biología celular y molecular: la organización de las células en tejidos dentro de un organismo pluricelular y los mecanismos que regulan el ciclo celular.

Parte 1: Integración de Células en Tejidos

El seminario comienza explicando la organización jerárquica de los organismos pluricelulares, desde las células hasta los sistemas de órganos. Se describen los cuatro tipos básicos de tejidos: epitelial, conectivo, muscular y nervioso, y cómo la comunicación intercelular y la matriz extracelular son cruciales para su formación y mantenimiento.

Se detallan las distintas poblaciones celulares presentes en un organismo:

Células Madre (Troncales): Células indiferenciadas con capacidad de autorrenovación y diferenciación. Se clasifican según su potencialidad (totipotentes, pluripotentes, multipotentes).
Células Progenitoras: Células intermedias que amplifican el número de células destinadas a la diferenciación.
Células Terminalmente Diferenciadas: Células especializadas que han perdido la capacidad de división.

Se explican los diferentes estados del ciclo vital celular: proliferación activa, quiescencia (G0), senescencia (envejecimiento celular) y muerte celular (programada/apoptosis o accidental/necrosis). El mantenimiento de los tejidos depende del equilibrio entre la proliferación y la muerte celular, con mecanismos de renovación tisular variados según el tipo de tejido.

Parte 2: Regulación del Ciclo Celular

El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que culmina en la división celular. Se describen las fases principales: interfase (G1, S, G2) y fase M (mitosis). La progresión a través del ciclo está controlada por complejos proteicos formados por quinasas dependientes de ciclinas (CDKs) y ciclinas. Las ciclinas varían su concentración a lo largo del ciclo, activando a las CDKs en momentos específicos para impulsar eventos clave como la replicación del ADN y la mitosis.

Se destacan los siguientes puntos:

Complejos CDK-Ciclinas: Diferentes complejos (ej. CDK4/6-Ciclina D para G1, CDK2-Ciclina E para transición G1/S, CDK2-Ciclina A para fase S, CDK1-Ciclina B para fase M) controlan las transiciones entre fases.
Punto de Restricción (Start): Un punto crítico en G1, una vez superado, compromete a la célula a completar el ciclo, influenciado por señales extracelulares (mitógenos).
Mecanismos de Control (Checkpoints): Puntos de vigilancia (ej. en G1, G2, y entre metafase y anafase) detectan daños en el ADN o errores en la segregación cromosómica. Si se detectan problemas, el ciclo se detiene para permitir la reparación o, si el daño es irreparable, se induce la senescencia o la apoptosis.
Proteínas Clave:
- Genes Supresores de Tumores (ej. p53, p21): Frenan el ciclo celular y promueven la apoptosis, previniendo la proliferación de células dañadas.
- Proto-oncogenes (ej. factores de crecimiento, receptores): Promueven la proliferación. Sus formas mutadas (oncogenes) pueden causar crecimiento celular descontrolado.
Regulación Molecular: La actividad de las CDKs está regulada por la unión a ciclinas, fosforilaciones (activadoras e inhibidoras) y la unión a proteínas inhibidoras (ej. p21, p16). La degradación de ciclinas mediante el sistema ubiquitina-proteasoma, catalizada por ubiquitín ligasas como el complejo promotor de anafase (APC/C), confiere irreversibilidad al ciclo.

En resumen, el seminario proporciona una visión integral de cómo las células se organizan para formar tejidos funcionales y cómo el ciclo celular está finamente regulado para asegurar la correcta duplicación y segregación del material genético, manteniendo la homeostasis del organismo y previniendo el desarrollo de patologías como el cáncer.

