G1-faza

Faza G 1 (din engleză  Gap 1 phase ) - prima dintre cele trei faze ale ciclului celular al celulelor eucariote . În această etapă a interfazei , celula crește în dimensiune și sintetizează ARNm și proteine , pregătindu-se pentru mitoza ulterioară după interfază . Faza G 1 se termină cu începutul fazei S a interfazei.

Caracteristici generale

Faza G 1 împreună cu faza S și faza G 2 constituie o perioadă lungă de creștere celulară - interfaza, care precede diviziunea celulară - mitoza (faza M) [1] .

În timpul fazei G1 , celula crește în dimensiune și sintetizează ARNm și proteinele necesare pentru sinteza ADN- ului . Când celula atinge dimensiunea necesară și proteinele necesare au fost deja sintetizate, celula intră în următoarea fază a ciclului celular - faza S. Durata fiecărei faze, inclusiv faza G 1 , diferă în diferite tipuri de celule. În celulele somatice umane , ciclul celular durează aproximativ 18 ore, iar faza G 1 reprezintă aproximativ o treime din acest timp [2] . Cu toate acestea, la embrionii broaștei cu gheare ( Xenopus ), arici de mare ( Echinoidea ) și Drosophila ( Drosophila ) , faza G1 este slab exprimată și reprezintă un decalaj, dacă există, între sfârșitul mitozei și faza S [2] .

Faza G1 și alte faze ale ciclului celular pot fi dependente de factori de creștere , cum ar fi nutrienții , temperatura și spațiul de creștere. Trebuie să fie prezenți suficienți aminoacizi pentru ARNm și sinteza proteinelor . Temperaturile fiziologice sunt optime pentru creșterea celulelor. La om, temperatura fiziologică normală este de aproximativ 36,5 °C (sub braț) [1] .

Faza G 1 este deosebit de importantă pentru ciclul celular deoarece în această perioadă celula determină dacă se va împărți sau va părăsi ciclul celular [2] . Dacă celula rămâne nedivizată în loc să intre în faza S, ea părăsește faza G 1 și intră într-o stare de repaus numită faza G 0 . Este dificil, dar posibil, să revenim la faza G 1 din faza G 0 [1] .

În timpul fazei G1 , celula rămâne diploidă ( 2n ). Aceasta înseamnă că celula conține un set dublu de cromozomi specifici unei specii , iar ADN-ul nu a fost încă replicat înainte de diviziunea celulară . Materialul genetic este sub formă de cromatina sau catene de ADN înfăşurate slab. Organismele eucariote haploide , cum ar fi unele drojdii , au un singur set de cromozomi ( 1n ). În timpul fazei G1 , celula încă se pregătește pentru replicarea ADN-ului , iar materialul său genetic nu a fost încă copiat (acest lucru se întâmplă în faza S) [1 ] .

Reglementarea fazei G 1

În ciclul celular, există un set clar de instrucțiuni cunoscut sub numele de sistemul de control al ciclului celular, care controlează durata și coordonarea fazelor ciclului celular pentru a se asigura că acestea apar în ordinea corectă. Declanșatorii biochimici , cunoscuți sub numele de kinaze dependente de ciclină , declanșează pași de tip celular la momentul potrivit și asigură ordinea corectă pentru a preveni erorile [2] .

Există trei puncte de control în ciclul celular : punctul de control G 1 /S (tranziția de la faza G 1 la faza S) sau punctul de pornire în drojdie, punctul de control G 2 /M și punctul fusului [1] .

Regulatori biochimici ai fazei G 1

În timpul fazei G1 , activitatea G1 / S - ciclinelor crește semnificativ spre sfârșitul fazei G1 . Aceste cicline inițiază unele dintre procesele timpurii asociate cu diviziunea celulară, cum ar fi dublarea centrozomului la vertebrate și formarea fusului la drojdie, dar sunt în principal responsabile pentru activarea complexelor S-ciclinei [2] .

Complexele de cicline active în alte faze ale ciclului celular sunt inactive în această fază, astfel încât procesele celulare corespunzătoare să nu decurgă în ordine greșită. În faza G 1 , există trei moduri de suprimare a activității kinazelor dependente de ciclină: genele - inhibitorii cu ajutorul proteinelor reglatoare suprimă translația principalelor gene de ciclină ; este activat complexul de stimulare a anafazei , care suprimă în mod specific S- și M-ciclinele (dar nu G 1 /S-ciclinele) și, în final, o concentrație mare de inhibitori ai kinazelor dependente de ciclină [2] .

