FAZA G1 (CYKL KOMÓRKOWY): OPIS I ZNACZENIE - BIOLOGIA - 2025

Faza G1 jest jednym z etapów, w których dzieli się interfejs cyklu życia komórki. Wielu autorów nazywa to „fazą wzrostu”, ponieważ podczas niej zachodzi najbardziej znaczący wzrost komórki.

Dlatego w fazie G1 zachodzą różne wewnątrzkomórkowe zmiany metaboliczne, które przygotowują komórkę do podziału. W pewnym momencie tej fazy, znanej w niektórych tekstach jako „punkt restrykcyjny”, komórka rozpoczyna podział i przechodzi do fazy S syntezy.

Fazy ​​cyklu komórkowego (źródło: Richard Wheeler (Zephyris). Hiszpańskie etykiety Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Cykl komórkowy

Cykl komórkowy składa się z uporządkowanej sekwencji zdarzeń, które zachodzą w komórce w ramach przygotowań do jej podziału. Ogólnie definiuje się go jako proces podzielony na 4 etapy, w których komórki:

- wzrost rozmiaru (faza G1)

- kopiować swoje DNA i syntetyzować inne ważne cząsteczki (faza syntezy lub faza S)

- przygotowanie do podziału (faza G2) i

- podzielić (faza M lub mitoza)

Zgodnie z powyższym cykl komórkowy można podzielić na dwa wielkie „momenty”: interfejs i mitozę. Interfejs składa się z faz G1, S i G2, które obejmują wszystkie procesy między jednym podziałem mitotycznym a drugim, dlatego mówi się, że komórka spędza większość swojego życia w interfejsie.

Rozporządzenie

Zgodnie z komunikatami „stymulującymi” lub „hamującymi”, które komórka otrzymuje podczas interfejsu, może „decydować”, czy wejść w cykl komórkowy i podzielić się, czy też nie.

Te „wiadomości” są przenoszone przez niektóre wyspecjalizowane białka, w tym czynniki wzrostu, receptory tych czynników wzrostu, przetworniki sygnału i jądrowe białka regulatorowe.

Ponadto komórki mają również punkty kontrolne lub punkty restrykcyjne w różnych fazach, co pozwala im zapewnić prawidłowy przebieg cyklu komórkowego.

Wiele komórek „niereprodukcyjnych” nieustannie dzieli się, dlatego mówi się, że są one zawsze w aktywnym cyklu komórkowym.

Komórki, które się nie dzielą lub są komórkami w stanie spoczynku, przechodzą z fazy G1 do fazy zwanej G0, podczas której mogą pozostać żywotne przez wiele miesięcy, a nawet lat (wiele komórek ludzkiego ciała znajduje się w tej fazie).

Ostatecznie zróżnicowane komórki nie mogą opuścić fazy G0 i wejść w cykl komórkowy, jak ma to na przykład miejsce w przypadku niektórych komórek neuronalnych.

Opis fazy G1

Jak wspomniano, fazę G1 cyklu komórkowego można uznać za fazę wzrostu, ponieważ po podziale komórki jej komórki potomne wchodzą w tę fazę i zaczynają syntetyzować enzymy i składniki odżywcze niezbędne do późniejszej replikacji DNA i podział komórkowy.

Podczas tej fazy wytwarzana jest również duża ilość białek i informacyjnego RNA, a ich czas trwania jest bardzo zmienny, ogólnie w zależności od ilości składników odżywczych dostępnych dla komórki.

Podfazy G1

Fazę G1 można opisać jako składającą się z czterech „pod-faz”: zawodów (g1a), startu lub startu (g1b), progresji (g1c) i montażu (g1d).

Konkurencja odnosi się do procesu, w którym komórka wchodząca do G1 absorbuje składniki odżywcze i elementy pozakomórkowe przez swoją błonę plazmatyczną. Wpis lub pozycja składa się z wpisu tych „materiałów”, które przyczyniają się do wzrostu komórki.