Aquí tienes una versión más detallada del resumen, organizada para el aprendizaje y con la información más específica del transcript:

Seminario 3: Integración de Células en Tejidos y Regulación del Ciclo Celular - Biología Molecular y Genética FMED - UBA

Presentado por: Gabriel Scicolone y Gonzalo Espelini Duración: 02:31:36

Objetivos Principales de la Clase:

Explicar los mecanismos celulares y moleculares de integración de células en tejidos.
Reconocer los componentes básicos de un tejido: células, matriz extracelular y la interacción entre ellos.
Comprender la comunicación intercelular como mecanismo de organización.
Describir los estados y destinos del ciclo vital celular (proliferación, quiescencia, senescencia, muerte).
Identificar tipos celulares: células madre, progenitoras y diferenciadas.
Describir las moléculas y mecanismos moleculares que regulan el ciclo celular.
Explicar el rol de las quinasas ciclinodependientes (CDKs) y las ciclinas.
Identificar mecanismos de retroalimentación positiva y negativa en el ciclo celular.
Explicar eventos clave como el punto de restricción y los puntos de control (checkpoints).
Detallar la regulación del ciclo celular ante estresores (daño de ADN, etc.).
Explicar el rol de factores tróficos, genes supresores de tumores, proto-oncogenes y oncogenes.
Enfocarse en el rol de p53 y la vía MAP quinasa.

PARTE 1: ORGANIZACIÓN CELULAR EN ORGANISMOS PLURICELULARES

1. Introducción a la Organización Pluricelular: * Características de la Especie Humana: Pluricelular, diploide (2n), reproducción sexual (células germinales y somáticas), dimorfismo sexual, fecundación interna. * Ciclo Biológico: Fusión de gametas -> cigoto (huevo) -> organismo diploide (proliferación y diferenciación celular) -> segregación de células somáticas y germinales -> gametogénesis (meiosis) -> gametas (haploides, n) -> reinicio del ciclo. * Niveles de Complejidad: Célula -> Tejido -> Órgano -> Sistema/Aparato -> Cuerpo Humano. * Procesos Clave del Desarrollo Embrionario: * Proliferación Celular: Aumento del número de células. * Especialización Celular (Diferenciación): Adquisición de funciones específicas. * Interacción Celular: Comunicación para coordinar ciclo vital y funciones. * Desplazamiento Celular (Migración): Movimiento de células a lugares específicos. * Mantenimiento de Tejidos: Se basa en comunicación celular, adhesión diferencial, síntesis y remodelación de matriz extracelular, memoria celular y el concepto de nicho celular.

2. Comunicación Intercelular y Regulación de la Expresión Génica: * Concepto de Comunicación Celular: Población emisora -> molécula señal -> receptor -> población receptora -> respuesta. * Importancia: Regula el ciclo vital y las funciones celulares. * Clasificación de la Comunicación: * Por Distancia: * Cercana: Yuxtacrina (célula-célula, célula-matriz), Autocrina (señal sobre la misma célula/tipo celular), Paracrina (señal sobre células cercanas de distinto tipo). * A Distancia: Endocrina (hormonas vía torrente sanguíneo), Neurotransmisión (neurotransmisores en sinapsis). * Por Tipo de Señal: * No Solubles: Yuxtacrina célula-célula, Yuxtacrina célula-matriz. * Solubles: Autocrina, Paracrina, Endocrina, Neurotransmisión. * Regulación de la Expresión Génica: Las células se diferencian porque expresan distintos conjuntos de genes (expresión génica diferencial). Esto se controla a múltiples niveles: pretranscripcional (cromatina), inicio de transcripción, procesamiento de ARN, transporte de ARN, vida media de ARNm, traducción y actividad post-traduccional. * Genes Constitutivos (Housekeeping): Se expresan en todas las células.

3. Poblaciones Celulares en Organismos Pluricelulares: * Células Madre/Troncales: Indiferenciadas, capaces de proliferar y diferenciarse. Pueden dividirse simétrica o asimétricamente. * Células Progenitoras: Derivadas de células madre, proliferan para expandir la población celular antes de la diferenciación terminal. * Células Terminalmente Diferenciadas: Especializadas, generalmente en quiescencia (G0). * Estados Celulares Adicionales: * Senescencia: Células que han detenido su ciclo por daño o estrés, con cambios metabólicos y de secreción. * Muerte Celular: Accidental (necrosis) o programada (apoptosis). * Clasificación de Células Madre por Potencialidad: * Totipotentes: Pueden dar origen a todo el organismo (cigoto, blastómeras tempranas). * Pluripotentes: Pueden dar origen a todas las células del organismo (de las tres capas germinales), pero no a las extraembrionarias (ej. macizo celular interno del blastocisto). * Multipotentes: Pueden dar origen a células de un linaje o capa germinal específica (ej. células madre hematopoyéticas, células madre intestinales). * Nichos de Células Troncales: Microambientes que mantienen las células madre.

