Biologia dos Tempos Modernos:

A regulação do ciclo celular

e os centríolos.

Filipe Leal Zita Santos UAAAUUUU!

Adoro centríolos!!

Epá, tens de vir ao IGC!! Estou a

assistir a uma aula bué interessante!!

Menu:

- A célula animal e o citoesqueleto

- Ciclo e Divisão celular

- Centríolos, Centrossomas e Cílios/flagelos

- Importância dos Centrossomas na divisão celular

- Organismos Modelo

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As diferenças entre uma célula animal e uma célula

vegetal - recapitulação

O citosqueleto e a sua importância na célula

Filamentos proteicos que conferem rigidez à célula:

Tráfego intracelular

Posicionamento de organelos

Contracção muscular

Movimento do esperma

...

Os diferentes componentes do citosqueleto

Microtúbulos

Actina

Filamentos

intermédios

A coexistência dos três componentes em células

Microtúbulos

Actina

ADN

Microtúbulos

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Células e o seu ciclo de vida: o ciclo celular

O ciclo celular é um processo através do qual uma célula

consegue gerar todas as condições para se multiplicar em duas

novas células idênticas à progenitora (mitose) ou quatro se for o

caso da linha germinal que dá origem aos gâmetas para a

reprodução sexual (meiose).

Constituição do ciclo celular

Constituição do ciclo celular

Constituição do ciclo celular

A dinâmica do ciclo celular em geral

A dinâmica do ciclo celular numa fase em particular: o

exemplo da mitose

A importância da regulação do ciclo celular: checkpoints

Spindle assembly

checkpoint

O Spindle Assembly Checkpoint como exemplo de ponto

de controlo

Consequências de um ciclo celular anormal

A divisão celular é um processo crítico: é necessário a sua ocorrência, mas

um ciclo celular defectivo pode ter consequências extremas, como o

cancro.

Cariótipo normal Cariótipo alterado

Consequências de um ciclo celular defectivo

Divisão normal Divisão defectiva

Andrew Duncan et al 2010

(Godinho et al, 2010)

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Os centríolos vistos ao “vivo” por microscopia electrónica

ADN

Citoesqueleto

Centríolos

Centríolos

Fuso mitótico ADN

Citoesqueleto

Centríolos/

Centrossoma

A dupla identidade dos centríolos

(Paintrand et al, 1992)

Duplicação e Alongamento

dos pro-centríolos Separação dos centrossomas

Formação de centríolos: Coordenação com o ciclo celular

(Cu

nh

a-F

err

eira

I, e

t a

l 2

01

0; H

atc

h E

F, e

t a

l 2

01

0)

Muitas proteínas controlam a formação dos centríolos

(Cunha-Ferreira I, et al 2010)

SAK Asl

SAS6 SAS4

SAS4 POC1

POC5

A dupla identidade dos centríolos

(Bettencourt-Dias & Glover, 2007; Paintrand et al, 1992)

Formação de cílios em coordenação com o ciclo celular

Formação do cílio

primário

Células com cílio primário

(cílios imóveis)

Células multiciliadas

(cílios móveis)

Centríolos/cílios e motilidade celular Pro

pu

lsã

o d

a c

élu

la

Mo

tilid

ad

e e

m c

élu

las

fix

as

Paramecium (organismo unicelular) Espermatozóides de ratinho

Células ependimais (K. Lechtreck)

Qin Liu & Eric A. Pierce

Centríolos/cílios e perceção do ambiente

(Sfakianos, 2007) (Schermer and Benzing)

Cílio primário

- Sentir fluxo de fluidos ou compostos químicos

- Determinar assimetria nos órgãos

- Perceção e transdução da luz em input nervoso

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Centrossoma é ESSENCIAL para a divisão celular?