Ten wzrost zachodzi w podfazie progresji, która kończy się, gdy materiały te gromadzą się, tworząc inne struktury komórkowe i kończąc przejście komórki do fazy G1 i do punktu kontrolnego.

Punkty kontrolne lub „ograniczenia”

Wszystkie komórki mają regulatory, które pozwalają im monitorować ich wzrost. Na końcu fazy G1 znajduje się punkt kontrolny, który zapewnia, że ​​synteza białek przebiega prawidłowo i że całe DNA komórkowe jest „nienaruszone” i „gotowe” do kolejnych faz.

Wyspecjalizowane „zabezpieczenia” znalezione w tym punkcie kontrolnym to białka znane jako kinazy cyklinozależne lub CDK, pochodzące z kinaz zależnych od cyklin, białek, które również uczestniczą w początku podziału DNA podczas fazy S.

Kinazy cyklinozależne to kinazy białkowe, które charakteryzują się tym, że wymagają oddzielnej podjednostki (cykliny), która zapewnia domeny niezbędne do aktywności enzymatycznej.

Punkty kontrolne cyklu komórkowego (źródło: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), za pośrednictwem Wikimedia Commons i zmodyfikowane przez Raquel Parada)

Odpowiadają za dodanie grup fosforanowych w resztach seryny i treoniny zlokalizowanych w określonych domenach ich docelowych białek, zmieniając ich aktywność.

Pełnią one bardzo ważne funkcje zarówno w kontroli podziału komórek, jak iw modulacji transkrypcji genów w odpowiedzi na różne sygnały zewnątrz- i wewnątrzkomórkowe. Dzięki tym białkom nie tylko faza G1, ale także faza S i faza G2 działają jako „zegar” cyklu komórkowego.

Punkt kontrolny G1 / S

Punkt kontrolny w fazie G1 jest jednym z najważniejszych i to właśnie tam komórka „decyduje”, czy wystarczająco urosła i czy warunki odżywcze wokół niej i wewnątrz są odpowiednie do rozpoczęcia procesu replikacji genomu.

W tym punkcie przejścia fazowego uczestniczą zależne od cyklin kinazy białkowe podrodziny 2 (Cdk2), które zależą od cykliny E.

Gdy komórka „przejdzie” przez ten punkt kontrolny i przejdzie do następnej fazy, aktywność Cdk1 jest ponownie „wyłączana” poprzez niszczenie jej części cyklinowej, dlatego wykazano, że białka te są nieaktywne do że w cytozolu są dostępne cykliny.

Znaczenie

Faza G1 jest nie tylko niezbędna do wzrostu komórek i przygotowania struktur subkomórkowych do podziału, ale jej punkt kontrolny jest krytyczny z punktu widzenia regulacji proliferacji komórek.

„Deregulacja” kontroli proliferacji jest jednym z głównych czynników napędzających rozwój nowotworów w różnych typach tkanek, ponieważ wiele punktów kontrolnych cyklu komórkowego jest „omijanych” podczas powstawania nowotworów.

Bibliografia

1. Casem, ML (red.). (2016). Studia przypadków w biologii komórki. Academic Press.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Pobrano 5 kwietnia 2020 r. Ze strony www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM & Saavedra, HI Cdks fazy G1 regulują cykl centrosomu i pośredniczą w zależnej od onkogenu amplifikacji centrosomu. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Li, Y., Barbash, O. i Diehl, JA (2015). Regulacja cyklu komórkowego. W Molecular Basis of Cancer (str. 165-178). Tylko repozytorium treści!
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Biologia komórki molekularnej. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Kinazy cyklinozależne. Genome biology, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6 kwietnia). Faza G1: Co się dzieje podczas tej fazy cyklu komórkowego? sciencing.com. Pobrane z https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I. i Badiu, C. (2011). Patologia molekularna gruczolaków przysadki. Elsevier.