4. Mantenimiento de Tejidos: * Mecanismos de Mantenimiento: Proliferación de células diferenciadas (ej. hepatocitos, fibroblastos), renovación por células madre (ej. epitelio intestinal), reparación por células madre (ej. fibras musculares, células satélite), o mantenimiento por células permanentes (ej. músculo cardíaco, neuronas). * Células Permanentes: No se dividen ni se reemplazan (ej. neuronas, cardiomiocitos). La pérdida de estas células es irreversible.

PARTE 2: REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR

1. Generalidades del Ciclo Celular: * Definición: Serie ordenada de eventos que conducen a la replicación del ADN y la división celular equitativa. * Fases: Interfase (G1, S, G2) y Fase M (mitosis/meiosis y citocinesis). * Interfase: Periodo entre divisiones. En G1, la célula puede salir a quiescencia (G0) de forma transitoria o permanente. * Características del Ciclo: Secuencia temporal unívoca, adaptable, mantiene fidelidad, eventos moleculares progresivos.

2. Modelos Experimentales y Técnicas de Estudio: * Hongos unicelulares (mutantes condicionales). * Ovocitos y embriones tempranos de Xenopus laevis. * Cultivos de células de mamíferos. * Drosophila melanogaster. * Técnicas: Cuantificación de mitosis (microscopía óptica), detección de replicación de ADN (radioautografía, bromodeoxiuridina), citometría de flujo (análisis de contenido de ADN).

3. Regulación de la Actividad de las Quinasas Ciclinodependientes (CDKs): * Mecanismo Central: Las CDKs activadas por ciclinas fosforilan proteínas diana, impulsando el ciclo. * Regulación de la Actividad de las CDKs: * Unión a Ciclinas: Las ciclinas varían su concentración y se unen a CDKs para activarlas. * Fosforilación/Defosforilación: CDKs y fosfatasas regulan la fosforilación de las propias CDKs. * Proteínas Inhibidoras (CKIs): Se unen a los complejos CDK-ciclina e inhiben su actividad (ej. p21, p27, p16). * Regulación de la Concentración de Ciclinas: Depende de la transcripción y de la degradación acelerada mediada por el sistema ubiquitina-proteasoma (ej. Complejo Promotor de Anafase - APC/C, Complejo SCF).

4. Mecanismos de Retroalimentación y Progresión del Ciclo: * Irreversibilidad: La degradación de ciclinas asegura que el ciclo avance en una sola dirección. * Punto de Restricción: La decisión de entrar en ciclo es en G1. Una vez cruzado, la entrada en fase S es casi inevitable. * Retroalimentación Positiva: Amplifica la activación de complejos CDK-ciclina (ej. liberación de E2F por fosforilación de retinoblastoma -> aumento de ciclina E -> activación de CDK2-ciclina E -> mayor fosforilación de retinoblastoma).

5. Eventos Moleculares en las Fases del Ciclo Celular: * G1: Reconocimiento de orígenes de replicación, reclutamiento de helicasas (formando el complejo de pre-replicación), expresión de ciclinas de G1 (D). * Transición G1/S: Activación de CDK4/6-Ciclina D -> fosforilación de retinoblastoma -> liberación de E2F -> aumento de ciclina E -> activación de CDK2-Ciclina E -> fosforilación adicional de retinoblastoma y otros sustratos -> inicio de replicación. * Fase S: Replicación del ADN, asegurada por la activación de CDK2-Ciclina A. Mantenimiento de la unión de cromátides hermanas por cohesinas. * Fase G2 y Transición G2/M: Acumulación de ciclinas mitóticas (B). Inhibición temporal de CDK1-Ciclina B por fosforilación (ej. por WEE1). Activación de la fosfatasa CDC25 para activar el complejo CDK1-Ciclina B (Factor Promotor de la Fase M). * Fase M (Mitosis): * Profase: Condensación de cromosomas, formación del huso mitótico. * Prometafase: Desorganización de la envoltura nuclear, unión de microtúbulos del huso a cinetocoros. * Metafase: Alineación de cromosomas en el ecuador. * Anafase: Separación de cromátides hermanas (catalizada por APC/C y separasa que degrada cohesinas). El inicio se regula por el ensamble correcto de los microtúbulos en los cinetocoros (checkpoint del huso mitótico). * Telofase: Reorganización de la envoltura nuclear, descondensación de cromosomas. * Citoquinesis: División del citoplasma.