Plantas Meiose Feminina

Dro

sop

hila

(Cullen CF et al, 2005)

(Kh

od

jak

ov

A , R

ied

er

C L

J, 2

00

1)

Cé

lula

s h

um

an

as

Nucleação de microtúbulos, com ou sem centrossomas???

No mesmo organismo existem mecanismos de nucleação de

microtúbulos dependentes e não dependentes de centrossomas

(Re

bo

llo

et

al, 2

00

4)

Nucleação de microtúbulos a partir do DNA

(Din

arin

a e

t a

l, 2

00

9 )

Esferas de cromatina e tubulina são suficientes para formar

um fuso mitótico em extratos de ovos de Xenopus!!!

Formação do fuso mitótico com participação dos

centrossomas e dos cromossomas

(Walczak and Heald, 2008)

Centrossomas e divisões celulares assimétricas

Embrião de C. elegans Neuroblastos de Drosophila

(Gonczy, 2008; Cheeks et al 2004)

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Organismos modelo

Permitem desvendar os mecanismos moleculares e

celulares…

A mosca da fruta: Drosophila melanogaster

Thomas Hunt Morgan, 1900 Geneticamente manipulável

Tempo de geração reduzido

Fácil de manter em laboratório

Diferentes sistemas úteis no

estudo do ciclo celular

O que podemos aprender com Drosophila...

Drosophila sob o

efeito de cocaína

Agressividade em

Drosophila

Serão as descobertas feitas em mosca relevantes para

os humanos?

2000- Late 80s-90s Late 90s-

Polo e Aurora –

enzimas

mitóticas

essenciais (David Glover’s lab)

Estas enzimas

estão sobre

expressas em

diversos tumores

Desenvolvimento de inibidores:

Polo – Fase 1 de

ensaios clínicos

Aurora - desenvolvimento pré-

clínico (Astra-

Zeneca AZD1152)

Enzimas presentes em mosca estão igualmente presentes em humanos (Manning et al, 2002)

YIP & Installation Grant & Fellowships

Mónica Bettencourt Dias group

Observação: Centríolos e flagelos são importantes para a motilidade do esperma. A

proteína BLD10 é essencial para a construção do flagelo do esperma. Mutantes de

mosca da fruta que não contêm esta proteína tem flagelos sem o par de

microtúbulos central que é essencial para a motilidade.

Pergunta: Qual é a função da proteína BLD10 na construção do flagelo?

Hipótese: Uma vez que o flagelo é composto por microtúbulos, a BLD10 pode estar

envolvida na formação destes microtúbulos.

O meu projeto de investigação

Resultados: A BLD10 tem a capacidade de ligar-se e estabilizar microtúbulos.

Conclusão: Durante a formação do esperma, a BLD10 tem uma função essencial

ligando-se e estabilizando o par central de microtúbulos.

O meu projeto de investigação

Observação: a formação de centríolos é um processo muito regulado. Sabemos que

existe uma proteína essencial para a sua duplicação, denominada SAK/PLK4. Na sua

ausência não se formam centríolos e se estiver a mais formam-se demasiados.

Pergunta: Podemos utilizar os ovos de sapo como sistema para perceber melhor as

funções desta enzima?

Hipótese: nos ovos de sapo, a SAK/PLK4 tem a capacidade de formar centríolos como

noutros sistemas já descritos.

O meu projeto de investigação

O meu projeto de investigação: Resultados

Microtúbulos

Microtúbulos

O meu projeto de investigação: Resultados

1 um 1 um

Controlo

Amostra

O meu projeto de investigação: Resultados

Artigo de investigação Artigo de revisão

Artigos científicos

Objetivos:

- qual o tema de estudo da investigação;

- como foi conduzida a investigação;

- quais as principais descobertas e a sua contextualização na área

Summary

Introduction Discussion

Results

Material

and Methods

?

Artigos científicos – Journal Club

Mutantes de SAS4

Descoordenação (cílios sensoriais)

Esterilidade masculina (flagelos)

Defeitos nas divisões

assimétricas