Il ciclo cellulare è il meccanismo essenziale con cui tutti gli organismi viventi si riproducono: una cellula duplica il suo contenuto e si divide in due. Quindi il compito fondamentale del ciclo cellulare è la duplicazione del DNA e la distribuzione precisa delle due copie in due cellule figlie geneticamente identiche. Si può dividere il ciclo cellulare di una cellula eucariotica in quattro fasi:
– fase M = mitosi, cioè divisione del nucleo della cellula, e citochinesi, cioè divisione della cellula in due cellule figlie
– fase S = sintesi, cioè la cellula replica il suo DNA nucleare
– fase G1 = intervallo compreso tra il completamento della fase M e l’inizio della fase S
– fase G2 = intervallo tra la fine della fase S e l’inizio della fase M
Durante le fasi G la cellula effettua un monitoraggio dell’ambiente interno ed esterno per accertarsi che le condizione siano adatte prima di impegnarsi nel pesante compito della fase S e della mitosi: quindi in particolari punti G1 e G2 la cellula decide se procedere alla fase successiva o attendere, lasciando altro tempo per i preparativi.
Il ciclo cellulare presenta un sistema di controllo che decide se superare o meno certi punti di controllo: in G1 la cellula deve avere conferma che l’ambiente sia favorevole alla proliferazione cellulare e che il DNA sia in buone condizioni, prima di imbarcarsi nella fase S; in G2 si controlla se la cellula possa entrare in mitosi, ma ciò non avviene finché la cellula stessa non ha riparato eventuali danni al DNA e non ha completato la sua replicazione. Esiste, inoltre, un punto G0 in cui la cellula entra in uno stato di quiescenza (per esempio le cellule nervose e quelle del muscolo scheletrico restano in G0 per tutta la vita di un individuo).
Il sistema di controllo del ciclo cellulare si basa su protein chinasi ad attivazione periodica: le protein chinasi vengono attivate solo in momenti ben definiti del ciclo, per essere disattivate subito dopo. L’accensione e lo spegnimento di queste chinasi è in parte compito di un gruppo di componenti proteici del sistema di controllo, le cicline. Le cicline legandosi alle chinasi le rendono attive e, per questo motivo, nell’ambito del sistema di controllo si parla di protein chinasi ciclina-dipendenti o Cdk. Le cicline devono il loro nome al fatto che la loro concentrazione varia periodicamente nel corso del ciclo cellulare.
La ciclina che contribuisce a spingere la cellula in fase M si chiama ciclina M e il complesso attivo che forma con la sua Cdk si chiama M-Cdk. La sintesi della ciclina M inizia subito dopo la divisione cellulare, rimanendo poi costante per tutta l’interfase. La ciclina così si accumula, salendo di concentrazione, e partecipa a determinare il momento della mitosi; la sua eliminazione rapida promuove l’uscita dalla mitosi: distrutta la ciclina, le Cdk si disattivano. Importante è il complesso promotore dell’anafase (APC) che induce la degradazione della ciclina M.
