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El ciclo celular y el cáncer
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OpenStax College Based on Cancer and the Cell Cycle† by OpenStax College This work is produced by OpenStax-CNX and licensed under the Creative Commons Attribution License 4.0‡
Abstract Al nal de esta sección serás capaz de: • Explicar cómo se origina el cáncer por la división celular no controlada. • Entender cómo los preoncogenes son células con genes normales que cuando mutan se convierten en oncogenes. • Describir cómo funcionan los supresores tumorales para detener el ciclo celular hasta que ciertos procesos se completen. • Explicar cómo mutan los supresores tumorales que ocasionan cáncer.
El cáncer es el nombre colectivo que se le da a diferentes enfermedades originadas por un mecanismo común: la división celular sin control. A pesar de los niveles de redundancia y superposición de los métodos de control en el ciclo celular, pueden existir errores. La replicación correcta del ADN, durante la fase S, es uno de los procesos críticos que la célula cuida con los mecanismos de supervisión en los puntos de control del ciclo celular. Aun cuando todos los controles del ciclo celular estén funcionando correctamente existe la posibilidad de que haya errores en la replicación (mutaciones), y de que estos se transmitan a las células hijas. Si alguno de estos cambios en la secuencia de nucleótidos del ADN se presenta en un gen, se origina una mutación genética. Todos los tipos de cáncer comienzan con una mutación genética que produce una proteína defectuosa, que a su vez participa en los procesos de reproducción celular. El cambio producido en la célula, como resultado de la proteína defectuosa, puede ser muy pequeño; sin embargo, aun pequeños errores pueden ocasionar fallas subsecuentes que se presenten más fácilmente. Los errores que no se corrigen pueden pasar una y otra vez de células parentales a células hijas y acumularse en cada generación de células, produciendo proteínas no funcionales originadas a partir de ADN dañado. Eventualmente, la velocidad del ciclo celular se acelera conforme disminuye la efectividad de los mecanismos de control y reparación; el crecimiento sin control de las células mutadas supera el crecimiento de las células normales en la zona, lo que produce un tumor.
1 Los protooncogenes Los protooncogenes son genes que codi can para los reguladores positivos del ciclo celular, son genes normales que se convierten en oncogenes (genes que hacen que una célula se vuelva cancerosa) como ∗ Version
1.3: Jun 26, 2015 7:58 pm -0500
† http://cnx.org/content/m45462/1.3/ ‡ http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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resultado de una mutación. Piensa en lo que podría pasarle al ciclo celular de una célula que acaba de adquirir un oncogén: la mayoría de las veces se alteraría la secuencia de ADN y produciría una proteína menos funcional o no funcional. El resultado sería perjudicial para la célula y sería altamente probable que evitara que la célula terminara su ciclo celular; sin embargo, el organismo no se vería afectado, ya que la mutación no avanzaría. Si una célula no es capaz de reproducirse, la mutación no se propagará y el daño será mínimo, pero ocasionalmente, una mutación ocasiona un cambio que incrementa la actividad de un regulador positivo; por ejemplo, una mutación que permite activar las Cdk (quinasas dependientes de ciclinas, por sus siglas en inglés, encargadas de regular el ciclo celular) antes de que deban activarse "empuja" el ciclo celular más allá del punto de control, evitando que se cumplan todas las condiciones requeridas. Si las células hijas resultantes están demasiado dañadas como para dividirse, entonces la mutación no se propagará y no causará daño al organismo, pero si una célula hija atípica es capaz de dividirse, las siguientes generaciones de células tenderán a acumular más mutaciones, algunas de las cuales podrán producir aún más mutaciones (algunas de éstas posiblemente en otros genes que también estén involucrados en la regulación del ciclo celular). El Cdk es sólo un ejemplo de muchos de los genes que pueden considerarse protooncogenes; además de las proteínas reguladoras del ciclo celular, cualquier proteína que in uya en el ciclo celular puede alterarse de tal forma que se anulen los puntos de control del ciclo celular. Una vez que se ha alterado un protooncogén, de tal forma que se incremente la velocidad del ciclo celular, éste se convierte en un oncogén.
