FASE G1 (CELLECYKLUS): BESKRIVELSE OG BETYDNING - BIOLOGI - 2025

Den G1-fasen er et af trinnene, hvor grænsefladen af livscyklus en celle er opdelt i. Mange forfattere omtaler dette som "vækstfasen", da under den forekommer den mest markante vækst af en celle.

Under G1-fasen forekommer der derfor forskellige intracellulære metaboliske ændringer, der forbereder cellen til opdeling. På et bestemt tidspunkt i denne fase, kendt i nogle tekster som "restriktionspunkt", deltager cellen i opdeling og fortsætter til S-fasen af ​​syntesen.

Cellecykelfaser (Kilde: Richard Wheeler (Zephyris). Spanske mærker af Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Cellecyklus

Cellecyklussen består af den ordnede række af hændelser, der forekommer i en celle som forberedelse til dens opdeling. Det defineres generelt som en proces opdelt i 4 trin, hvor celler:

- stigning i størrelse (fase G1)

- kopiere deres DNA og syntetisere andre vigtige molekyler (syntesefase eller S-fase)

- forbered dig på opdeling (G2-fase) og

- opdeling (M-fase eller mitose)

I overensstemmelse med ovenstående kan cellecyklussen opdeles i to store "øjeblikke": grænsefladen og mitose. Grænsefladen består af G1-, S- og G2-faser, som omfatter alle processerne mellem en mitotisk opdeling og en anden, hvorfor det siges, at en celle bruger det meste af sit liv i interface.

Regulering

I henhold til de "stimulerende" eller "hæmmende" meddelelser, som en celle modtager under grænsefladen, kan den "beslutte", om den skal ind i cellecyklussen eller opdele.

Disse "meddelelser" bæres af nogle specialiserede proteiner, herunder vækstfaktorer, receptorer for disse vækstfaktorer, signaltransducere og nukleare regulatoriske proteiner.

Derudover har celler også kontrolpunkter eller restriktionspunkter i de forskellige faser, som gør det muligt for dem at sikre, at cellecyklussen forløber korrekt.

Mange af de "ikke-reproduktive" celler deler sig konstant, hvorfor det siges, at de altid er i en aktiv cellecyklus.

Celler, der ikke deler sig, eller som er hvilende celler, går ind fra G1-fasen i en fase kaldet G0, hvor de kan forblive levedygtige i mange måneder og endda år (mange af cellerne i den menneskelige krop er i denne fase).

Terminaldifferentierede celler kan ikke forlade G0-fasen og gå ind i cellecyklussen, som tilfældet er med nogle neuronale celler, for eksempel.

Beskrivelse af fase G1

Som nævnt kan G1-fasen i cellecyklussen betragtes som en vækstfase, da efter at en celle har delt sig, går dens datterceller ind i denne fase og begynder at syntetisere de enzymer og næringsstoffer, der er nødvendige til den efterfølgende replikation af DNA og cellulær opdeling.

I denne fase produceres også en stor mængde proteiner og messenger-RNA, og deres varighed er meget variabel, generelt afhængig af mængden af ​​næringsstoffer, der er tilgængelige for cellen.

Underfaser af G1

G1-fasen kan beskrives som bestående af fire ”underfaser”: konkurrence (g1a), indgang eller indgang (g1b), progression (g1c) og samling (g1d).

Konkurrence refererer til den proces, hvor en celle, der kommer ind i G1, absorberer næringsstoffer og ekstracellulære elementer gennem sin plasmamembran. Indgangen eller indgangen består af indgangen til disse "materialer", som bidrager til cellevæksten.

Denne vækst sker under underfasen af ​​progression, som slutter, når disse materialer samles for at danne andre cellestrukturer og afslutte celleforløbet ind i G1-fasen og mod kontrolpunktet.

Kontroller eller "begrænsning" punkter

Alle celler har regulatorer, der giver dem mulighed for at overvåge deres vækst. Ved afslutningen af ​​G1-fasen er der et kontrolpunkt, der sikrer, at proteinsyntesen er sket korrekt, og at alt cellulært DNA er "intakt" og "klar" til efterfølgende faser.

De specialiserede "beskyttelsesforanstaltninger", der findes på dette kontrolpunkt, er proteiner, der er kendt som cyclinafhængige kinaser eller CDK'er, fra Cyclin-afhængige kinaser, proteiner, der også deltager i starten af ​​DNA-opdelingen i S-fase.

Cyclin-afhængige kinaser er proteinkinaser, der er karakteriseret ved at kræve en separat underenhed (en cyclin), der tilvejebringer de væsentlige domæner for enzymaktivitet.

Cellecyklus-kontrolpunkter (Kilde: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), via Wikimedia Commons og ændret af Raquel Parada)

De er ansvarlige for tilsætningen af ​​phosphatgrupper i serin- og threoninrester placeret i specifikke domæner af deres målproteiner, hvilket ændrer deres aktivitet.

De har meget vigtige funktioner både i kontrollen af ​​celledeling og i moduleringen af ​​gentranskription som respons på forskellige ekstra- og intracellulære signaler. Takket være disse proteiner fungerer ikke kun G1-fasen, men også S-fasen og G2-fasen som et ”ur” i cellecyklussen.

G1 / S-kontrolpunktet

Kontrolpunktet i G1-fasen er et af de vigtigste, og det er der, hvor cellen "beslutter", om den er vokset nok, og hvis ernæringsbetingelserne omkring den og inde i den er tilstrækkelige til at starte den genomiske replikationsproces.

De cyclinafhængige proteinkinaser i underfamilie 2 (Cdk2), som afhænger af cyclin E, deltager i dette faseovergangspunkt.

Når cellen "overskrider" dette kontrolpunkt og går ind i den næste fase, "aktiviseres Cdk1" igen ved at ødelægge dens cyclin-del, hvorfor det er blevet vist, at disse proteiner er inaktive indtil at der er cycliner tilgængelige i cytosolen.

Betydning

G1-fasen er ikke kun væsentlig for cellevækst og til forberedelse af subcellulære strukturer til opdeling, men dens kontrolpunkt er kritisk set fra synspunktet med reguleringen af ​​celleproliferation.

"Dereguleringen" af proliferationskontrol er en af ​​hoveddriverne for tumorudvikling i forskellige typer væv, da mange af kontrolpunkterne i cellecyklussen "omgås" under tumorigenese.

Referencer

1. Casem, ML (red.). (2016). Casestudier inden for cellebiologi. Academic Press.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Hentet 5. april 2020 fra www.britannica.com/science/cell-cykel
3. Harrison, MK, Adon, AM & Saavedra, HI G1-fase Cdks regulerer centrosomcyklussen og medierer onkogenafhængig centrosomforstærkning. Cell Div 6, 2 (2011).
4. Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Regulering af cellecyklussen. I den molekylære basis for kræft (s. 165-178). Kun indholdsopbevaring !.
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekylær cellebiologi. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Cyklinafhængige kinaser. Genom biologi, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6. april). G1-fase: Hvad sker der i denne fase af cellecyklussen ?. sciencing.com. Hentet fra
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molekylær patologi af hypofyse adenomer. Elsevier.