FASE G1 (CELLESYKLUS): BESKRIVELSE OG BETYDNING - BIOLOGI - 2024

Den G1 fase er ett av trinnene, hvor mellomkobling av livssyklusen til en celle er delt. Mange forfattere omtaler dette som "vekstfasen", siden i løpet av den oppstår den mest betydningsfulle veksten av en celle.

I løpet av G1-fasen skjer det derfor forskjellige intracellulære metabolske forandringer som forbereder cellen for deling. På et bestemt punkt i denne fasen, kjent i noen tekster som "begrensningspunktet", deltar cellen i deling og fortsetter til S-fasen av syntesen.

Cellesyklusfaser (Kilde: Richard Wheeler (Zephyris). Alejandro Portos spanske etiketter. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Cellens syklus

Cellesyklusen består av den bestilte sekvensen av hendelser som oppstår i en celle som forberedelse til dens deling. Det er generelt definert som en prosess delt inn i 4 trinn der celler:

- økning i størrelse (fase G1)

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

- forberede deg på divisjon (G2-fase) og

- dele (M-fase eller mitose)

I samsvar med det ovennevnte kan cellesyklusen deles i to store "øyeblikk": grensesnittet og mitose. Grensesnittet består av fasene G1, S og G2, som omfatter alle prosessene mellom en mitotisk divisjon og en annen, og det er derfor det sies at en celle bruker mesteparten av sitt liv i grensesnittet.

Regulering

I henhold til de "stimulerende" eller "hemmende" meldingene som en celle mottar i løpet av grensesnittet, kan den "bestemme" om den skal gå inn i cellesyklusen eller dele.

Disse "meldingene" blir båret av noen spesialiserte proteiner, inkludert vekstfaktorer, reseptorer for disse vekstfaktorene, signalomformere og nukleære regulatoriske proteiner.

I tillegg har celler også sjekkpunkter eller begrensningspunkter i de forskjellige fasene, som lar dem sikre at cellesyklusen utvikler seg riktig.

Mange av de "ikke-reproduktive" cellene deler seg kontinuerlig, og det er derfor de sies å alltid være i en aktiv cellesyklus.

Celler som ikke deler seg eller som er rolige celler, går inn fra G1-fasen i en fase som kalles G0, der de kan forbli levedyktige i mange måneder og til og med år (mange av cellene i menneskekroppen er i denne fasen).

Terminaldifferensierte celler kan ikke forlate G0-fasen og gå inn i cellesyklusen, som tilfellet er for eksempel nevronale celler.

Beskrivelse av fase G1

Som nevnt kan G1-fasen i cellesyklusen betraktes som en vekstfase, siden etter at en celle har delt seg, går dattercellene inn i denne fasen og begynner å syntetisere enzymene og næringsstoffene som er nødvendige for den påfølgende replikasjonen av DNA og celledeling.

I løpet av denne fasen produseres også en stor mengde proteiner og messenger-RNA, og deres varighet er svært varierende, vanligvis avhengig av mengden næringsstoffer som er tilgjengelig for cellen.

Underfaser av G1

G1-fasen kan beskrives som å bestå av fire “underfaser”: konkurranse (g1a), inngang eller inngang (g1b), progresjon (g1c) og montering (g1d).

Konkurranse refererer til prosessen der en celle som kommer inn i G1 absorberer næringsstoffer og ekstracellulære elementer gjennom plasmamembranen. Inngang eller oppføring består av innføringen av disse “materialene”, som bidrar til veksten av cellen.

Denne veksten skjer under delfasen av progresjon, som avsluttes når disse materialene samles for å danne andre cellestrukturer og fullføre cellens fremgang i G1-fasen og mot sjekkpunktet.

Kontroll eller "begrensning" poeng

Alle celler har regulatorer som lar dem overvåke veksten. På slutten av G1-fasen er det et sjekkpunkt som sikrer at proteinsyntese har skjedd riktig og at alt cellulært DNA er "intakt" og "klart" for påfølgende faser.

De spesialiserte "sikringstiltakene" som finnes på dette sjekkpunktet er proteiner kjent som syklelinjeavhengige kinaser eller CDK-er, fra Cyclin-Dependent Kinases, proteiner som også deltar i begynnelsen av DNA-divisjon under S-fasen.

Syklinavhengige kinaser er proteinkinaser som kjennetegnes ved å kreve en egen underenhet (en syklin) som gir de essensielle domenene for enzymaktivitet.

Kontrollpunkter for cellesyklus (Kilde: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), via Wikimedia Commons og modifisert av Raquel Parada)

De er ansvarlige for tilsetningen av fosfatgrupper i serin- og treoninrester lokalisert i spesifikke domener til deres målproteiner, og endrer deres aktivitet.

De har veldig viktige funksjoner både i kontrollen av celledeling og i modulering av gentranskripsjon som respons på forskjellige ekstra- og intracellulære signaler. Takket være disse proteinene fungerer ikke bare G1-fasen, men også S-fasen og G2-fasen som en "klokke" av cellesyklusen.

G1 / S-sjekkpunktet

Kontrollpunktet i G1-fasen er et av de viktigste, og det er der cellen "bestemmer" om den har vokst nok, og om ernæringsmessige forhold rundt den og inne i den er tilstrekkelig til å starte den genomiske replikasjonsprosessen.

De syklin-avhengige proteinkinasene i underfamilie 2 (Cdk2), som er avhengige av syklin E, deltar på dette faseovergangspunktet.

Når cellen "passerer" dette kontrollpunktet og går inn i neste fase, blir aktiviteten til Cdk1 "slått av" igjen ved å ødelegge syklindelen, og det er derfor det har vist seg at disse proteinene er inaktive til at det er sykliner tilgjengelig i cytosolen.

Betydning

G1-fasen er ikke bare essensiell for cellevekst og for forberedelse av subcellulære strukturer for deling, men kontrollpunktet er kritisk fra synspunktet til regulering av celleproliferasjon.

"Dereguleringen" av spredningskontroll er en av hoveddriverne for tumorutvikling i forskjellige vevstyper, siden mange av sjekkpunktene for cellesyklusen "omgås" under tumorigenese.

referanser

1. Casem, ML (red.). (2016). Casestudier i cellebiologi. Academic Press.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Hentet 5. april 2020 fra www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM & Saavedra, HI G1-fase Cdks regulerer sentrosomsyklusen og medierer onkogenavhengig sentrosomforsterkning. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Regulering av cellesyklusen. I The Molecular Base of Cancer (s. 165-178). Innholdslager kun !.
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekylær cellebiologi. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Syklinavhengige kinaser. Genom biologi, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6. april). G1-fase: Hva skjer i løpet av denne fasen av cellesyklusen ?. sciencing.com. Hentet fra https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molekylær patologi av hypofyse adenomer. Elsevier.