2 Genes supresores tumorales Al igual que los oncogenes, también se ha descubierto una serie de proteínas que son reguladoras negativas del ciclo celular en células que se han vuelto cancerosas. Los genes supresores tumorales son genes que codi can para proteínas que son reguladoras negativas; son un tipo de regulador que, cuando se activan, pueden evitar que la célula lleve a cabo una división sin control. El gen supresor tumoral que mejor se conoce es la proteína del retinoblastoma o RB1 (p53 y p21), cuya función es parar el desarrollo del ciclo celular hasta que se completen ciertos procesos. Una célula que posee un gen regulador negativo con alguna mutación no podrá interrumpir el ciclo celular si se presenta un problema. En más de la mitad de células tumorales humanas se ha identi cado el gen p53 mutado; en realidad este descubrimiento no es tan sorprendente, debido al papel que este gen tiene en el punto de control G1. La proteína p53 activa otros genes cuyos productos detienen el ciclo celular (dando tiempo a la reparación del ADN), al mismo tiempo que activa genes que llevan a cabo dicha reparación, o cuando el daño no puede ser reparado activa genes que inician la muerte celular. Cuando el gen p53 está dañado puede hacer que la célula se comporte como si no hubiera mutación alguna (Figure 1), por lo que la célula puede continuar con la división, propagando la mutación a las células hijas y facilitando la acumulación de nuevas mutaciones; además, la versión dañada de p53, encontrada en células cancerosas, no puede desencadenar la muerte celular.
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Figure 1: (a) La función de p53 es detectar daños en el ADN; en caso de encontrar alguno el p53 desencadena los mecanismos de reparación; si la reparación no es exitosa, p53 da la señal de apoptosis. (b) Una célula con una proteína p53 anormal no puede reparar al ADN dañado ni dar la señal de apoptosis. Las células con p53 dañado se pueden convertir en células cancerosas. (crédito: modi cación del trabajo de Thierry Soussi)
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Haz clic en la siguiente liga y ve la animación de cómo el cáncer se origina a partir de errores en el ciclo celular: http://openstaxcollege.org/l/cancer21
3 Resumen de la Sección El cáncer es el resultado de una división celular que no ha sido inspeccionada, debido a que los mecanismos reguladores del ciclo celular están dañados. La pérdida de control comienza con un cambio en la secuencia de ADN de un gen que codi ca para una de las moléculas reguladoras; las instrucciones equívocas provocan que una proteína funcione de forma incorrecta. Cualquier alteración en el sistema de monitoreo puede permitir que otros errores se transmitan a las células hijas. Cada división celular sucesiva dará lugar a células hijas con más errores acumulados, de tal forma que después de cierto tiempo todos los puntos de control se vuelven no funcionales y rápidamente las células dañadas superan a las células normales, dando lugar a crecimientos tumorales. 1 http://openstaxcollege.org/l/cancer2
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4 PREGUNTAS DE REVISIÓN Exercise 1
(Solution on p. 6.)
Son cambios en los nucleótidos en un segmento del ADN que codi ca para una proteína: a. b. c. d.
protooncogenes genes supresores tumorales gen con mutaciones reguladores negativos
Exercise 2
(Solution on p. 6.)
Un gen que codi ca para un regulador positivo del ciclo celular se llama _________________. a. b. c. d.
inhibidor de quinasas gen supresor tumoral protooncogén oncogén
5 PREGUNTAS DE PENSAMIENTO CRÍTICO Exercise 3
(Solution on p. 6.)
Exercise 4
(Solution on p. 6.)
Enuncia los pasos que ocasionan que una célula se vuelva cancerosa. Explica las diferencias entre un protooncogén y un gen supresor tumoral.
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Solutions to Exercises in this Module to Exercise (p. 5)
C
to Exercise (p. 5)
C
to Exercise (p. 5)
Si uno de los genes que elabora proteínas reguladoras sufre alguna mutación, puede producir reguladores del ciclo celular con malformaciones y muy posiblemente no funcionales. Esto incrementa la probabilidad de que permanezcan más mutaciones sin reparar en la célula. Cada generación subsecuente de células tendrá más daños, por lo que el ciclo celular puede acelerarse como resultado de la pérdida de las proteínas de control funcional. Además, las células pueden perder la capacidad de autodestruirse.
to Exercise (p. 5)
Un protooncogén es un segmento de ADN que codi ca para uno de los reguladores positivos del ciclo celular; si este gen sufre alguna mutación que lo haga hiperactivo, entonces se considera un oncogén. Un gen supresosr de tumores es un segmento de ADN que codi ca para uno de los reguladores negativos del ciclo celular; si este gen sufre una mutación a un forma hipoactiva, el ciclo celular continuará sin ninguna regulación.
Glossary De nition 1: oncogen
producto de la mutación de un protooncogen, el cual permite la progresión descontrolada del ciclo celular, o la reproducción descontrolada de la célula
De nition 2: protooncogen
gen normal que controla la división celular y regula el ciclo celular; el protooncogen se puede convertir en un oncogen si sufre alguna mutación
De nition 3: gen supresor tumoral
gen que codi ca para la regulación de las proteínas que previenen que la célula lleve a cabo una división descontrolada
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