6. Mecanismos de Control del Ciclo Celular (Checkpoints): * Función: Detienen el ciclo ante daños o procesos incompletos para asegurar la fidelidad. * Sensores: Proteínas como ATM y ATR detectan daños en el ADN. * Vías de Señalización: ATM/ATR activan Check1/Check2 -> inhibición de CDC25 -> inactividad de CDKs -> detención del ciclo. P53 induce P21 (CKI) -> inhibición de CDKs. * Consecuencias del Daño Persistente: Senescencia o apoptosis (mediada por p53).

7. Genes Supresores de Tumores y Proto-oncogenes: * Genes Supresores de Tumores: Frenan el ciclo, promueven la apoptosis (ej. p53, p21, retinoblastoma). Mutaciones con pérdida de función favorecen tumores. * Proto-oncogenes: Promueven la proliferación y supervivencia (ej. factores de crecimiento, receptores, ciclinas). Mutaciones con ganancia de función (oncogenes) favorecen tumores.

Entendido. Procederé a simplificar el lenguaje y la estructura para que sea aún más accesible y fácil de comprender, manteniendo los puntos clave.

Aquí tienes una versión simplificada y fácil de entender:

Seminario 3: Cómo se organizan las células y cómo se controla su división

Este video, presentado por Gabriel Scicolone y Gonzalo Espelini, explica dos temas importantes:

Cómo las células se juntan para formar tejidos y órganos.
Cómo las células controlan su propio crecimiento y división.

Parte 1: Cómo se organizan las células

Los organismos pluricelulares (como nosotros) están hechos de células organizadas. Las células se agrupan para formar tejidos (como el tejido muscular o nervioso). Los tejidos forman órganos (como el corazón o el cerebro), y los órganos trabajan juntos en sistemas (como el sistema circulatorio).
Hay diferentes tipos de células en nuestro cuerpo:
- Células Madre: Son como "células maestras" que pueden convertirse en muchos tipos de células. Pueden hacer copias de sí mismas o transformarse en células más especializadas. Hay varios tipos según cuántas cosas pueden llegar a ser (totipotentes, pluripotentes, multipotentes).
- Células Progenitoras: Son un paso intermedio. Se dividen muchas veces para crear más células, que luego se especializarán.
- Células Diferenciadas: Son células adultas y especializadas (como una neurona o una célula muscular) que ya no se dividen mucho.
Los tejidos necesitan mantenerse: Esto ocurre gracias a la comunicación entre células, cómo se pegan unas a otras y a la matriz extracelular (una especie de soporte que las células producen).
Las células se comunican: Usan señales químicas para hablar entre sí (a corta o larga distancia). Esta comunicación es vital para que todo funcione bien.
Las células pueden tener diferentes "destinos": Pueden estar dividiéndose, en quiescencia (descansando, sin dividirse temporalmente), senescencia (envejeciendo y cambiando su función) o muriendo (ya sea de forma programada o por accidente).

Parte 2: Cómo se controla la división celular (Ciclo Celular)

