Fase G2 do Ciclo Celular

A fase G2, também conhecida como fase de lacuna 2 ou fase de crescimento 2, representa a terceira e última subfase da interfase no ciclo celular. Esta etapa ocorre imediatamente após a conclusão da fase S, na qual o DNA da célula foi replicado, e precede diretamente o início da mitose (fase M). A fase G2 termina com o início da prófase, momento em que a cromatina celular se condensa para formar os cromossomos.

Características e Função da Fase G2

A fase G2 é caracterizada por um período de crescimento celular rápido e intensa síntese proteica. O objetivo principal desta fase é preparar a célula para a divisão mitótica. Embora seja fundamental para a maioria dos organismos, a fase G2 não é estritamente necessária para todos os tipos celulares; por exemplo, embriões jovens de Xenopus e certas linhagens de células cancerígenas podem transitar diretamente da replicação do DNA para a mitose.

Uma das hipóteses científicas sugere que o crescimento durante a fase G2 serve como um mecanismo de controle do tamanho celular. Em leveduras de fissão (Schizosaccharomyces pombe), esse controle é mediado pela regulação espacial da atividade da quinase Wee1 através da proteína Cdr2. Embora a Wee1 seja um regulador negativo conservado da entrada na mitose, um mecanismo universal de controle de tamanho celular na fase G2 ainda não foi totalmente elucidado para todos os eucariotos.

Reparo de DNA por Recombinação Homóloga

Durante a fase S, a replicação do DNA gera duas cromátides irmãs quase idênticas. Se ocorrerem quebras de fita dupla no DNA após a replicação ou durante a própria fase G2, a célula pode realizar o reparo antes da divisão celular. Nesse contexto, a fase G2 é crucial, pois permite que a célula utilize a cromátide irmã intacta como molde para o reparo via recombinação homóloga, garantindo a integridade genômica antes da mitose.

Regulação Bioquímica e Entrada na Mitose

A transição da fase G2 para a mitose é determinada por um limiar de atividade do complexo Ciclina B1/CDK1, também denominado Fator de Promoção da Maturação (MPF - Maturation Promoting Factor). A ativação deste complexo desencadeia processos irreversíveis da mitose precoce, como a separação dos centrossomos, a desintegração do envelope nuclear e a montagem do fuso mitótico.

Síntese e Degradação da Ciclina B1

Os níveis de Ciclina B1 são mantidos baixos durante as fases G1 e S pelo complexo promotor da anafase (APC), uma ubiquitina ligase E3 que marca a proteína para proteólise. A transcrição da Ciclina B1 inicia-se ao final da fase S, estimulada pela fosforilação de fatores de transcrição como NF-Y, FoxM1 e B-Myb por complexos ciclina-CDK de fases anteriores.

Controle da Atividade Ciclina B1/CDK1

Embora os níveis de Ciclina B1 aumentem durante a fase G2, o complexo Ciclina B1-CDK1 permanece inativo inicialmente devido à fosforilação inibitória realizada pelas quinases Wee1 e Myt1. A Wee1 atua principalmente no núcleo sobre o resíduo Tyr15, enquanto a Myt1 localiza-se na superfície externa do retículo endoplasmático e atua predominantemente no resíduo Thr14.

Para ativar o complexo, as fosfatases da família Cdc25 removem esses fosfatos inibitórios, convertendo o complexo em sua forma ativa (MPF). Esse processo é regulado por ciclos de retroalimentação:

• Retroalimentação Positiva: O CDK1 ativo fosforila e ativa a Cdc25, acelerando a própria ativação do complexo.
• Retroalimentação Negativa Dupla: O CDK1 ativo fosforila e inibe a Wee1, removendo o freio da entrada mitótica.

Biestabilidade e Ativação tipo "Interruptor"

Esses loops de retroalimentação criam um sistema de biestabilidade histerética. Isso significa que a célula possui dois estados estáveis: um de interfase (baixa atividade de CDK1 e Cdc25, alta atividade de Wee1/Myt1) e outro de fase M (alta atividade de CDK1 e Cdc25, baixa atividade de Wee1/Myt1). Uma vez que o limiar de ativação é atingido, a transição para a mitose ocorre de forma abrupta e decisiva, como um interruptor, impedindo que a célula retorne parcialmente à interfase.