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6.3: El cáncer y el ciclo celular

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    El cáncer es un nombre colectivo para muchas enfermedades diferentes causadas por un mecanismo común: la división celular incontrolada. A pesar de los niveles de redundancia y solapamiento del control del ciclo celular, se producen errores. Uno de los procesos críticos monitoreados por el mecanismo de vigilancia del punto de control del ciclo celular es la replicación adecuada del ADN durante la fase S. Incluso cuando todos los controles del ciclo celular son completamente funcionales, un pequeño porcentaje de errores de replicación (mutaciones) se transmitirán a las células hijas. Si uno de estos cambios en la secuencia de nucleótidos del ADN ocurre dentro de un gen, se produce una mutación génica. Todos los cánceres comienzan cuando una mutación génica da lugar a una proteína defectuosa que participa en el proceso de reproducción celular. El cambio en la célula que resulta de la proteína malformada puede ser menor. Incluso errores menores, sin embargo, pueden permitir que los errores posteriores ocurran más fácilmente. Una y otra vez, los pequeños errores no corregidos se pasan de la célula parental a las células hijas y se acumulan a medida que cada generación de células produce más proteínas no funcionales a partir del daño del ADN no corregido. Finalmente, el ritmo del ciclo celular se acelera a medida que disminuye la efectividad de los mecanismos de control y reparación. El crecimiento incontrolado de las células mutadas supera al crecimiento de las células normales en el área, y puede resultar un tumor.

    Proto-oncogenes

    Los genes que codifican para los reguladores positivos del ciclo celular se denominan proto-oncogenes. Los protooncogenes son genes normales que, cuando mutan, se convierten en oncogenes, genes que hacen que una célula se vuelva cancerosa. Considere lo que podría suceder con el ciclo celular en una célula con un oncogén recientemente adquirido. En la mayoría de los casos, la alteración de la secuencia de ADN dará como resultado una proteína menos funcional (o no funcional). El resultado es perjudicial para la célula y probablemente evitará que la célula complete el ciclo celular; sin embargo, el organismo no se ve perjudicado porque la mutación no se llevará adelante. Si una célula no puede reproducirse, la mutación no se propaga y el daño es mínimo. Ocasionalmente, sin embargo, una mutación génica provoca un cambio que incrementa la actividad de un regulador positivo. Por ejemplo, una mutación que permita que Cdk, una proteína involucrada en la regulación del ciclo celular, se active antes de que deba ser, podría empujar el ciclo celular más allá de un punto de control antes de que se cumplan todas las condiciones requeridas. Si las células hijas resultantes están demasiado dañadas para emprender nuevas divisiones celulares, la mutación no se propagaría y no llegaría ningún daño al organismo. Sin embargo, si las células hijas atípicas son capaces de dividirse aún más, la generación posterior de células probablemente acumulará aún más mutaciones, algunas posiblemente en genes adicionales que regulan el ciclo celular.

    El ejemplo de Cdk es sólo uno de los muchos genes que se consideran proto-oncogenes. Además de las proteínas reguladoras del ciclo celular, cualquier proteína que influya en el ciclo puede alterarse de tal manera que invalide los puntos de control del ciclo celular. Una vez que un protooncogén ha sido alterado de tal manera que hay un aumento en la velocidad del ciclo celular, entonces se le llama oncogén.

    Genes supresores de tumores

    Al igual que los protooncogenes, muchas de las proteínas reguladoras negativas del ciclo celular se descubrieron en células que se habían vuelto cancerosas. Los genes supresores de tumores son genes que codifican las proteínas reguladoras negativas, el tipo de regulador que, cuando se activa, puede evitar que la célula sufra una división incontrolada. La función colectiva de las proteínas del gen supresor tumoral mejor entendidas, la proteína retinoblastoma (RB1), p53 y p21, es poner un obstáculo para el progreso del ciclo celular hasta que se completen ciertos eventos. Una célula que porta una forma mutada de un regulador negativo podría no ser capaz de detener el ciclo celular si hay un problema.

    Los genes p53 mutados se han identificado en más de la mitad de todas las células tumorales humanas. Este descubrimiento no es sorprendente a la luz de los múltiples roles que juega la proteína p53 en el punto de control G 1. La proteína p53 activa otros genes cuyos productos detienen el ciclo celular (dando tiempo para la reparación del ADN), activa genes cuyos productos participan en la reparación del ADN, o activa genes que inician la muerte celular cuando no se puede reparar el daño del ADN. Un gen p53 dañado puede dar como resultado que la célula se comporte como si no hubiera mutaciones (Figura\(\PageIndex{1}\)). Esto permite que las células se dividan, propagando la mutación en células hijas y permitiendo la acumulación de nuevas mutaciones. Además, la versión dañada de p53 que se encuentra en las células cancerosas no puede desencadenar la muerte celular.

    Esta ilustración muestra la regulación del ciclo celular por p53. La proteína p53 normalmente detiene el ciclo celular en respuesta al daño del ADN, anomalías del ciclo celular o hipoxia. Una vez reparado el daño, el ciclo celular se reinicia. Si el daño no se puede reparar, se produce apoptosis (muerte celular programada). La p53 mutada no detiene el ciclo celular en respuesta al daño celular. Como resultado, el ciclo celular continúa y la célula puede volverse cancerosa.
    Figura\(\PageIndex{1}\): (a) El papel de p53 es monitorear el ADN. Si se detecta daño, p53 desencadena mecanismos de reparación. Si las reparaciones no tienen éxito, p53 señala apoptosis. (b) Una célula con una proteína p53 anormal no puede reparar el ADN dañado y no puede señalar apoptosis. Las células con p53 anormal pueden volverse cancerosas. (crédito: modificación de obra de Thierry Soussi)

    CONCEPT EN ACCIÓN

    Vaya a este sitio web para ver una animación de cómo el cáncer resulta de errores en el ciclo celular.

    Resumen

    El cáncer es el resultado de una división celular no controlada causada por una ruptura de los mecanismos que regulan el ciclo celular. La pérdida de control comienza con un cambio en la secuencia de ADN de un gen que codifica para una de las moléculas reguladoras. Las instrucciones defectuosas conducen a una proteína que no funciona como debería. Cualquier interrupción del sistema de monitoreo puede permitir que otros errores se transmitan a las celdas hijas. Cada división celular sucesiva dará lugar a células hijas con aún más daño acumulado. Eventualmente, todos los puntos de control se vuelven infuncionales y las células que se reproducen rápidamente desplacan a las células normales, lo que resulta en un crecimiento tumoral.

    Glosario

    oncogén
    una versión mutada de un protooncogén, que permite una progresión incontrolada del ciclo celular, o reproducción celular incontrolada
    protooncogén
    un gen normal que controla la división celular regulando el ciclo celular que se convierte en oncogén si está mutado
    gen supresor de tumores
    un gen que codifica proteínas reguladoras que impiden que la célula sufra una división incontrolada

    Colaboradores y Atribuciones


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