Ciclo cellulare - biologia cellulare

Il ciclo cellulare è un percorso compiuto, ciclicamente, dalla maggior parte delle cellule, siano esse di natura procariotica o eucariotica.

Tipi cellulari e divisioni

Cellule a mitosi bloccata	Globuli rossi, Neuroni, Fibrocellule muscolari;
Cellule quiescenti	Epatociti;
Cellule con continua mitosi	Spermatogoni, Cellule dell'epitelio, cellule del lume dello stomaco;

È da comprendere che non tutte le cellule si dividono giacché alcune, dopo una iniziale specializzazione, non operano più alcun processo di divisione. È il caso dei neuroni, che dopo la stabilizzazione a cellule definitive del sistema nervoso, non operano più alcun processo di divisione. Altre cellule, invece, permangono in uno stato di quiescenza e si dividono soltanto a seguito di particolari segnali, o condizioni. Una terza, e ultima, categoria cellulare opera ripetute e continue mitosi.

Ciclo cellulare negli eucarioti

Negli eucarioti pluricellulari, il ciclo cellulare si suddivide in fase M e interfase. Il processo di divisione cellulare è molto complesso ed è differente da cellula a cellula, sia per quanto concerne il tempo di completamento, sia per la caratterizzazione di ogni singolo step all'interno del ciclo cellulare. L'interfase, in cellule umane, dura circa un'ora e la fase M può compiersi in un arco di tempo variabile da qualche ora a interi mesi.

Fasi del ciclo cellulare eucariotico

Fase M	Mitosi e citodieresi
Interfase	Fase G1, Fase G0, fase S e fase G2

Mitosi

Nella mitosi la cellula si organizza per la divisione del DNA e la successiva divisione del citoplasma. È una fase relativamente veloce, durante la quale si formano numerose metastrutture, in altre parole formazioni utilizzate con l'esclusivo scopo di coadiuvare il processo mitotico, per essere, successivamente, disassemblate. Un esempio di metastruttura è il fuso mitotico. La mitosi accompagna la successiva citodieresi, che rappresenta la divisione della cellula, del citoplasma e di parte degli organelli, iniziata da un solco a livello della membrana cellulare.

Interfase

Con il termine interfase si tiene conto del periodo del ciclo cellulare di crescita, di biosintesintesi degli organelli e, solitamente, di aumento del metabolismo. L'interfase è la via preparatoria a una successiva mitosi anche se, in questo frangente della vita cellulare esiste un marcato controllo del ciclo cellulare, il cui scopo è quello di controllare l'effettivo svolgimento di ogni processo, per "scartare", avviandole verso l'apoptosi le potenziali cellule malformate o difettive.

Regolazione del ciclo cellulare

La regolazione del ciclo cellulare è un evento complesso che è coadiuvato da uno specifico set di enzimi di natura chinasica, chiamate chinasi ciclina-dipendenti oppure fattori di promozione della maturazione (MFP), e di proteine regolatrici, chiamate globalmente cicline. Una ciclina è una molecola aspecifica che può legarsi con differenti enzimi chinasici ciclina-dipendente determinando, di conseguenza, una attivazione non specifica.

Cicline

Le cicline prendono questo nome dall'osservazione quantitativa nei vari periodi del ciclo cellulare. L'aliquota di cicline presenti nella cellula aumenta, e diminuisce, proporzionalmente al ciclo cellulare, con il picco nella fase di mitosi. La ciclina coadiuva l'attivazione delle chinasi ciclina-dipendenti, conosciute anche con l'acronimo CDK. Le CDK, in ragione dell'attività chinasica, possono fosforilare altre proteine in un meccanismo a cascata.

L'aggancio della ciclina alla proteina chinasi-ciclina dipendente non attiva del tutto il complesso chinasi-ciclina. Questo poiché esistono due residui, rispettivamente tirosina-161 e tirosina-15 che vengono fosforilati a seguito dell'unione tra ciclina e chinasi. La fosforilazione dei due residui, seppur con la presenza della ciclina legata, rende debole l'attività chinasica. Un enzima, appartenente alla classe delle fosfatasi, rimuove il radicale fosforico legato alla tirosina-15 e, a seguito di ciò, la chinasi è pienamente attiva. La defosforilazione del secondo residuo di tirosina-161 inattiva la chinasi e porta al distacco della ciclina che verrà degradata.

Approfondimenti

• Controllo del ciclo cellulare;
• Cicline;
• p53;