Punto de control de la mitosis
Un único error que dé lugar a células con más o menos cromosomas de los que deber tener (una situación denominada aneuploidía), puede conducir en el mejor de los casos a la muerte celular, o bien producir resultados fenotípicos problemáticos: Los mecanismos que verifican que se cumplen los requisitos necesarios para pasar a la fase siguiente del ciclo celular se denominan puntos de control (checkpoints).
A través del ciclo celular, existen diferentes puntos de control.
Para asegurar que la segregación cromosómica tiene lugar correctamente, las células han desarrollado un mecanismo preciso y complejo.
En primer lugar, las células deben coordinar la duplicación del centrosoma con la replicación del ADN, y un fallo en esta coordinación producirá inevitablemente la formación de husos monopolares o multipolares, que generalmente provocarán una segregación cromosómica anormal,[2] dado que en este caso, los cromosomas no se distribuirán de forma equilibrada entre las células hijas.
A medida que progresa la mitosis, ambos centrosomas se separan para establecer el huso mitótico.
Cada cromátida presenta una región especial, el centrómero, sobre la que se ensambla una estructura proteica denominada cinetocoro, capaz de estabilizar microtúbulos.
La orientación merotélica (que se caracteriza por no presentar tensión entre cinetocoros hermanos) es frecuente al inicio de mitosis, pero la proteína Aurora B (una kinasa conservada desde levaduras hasta vertebrados) detecta y elimina este tipo de anclaje.
[9][10] La maquinaria celular que provoca la degradación de las proteínas que mantienen unidas las cromátidas hermanas (las cohesinas; ver la sección Cohesión de cromátidas hermanas durante mitosis) se activa sólo cuando todos los cromosomas se encuentran alineados en la placa metafásica, disparando la entrada en anafase.
De esta manera se asegura que ningún cromosoma se queda completo en una de las células hijas, lo que daría lugar a una célula aneuploide.
El mecanismo que detecta que se ha formado correctamente un huso mitótico, que todos los cromosomas están asociados a dicho huso de manera bipolar, y que todos ellos se encuentran alineados en la placa metafásica es el denominado punto de control de la mitosis o también punto de control del ensamblaje del huso, abreviado SAC por sus siglas en inglés (Spindle Assembly Checkpoint).
[11] Esta observación y otras similares sugerían que existe un mecanismo de control en la transición metafase-anafase.
Basándose en el hecho de que utilizando drogas como nocodazol y colchicina se produce un desensamblaje del huso que ocasiona un bloqueo del ciclo celular en metafase (véase la revisión de Rieder y Palazzo en 1992[12]), el mecanismo de control se denominó punto de control del ensamblaje del huso (Spindle Assembly Checkpoint o SAC).
[21] Basándose en sus propias observaciones, Zirkle[11] fue el primero en proponer que “alguna (…) sustancia, necesaria para que la célula prosiga hacia anafase, aparece algunos minutos después de C (momento de la llegada del último cromosoma a la placa metafásica), o de que ocurra un cambio drástico en las condiciones en el citoplasma justo en el momento C o poco después de C”, sugiriendo que tal función reside en cinetocoros no enganchados al huso.
McIntosh extendió esta propuesta, sugiriendo que una enzima sensible a la tensión localizada en los centrómeros produce un inhibidor de la entrada en anafase cuando los dos cinetocoros hermanos no están bajo tensión bipolar.
[23] Sin embargo, el suceso primario asociado con el anclaje del cinetocoro al huso, que desactiva la señal inhibidora y libera la parada en metafase, podría ser o bien la adquisición de microtúbulos por el cinetocoro (como proponían Rieder y colaboradores en 1995[23]), o bien la tensión que estabiliza el anclaje de los microtúbulos a los cinetocoros (como sugerían los experimentos realizados en el laboratorio de Nicklas[24]).
Estudios posteriores en células que contenían dos husos mitóticos independientes en un único citoplasma mostraron que el inhibidor de la transición metafase-anafase se produce por los cinetocoros no anclados al huso y no se difunde libremente en el citoplasma.
[25] Sin embargo, en el mismo estudio se mostraba que una vez que la transición de metafase a anafase se ha iniciado en una parte de la célula, esta información se extiende a través de todo el citoplasma, y puede superar la señal de “espera para entrar en anafase” asociada a un segundo huso que contenga cinetocoros sin anclar.
[36] También se ha detectado que otros componentes del complejo ORC (como orc5 en S. pombe) intervienen en cohesión.
[54] La progresión a través del ciclo celular requiere la activación sucesiva de diferentes kinasas dependientes de ciclinas (cyclin-dependent kinases o CDKs), que se regulan mediante la asociación transitoria con subunidades reguladoras (las ciclinas), la unión de polipéptidos inhibidores y fosforilaciones reversibles.
[66] Por otro lado, en S. cerevisiae el orden correcto de los sucesos mitóticos tardíos se establece en parte mediante mecanismos que aseguran que Cdh1 se activa después de Cdc20.
El grupo de Hoyt aisló cepas mutantes que morían en respuesta al tratamiento, ya que no se detenían en el ciclo celular, como era el caso de las cepas tipo salvaje.
Las cepas mutantes de ambos estudios, denominadas “gemación desinhibida por benzimidazol” (budding uninhibited by benzimidazole, Bub1, Bub2, Bub3) las del primer estudio y “deficientes en detención de mitosis” (mitotic arrest deficient, Mad1, Mad2, Mad3) las del segundo, formaban microtúbulos normalmente y podían ensamblar un huso, lo cual indicaba que la sensibilidad al tratamiento no se debía a la presencia de un problema estructural, sino más bien a un defecto en un mecanismo de regulación.
[80] Por otro lado, en vertebrados el punto de control de la mitosis es más complejo que en S. cerevisiae, probablemente debido a que la estructura mitótica presenta más componentes: mientras que en levaduras se ancla un único microtúbulo por cinetocoro, en vertebrados a un único cinetocoro se anclan alrededor de veinte microtúbulos.
