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!!
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- 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
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o d
a c
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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
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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