¿Qué son las quinasas dependientes de la ciclina?

Por Hannah Simmons, M.Sc.Revisado por Chloe Barnett, BSc

Las quinasas dependientes de ciclina son un tipo de serina/treonina quinasa que son activadas por las ciclinas para conducir el progreso del ciclo celular.

El ciclo celular consta de 4 etapas, que están estrechamente controladas para asegurar la replicación exacta del ADN y la formación de células hijas. Cada una de estas etapas va acompañada de un aumento de un tipo específico de ciclina.

La quinasa dependiente de ciclina 6 (CDK6) unida al inhibidor ribociclib (vista detallada). Enzima implicada en la regulación del ciclo celular y diana de varios fármacos antitumorales. Representación en 3D. Crédito de la imagen: Molekuul_be /

Estas ciclinas oscilan, aumentando y disminuyendo en diferentes etapas, uniéndose a las CDKs e impulsando el ciclo celular hacia adelante. Las diferencias en cada etapa se deben a un equilibrio entre la expresión génica de cada ciclina y el sistema ubiquitina-proteasoma que las descompone.

Las quinasas dependientes de ciclinas están presentes en niveles constantes a lo largo del ciclo celular, pero sólo son activas en presencia de ciclinas. Una vez unidas a una ciclina, actúan fosforilando muchas proteínas objetivo en residuos de aminoácidos de serina o treonina. Este grupo fosfato actúa para inhibir o activar la proteína diana, funcionando para impulsar el ciclo celular.

Se ha demostrado que hay 12 genes CDK diferentes, pero sólo 5 se utilizan para controlar el ciclo celular. Estos son CDK-1, CDK-2, CDK-3, CDK-4 y CDK-6. Cada una de ellas interactúa con una ciclina diferente en una fase distinta, estimulando varias proteínas diana y asegurando que se lleven a cabo las etapas vitales de cada fase antes de que una célula pase a la siguiente.

Ciclinasas dependientes de ciclina en el ciclo celular

Inicialmente, un estímulo mitogénico conduce a la regulación al alza de la expresión del gen de la ciclina D, que se une a la CDK4. La proteína del retinoblastoma (Rb) suele funcionar para inhibir el factor de transcripción E2F, sin embargo, cuando la ciclina D-CDK4 fosforila la proteína Rb, ésta renuncia a la inhibición del E2F y conduce a la producción de los genes necesarios para entrar en la fase S.

Estos genes incluyen la ciclina E, que se une a la CDK4, impulsando el ciclo celular hacia la fase S. También se produce la ciclina A, que se une a la CDK2 y estimula la replicación del ADN. Por último, la ciclina B se une a la CDK-1 para impulsar el ciclo hacia la fase M, estimulando la mitosis.

Descubrimiento de las quinasas dependientes de ciclinas

Los primeros trabajos realizados en la década de 1980 sobre las CDK se llevaron a cabo mediante pruebas genéticas y bioquímicas en levaduras, que revelaron que las CDK actúan para controlar la progresión del ciclo celular. También demostraron que sólo eran activas con la presencia de ciclinas.

En Saccharomyces cerevisiae se identificó la CDC28, que se unía a las ciclinas y conducía a la célula a través de las distintas transiciones del ciclo celular. A diferencia de las células de mamíferos, estas células de levadura tenían una sola CDK que interactuaba con varias ciclinas.

Control de las quinasas dependientes de ciclinas

A partir de señales externas, se pueden utilizar inhibidores de CDK para bloquear la actividad de la quinasa CDK, impidiendo así que el ciclo celular sea impulsado hacia adelante. Entre ellas se encuentran la familia INK4 y la familia CIP/KIP. Además de los niveles de ciclina, esto proporciona una forma adicional de controlar la actividad de las CDKs.

CDKs y Cáncer

El control sobre las CDKs es extremadamente importante. Si el estrecho control sobre el sistema CDK-ciclina se rompe, entonces las células pueden proliferar sin control. Se ha demostrado que las mutaciones en CDK4 están implicadas en varios tipos de cáncer. La sobreexpresión de CDK6 también se ha implicado en linfomas, melanomas y leucemias. También se ha demostrado que las mutaciones en los inhibidores están implicadas en los cánceres, ya que la pérdida del control de las CDK conduce a la pérdida de la proliferación celular.

Dado que las CDK impulsan el ciclo celular, los inhibidores de las CDK se han sugerido como un posible tratamiento para el cáncer. Actualmente hay numerosos ensayos clínicos en marcha que pretenden comprobar el éxito del uso de estos inhibidores para evitar la replicación celular en las células cancerosas. Sin embargo, dado que las CDK son necesarias para impulsar el ciclo celular en los tejidos no cancerosos, estos fármacos deben diseñarse para que sean selectivos únicamente para las células cancerosas.
- https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/gb4184
- http://www.sinobiological.com/Cyclin-Dependent-Kinase-CDK-a-1303.html
- https://www.tocris.com/pharmacology/cyclin-dependent-protein-kinases
- http://www.plantphysiol.org/content/138/4/2323
- https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/stem-cells-and-cancer/a/cell-cycle-regulators
Lectura adicional
- Todo el contenido de la ciclinadependent Kinase Content
- ¿Qué es la CDK9?
- CDK9 y el cáncer

¿Qué son las quinasas dependientes de la ciclina?

Ciclinasas dependientes de ciclina en el ciclo celular

Descubrimiento de las quinasas dependientes de ciclinas

Control de las quinasas dependientes de ciclinas

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