El ciclo celular es como un reloj para la división: Las células que se dividen pasan por una serie de pasos ordenados (llamados G1, S, G2 y M) para duplicar su ADN y luego dividirse en dos células hijas.
El ciclo tiene "guardianes" (Checkpoints): Hay puntos de control en el camino. Si la célula detecta un problema (como daño en el ADN o si los cromosomas no están bien alineados), estos guardianes detienen el ciclo para reparar el daño o evitar que la división continúe.
Las "Quinasas y Ciclinas" son los motores: Son proteínas clave que activan los pasos del ciclo. Las ciclinas van y vienen según la fase, y cuando se unen a las quinasas, activan la maquinaria para avanzar.
Punto de Restricción: Hay un momento importante en la fase G1 donde la célula decide si seguir adelante con la división o descansar (quiescencia). Si las señales son buenas, la célula cruza este punto y se compromete a dividirse.
Daño en el ADN: Si el ADN se daña, sensores (como p53) se activan. Estos sensores pueden detener el ciclo (para repararlo), hacer que la célula envejezca (senescencia) o incluso provocar su muerte (apoptosis).
Genes importantes:
- Genes Supresores de Tumores (ej. p53): Son como los frenos del ciclo celular. Si se dañan, la célula puede dividirse sin control, llevando a tumores.
- Proto-oncogenes (ej. factores de crecimiento): Son como el acelerador. Si mutan y se convierten en oncogenes, el acelerador se queda pegado, causando proliferación excesiva.

En resumen, el video explica cómo las células forman tejidos y cómo un sistema complejo de controles moleculares (motores y frenos) asegura que las células se dividan correctamente, evitando errores que podrían llevar a enfermedades.

Claro, te explico lo que menciona el transcript sobre p21, retinoblastoma y su relación con la regulación del ciclo celular y el cáncer:

El transcript detalla cómo estas proteínas actúan como genes supresores de tumores, es decir, tienen la función de frenar el ciclo celular o inducir la muerte celular si algo va mal, lo que ayuda a prevenir el desarrollo de tumores. Cuando estas proteínas están dañadas o no funcionan correctamente (mutaciones con pérdida de función), se pierden estos "frenos" y la célula puede proliferar de forma descontrolada, favoreciendo la aparición de cáncer.

Aquí está el detalle sobre cada una:

p53:
- Rol: Se describe como una proteína central dentro de los genes supresores de tumores.
- Función principal: Ante el daño en el ADN u otros estreses celulares, p53 actúa como un factor de transcripción. Esto significa que induce la expresión de otros genes que participan en la regulación del ciclo.
- Relación con el cáncer: Se menciona explícitamente que p53 está mutado (con pérdida de función) en aproximadamente la mitad de los cánceres humanos. Su mal funcionamiento permite que las células con daños genéticos continúen dividiéndose, lo que lleva al desarrollo de tumores.
- Mecanismo: Cuando el ADN se daña, p53 se estabiliza (normalmente se degrada rápidamente) y se activa. Luego, promueve la transcripción de genes como p21, que inhibirá el ciclo celular. Si el daño no se repara, p53 también puede activar la apoptosis (muerte celular programada).
p21:
- Rol: Es un inhibidor de las quinasas ciclinodependientes (CDKs).
- Mecanismo de acción: El transcript lo describe como un gen supresor de tumores cuya expresión es inducida por p53. p21 se une a los complejos ciclina-CDK (específicamente se menciona su unión a Ciclina E y CDK2), deteniendo el ciclo celular.
- Relación con el cáncer: Se señala que p21 también está "inactivado en muchos cánceres", lo que, al igual que la falla de p53, elimina un freno importante para la proliferación celular descontrolada.
Proteína Retinoblastoma (Rb):
- Rol: Actúa como un inhibidor del ciclo celular.
- Mecanismo de acción: En su forma activa, Rb se une al factor de transcripción E2F, impidiendo que este último active la transcripción de genes necesarios para la entrada en la fase S (como la ciclina E). Cuando Rb es fosforilado por los complejos CDK4/6-Ciclina D (en respuesta a señales de crecimiento), se inactiva, se separa de E2F, y permite que E2F active la transcripción de genes que impulsan la célula hacia la fase S.
- Relación con el cáncer: Se identifica como otro gen supresor de tumores. Las mutaciones que inactivan Rb eliminan esta importante barrera a la progresión del ciclo celular.

En conjunto, estas proteínas (p53, p21, Rb) representan mecanismos cruciales de seguridad en el ciclo celular. Su función es prevenir la proliferación de células con errores genéticos. Cuando fallan, se pierde esta protección, aumentando significativamente el riesgo de desarrollar cáncer. El transcript las agrupa bajo el término "genes supresores de tumores" precisamente por esta función protectora contra el cáncer.