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Da levedura aos mamíferos: o processo mágico de ativação genética durante a fase S!
O gerenciamento do ciclo celular é crucial em todos os aspectos da vida, especialmente na fase S (fase de síntese), onde a replicação do DNA é essencial para a reprodução contínua dos organismos. Quando as células fazem a transição da fase G1 para a fase S, o processo deve ser preciso e rápido, pois a replicação precisa dos genes é necessária para o sucesso da divisão celular. O mecanismo de controle para células que entram na fase S não existe apenas em leveduras, mas também foi confirmado em células de mamíferos, o que aprofundou nossa compreensão da biologia celular.
"A fase S é um nó crítico no ciclo celular, quando as células devem estar totalmente preparadas para atingir a replicação genética precisa."
Mecanismo regulador
O início da fase S é controlado pelo ponto de restrição G1, que determina se a célula entra no ciclo celular subsequente. Quando o ambiente celular é adequado, os sinais de crescimento celular promovem o acúmulo de ciclina Cln3, fazendo com que ela forme um complexo com a cinase CDK2 dependente do ciclo celular. Este complexo pode inibir o repressor transcricional Whi5, promovendo assim a expressão dos genes da fase S.
Processo de replicação do DNA"Esse processo cria um ciclo de feedback positivo que, em última análise, reforça o comprometimento da célula com a expressão genética da fase S."
Durante a fase S, o complexo de pré-replicação da célula (pré-RC) é convertido em uma forquilha de replicação ativa, iniciando a replicação do DNA. Esse processo depende da atividade quinase de várias CDKs da fase S, como a Cdc7, e as células devem iniciar esse processo de forma precisa e ordenada. Durante esse processo, a ativação de muitas origens repetidas é controlada, permitindo que a replicação do DNA ajuste sua velocidade de forma flexível em resposta a mudanças no ambiente.
Síntese de histona
Para permitir que o DNA recém-sintetizado seja empacotado em nucléossomos suavemente, histonas básicas (não variantes) são sintetizadas sincronizadamente durante a fase S. No início, o complexo ciclina E-Cdk2 fosforila NPAT, o que promove a transcrição de genes de histona, acelerando assim a coordenação da produção de histona e da síntese de DNA.
"Durante a fase S, o acúmulo de SLBP e a ação do NPAT melhoram muito a eficiência da produção de histona."
Replicação do nucleossomo
Durante o processo de replicação do DNA, novos nucléossomos são formados. O estudo mostrou que esse processo não depende inteiramente de um modelo semiconservador, mas sim ocorre de maneira conservadora. Essa duplicação do nucleossomo garante que as histonas antigas e novas sejam distribuídas adequadamente nas células recém-formadas.
Reconstrução de domínios de cromatina
Após a divisão celular, os cromossomos filhos enfrentam o desafio de restabelecer domínios funcionais de cromatina. A herança de histonas antigas é suficiente para dar suporte à reconstrução precisa de domínios de cromatina em larga escala. No entanto, para genes pequenos, histonas herdadas podem não ser suficientes para transmitir modificações com precisão. Neste momento, a introdução de variantes secundárias de histonas tornou-se uma nova direção para o estudo da estrutura da cromatina.
Ponto de verificação de danos ao DNADurante a fase S, as células verificam continuamente a integridade do seu genoma. Uma vez que o dano ao DNA é detectado, as células iniciam diversas vias de verificação importantes da fase S que impedem a célula de progredir ainda mais no ciclo. Esses pontos de verificação não apenas detectam quebras de fita dupla, mas também coordenam respostas em diferentes estágios do ciclo celular para garantir a estabilidade do genoma.
"Esses mecanismos de ponto de verificação são um meio importante para as células se protegerem, garantindo que elas não se dividam quando ocorrem danos ao DNA."
Com o progresso contínuo da pesquisa em ciências biológicas, nossa compreensão do ciclo celular continuará a se aprofundar. Da ativação genética em leveduras ao mecanismo de replicação de células de mamíferos, esta série de processos demonstra os mistérios da vida que operam com precisão e coordenação na natureza. Por trás dessas regras complexas, não podemos deixar de perguntar: se esses processos são anormais, que impacto isso terá em todo o organismo?
