Regulación del ciclo celular

El desarrollo animal desde un cigoto de una sola célula hasta un adulto fértil requiere muchas rondas de división celular. Durante cada división, las células completan una serie ordenada de eventos que colectivamente forman el "ciclo celular". Este ciclo incluye la duplicación precisa del genoma durante la fase de síntesis de ADN (fase S) y segregación de conjuntos completos de cromosomas a cada una de las células hijas en fase M (Figura 1A). El ciclo celular somático también contiene fases "Gap", conocidas como G1, que conecta la finalización de la fase M con la iniciación de la fase S en el siguiente ciclo, y G2, que separa las fases S y M. Dependiendo de las señales ambientales y del desarrollo, las células en G1 pueden temporal o permanentemente abandonar el ciclo celular y entrar en una fase quiescente u ortostática conocida como G0. 

Durante el desarrollo, las variaciones de este típico ciclo de división somático se utilizan para cumplir requisitos específicos (Figura 1B). Estas incluyen ciclos celulares embrionarios rápidos que carecen de las fases G1 y G2, ciclos celulares meióticos que permiten la formación de gametos haploides, y ciclos endorreplicación (o: "endoreplicación") en los cuales las fases S no son seguidas por la mitosis. Estos ciclos celulares variantes forman parte del patrón estereotípico de divisiones celulares durante el desarrollo de C. elegans. 

Las señales externas a la célula y la información intrínseca de la célula determinan conjuntamente si las células entran en un ciclo de división. En general, las señales externas afectan esta decisión solo hasta que las células se comprometen a pasar por todo el ciclo, en un momento en G1 conocido como "START" en levaduras y "punto de restricción" en mamíferos. A partir de ahí, la progresión a través del ciclo celular está controlada intrínsecamente por el mecanismo del ciclo celular. Los componentes básicos de este mecanismo están conservados en todos los eucariotas. 

Los resultados colectivos derivados de estudios en diversos eucariotas han demostrado que la progresión a través del ciclo de división celular está impulsada por la activación y desactivación de quinasas dependientes de ciclina (CDKs), que desencadenan la transición a las fases subsiguientes del ciclo. Las CDK son pequeñas quinasas de proteínas serina/treonina que requieren asociación con un subunidad ciclina para su activación. En levaduras, una sola CDK (p34CDC28 en Saccharomyces cerevisiae y p34cdc2 en Schizosaccharomyces pombe) actúa con diferentes ciclinas para promover la progresión a través de G1, S y G2/M. Los metazoarios, incluidos C. elegans, utilizan no solo una variedad de ciclinas sino también múltiples subunidades catalíticas (Figura 1C). La geminina inhibe la replicación del ADN durante las fases S, G2 y M y que la destrucción de geminina en la transición metafase–anafase permite la replicación en el ciclo celular subsiguiente.