Punct de restricție

În faza G1 , punctul de restricție ( R) diferă de celelalte puncte de control, deoarece nu determină o stare specială a celulei, ideală pentru trecerea la faza următoare, ci schimbă direcția ulterioară a vieții celulei. . La vertebrate, după ce celula a fost în faza G 1 timp de aproximativ trei ore, aceasta intră în punctul de restricție, unde celula decide dacă va merge mai departe în ciclul celular sau va intra în stadiul de repaus, faza G 0 [ 3] ] .

De asemenea, acest punct împarte faza G 1 în două jumătăți: pre-mitotică și post-mitotică. Între debutul fazei G1 (care începe într - o celulă nouă după mitoză) și celula R , celula se află în subfaza postmitotică sau faza postmitotică G1. După R și înainte de faza S, celula este numită fiind în subfaza presintetică G 1 sau faza presintetică a fazei G 1 [4] .

Pentru ca o celulă să treacă prin faza G 1 -postmitotică este necesar un conținut ridicat de factori de creștere și un nivel stabil de sinteză a proteinelor, altfel celula va intra în faza G 0 [ 4] .

Unii autori susțin că punctul de restricție și punctul G 1 /S sunt aceleași [1] [2] , dar în lucrări mai noi s-a dovedit că acestea sunt două puncte diferite ale fazei G 1 , în care se notează progresul celular. Primul, punctul de restricție, depinde de factorii de creștere și determină dacă celula intră în faza G 0 , în timp ce al doilea punct de control depinde de nutrienți și determină dacă celula intră în faza S [3] [4] . Unele dezacorduri între cercetători sunt atribuite faptului că unii dintre ei au studiat celulele de mamifere , în timp ce alții - drojdia [3] .

G 1 /S-punct de control

Punctul de control G1 / S este între începutul fazei G1 și faza S, ceea ce determină tranziția celulelor în faza S. Factorii care pot împiedica o celulă să intre în faza S pot include lipsa factorilor de creștere, deteriorarea ADN-ului și alte circumstanțe speciale.

În acest moment, formarea complexului G1 / S-cicline și a kinazelor dependente de ciclină (CKK) conduce celula să intre într-un nou ciclu de diviziune. Aceste complexe activează apoi complexele S-CCK, care conduc celula la replicarea ADN-ului în faza S. În același timp, activitatea complexului de stimulare a anafazei scade semnificativ, ceea ce permite activarea S- și M-ciclinelor.

Dacă o celulă nu poate intra în faza S, ea intră în faza G 0 de repaus , unde nu există nici creștere, nici diviziune celulară [1] .

Faza G 1 si cancerul

Multe surse confirmă că tulburările în faza G 1 și punctul de control G 1 /S duc la creșterea necontrolată a tumorilor. În cazurile în care tulburările afectează faza G1 , acest lucru se întâmplă în principal pentru că genele care codifică proteinele reglatoare ale familiei E2F dobândesc activitate nelimitată și măresc expresia genelor G1 / S-ciclinei, ca urmare a căreia celula intră necontrolat în celulă. ciclu [2] .

Cu toate acestea, unele medicamente pentru cancer acționează și asupra fazei G 1 a ciclului celular. În multe tipuri de cancer , inclusiv cancerul de sân [5] și cancerul de piele [6] , creșterea tumorii poate fi prevenită prin împiedicarea celulelor tumorale să intre în faza G 1 , prevenind diviziunea și răspândirea celulelor.

Note

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Lodish, Harvey, et al. Biologie celulară moleculară. al 6-lea. New York City: W. H. Freeman and Company, 2008. Tipărire.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Morgan, David. Ciclul celular: principii de control. Londra: New Science Press LTD, 2007. Tipărire.
3. ↑ 1 2 3 Foster, David A., Paige Yellen și colab. Genes Cancer. Genes Cancer. 1.11 (2010): 1124-1131. Web. 19 nov. 2012. doi=10.1177/1947601910392989.
4. ↑ 1 2 3 Zetterberg, A., O. Larsen și KG Wilman. „Opinia actuală în biologia celulară”. Opinie actuală în biologie celulară. 7,6 (1995): 835-42. imprimare.
5. ↑ Wali, Vikram B.; Bachawal, Sunitha V., Sylvester, Paul W. Tratamentul combinat al γ-tocotrienolului cu statine induce oprirea ciclului celular al tumorii mamare în G1  //  Experimental Biology and Medicine: jurnal. - 2009. - iunie ( vol. 234 , nr. 6 ). - P. 639-650 . - doi : 10.3181/0810-RM-300 .
6. ↑ Da, Yan; și altele. Atractylenolida II induce oprirea ciclului celular G1 și apoptoza în celulele melanomului B16  (engleză)  // Journal of Ethnopharmacology : jurnal. - 2011. - iunie ( vol. 136 , nr. 1 ). - P. 279-282 . - doi : 10.1016/j.jep.2011.04.020 .

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)