G1-fas

G 1 phase (från engelska  Gap 1 phase ) - den första av de tre faserna i eukaryota cellers cellcykel . I detta skede av interfas ökar cellen i storlek och syntetiserar mRNA och proteiner , förbereder sig för den efterföljande mitosen efter interfas . Gi - fasen slutar med början av S-fasen av interfasen.

Allmänna egenskaper

G 1 -fas tillsammans med S-fas och G 2 -fas utgör en lång period av celltillväxt - interfas, som föregår celldelning - mitos (M-fas) [1] .

Under G 1 -fasen växer cellen i storlek och syntetiserar mRNA och proteiner som är nödvändiga för DNA- syntes . När cellen når den önskade storleken, och de nödvändiga proteinerna redan har syntetiserats, går cellen in i nästa fas av cellcykeln - S-fasen. Varaktigheten av varje fas, inklusive G 1 -fasen, skiljer sig åt i olika celltyper. I mänskliga somatiska celler varar cellcykeln cirka 18 timmar, och G 1 - fasen står för cirka en tredjedel av denna tid [2] . I embryona från den klövade grodan ( Xenopus ), sjöborrar ( Echinoidea ) och Drosophila ( Drosophila ) , är G1-fasen svagt uttryckt och representerar ett gap, om någon, mellan slutet av mitosen och S-fasen [2] .

G 1 -fasen och andra faser av cellcykeln kan vara beroende av tillväxtfaktorer såsom näringsämnen , temperatur och utrymme för tillväxt. Tillräckligt med aminosyror måste finnas för mRNA och proteinsyntes . Fysiologiska temperaturer är optimala för celltillväxt. Hos människor är den normala fysiologiska temperaturen cirka 36,5 °C (under armen) [1] .

G 1 -fasen är särskilt viktig för cellcykeln eftersom cellen under denna period avgör om den ska dela sig eller lämna cellcykeln [2] . Om cellen förblir icke-delande istället för att gå in i S-fas, lämnar den G 1 -fasen och går in i ett vilotillstånd som kallas G 0 -fasen . Det är svårt, men möjligt, att återgå till G 1 -fasen från G 0 -fasen [1] .

Under G 1 -fasen förblir cellen diploid ( 2n ). Det betyder att cellen innehåller en dubbel uppsättning artspecifika kromosomer , och DNA:t har ännu inte replikerats innan celldelningen . Det genetiska materialet är i form av kromatin , eller löst hoprullade DNA-strängar. Haploida eukaryota organismer , såsom vissa jästsvampar , har bara en uppsättning kromosomer ( 1n ). Under G 1 -fasen förbereder cellen sig fortfarande för DNA-replikation och dess genetiska material har ännu inte kopierats (detta händer i S-fasen) [1] .

Reglering av G 1 -fas

I cellcykeln finns det en tydlig uppsättning instruktioner som kallas cellcykelkontrollsystemet, som kontrollerar varaktigheten och koordineringen av cellcykelns faser för att säkerställa att de inträffar i rätt ordning. Biokemiska triggers, kända som cyklinberoende kinaser , utlöser celltypssteg vid rätt tidpunkt och säkerställer rätt ordning för att förhindra fel [2] .

Det finns tre kontrollpunkter i cellcykeln : G 1 /S-kontrollpunkt (övergång från G 1 -fas till S-fas) eller startpunkt i jäst, G 2 /M-kontrollpunkt och spindelpunkt [1] .

Biokemiska regulatorer av G 1 -fasen

Under G 1 - fasen ökar aktiviteten av G 1 /S-cykliner signifikant mot slutet av G 1 -fasen. Dessa cykliner initierar några av de tidiga processerna i samband med celldelning, såsom centrosomfördubbling hos ryggradsdjur och spindelbildning i jäst, men de är mest ansvariga för aktiveringen av S-cyklinkomplex [2] .

Komplex av cykliner som är aktiva i andra faser av cellcykeln är inaktiva i denna fas så att motsvarande cellulära processer inte fortsätter i fel ordning. I G 1 -fasen finns det tre sätt att undertrycka aktiviteten av cyklinberoende kinaser: gener - hämmare med hjälp av regulatoriska proteiner undertrycker translationen av de huvudsakliga cyklingenerna ; anafasstimuleringskomplexet aktiveras , vilket specifikt undertrycker S- och M-cykliner (men inte G 1 /S-cykliner) och slutligen en hög koncentration av hämmare av cyklinberoende kinaser [2] .

Begränsningspunkt

I G 1 -fasen skiljer sig restriktionspunkten (R) från de andra kontrollpunkterna, eftersom den inte bestämmer ett speciellt tillstånd för cellen, idealiskt för övergången till nästa fas, utan ändrar den vidare riktningen av cellens liv . Hos ryggradsdjur, efter att cellen har varit i G 1 -fasen i cirka tre timmar, går den in i restriktionspunkten, där cellen bestämmer om den ska gå vidare i cellcykeln eller gå in i vilostadiet, G 0 -fasen [3 ] .

Denna punkt delar också upp G 1 -fasen i två halvor: pre-mitotisk och post-mitotisk. Mellan starten av G 1 -fasen (som börjar i en ny cell efter mitos) och R-cellen är cellen i G 1 -postmitotisk subfas eller postmitotisk fas. Efter R och före S-fas kallas cellen för att vara i den G 1 -presyntetiska subfasen eller den försyntetiska fasen av G 1 -fasen [4] .

För att en cell ska kunna passera den G 1 -postmitotiska fasen krävs ett högt innehåll av tillväxtfaktorer och en stabil nivå av proteinsyntes, annars går cellen in i G 0 -fasen [4] .

Vissa författare hävdar att restriktionspunkten och G 1 /S-punkten är samma [1] [2] , men i nyare verk visade det sig att detta är två olika punkter i G 1 -fasen, där cellförlopp noteras. Den första, restriktionspunkten, beror på tillväxtfaktorer och avgör om cellen går in i G 0 -fasen, medan den andra kontrollpunkten beror på näringsämnen och avgör om cellen går in i S-fasen [3] [4] . Viss oenighet mellan forskare tillskrivs det faktum att några av dem studerade däggdjursceller , medan andra - jäst [3] .

G 1 /S-kontrollpunkt

G 1 /S-kontrollpunkten är mellan början av G 1 -fasen och S-fasen, vilket bestämmer övergången av celler i S-fasen. Faktorer som kan hindra en cell från att gå in i S-fasen kan vara brist på tillväxtfaktorer, DNA-skador och andra speciella omständigheter.

Vid denna tidpunkt leder bildningen av G 1 /S-cyklinkomplexet och cyklinberoende kinaser (CKK) cellen att gå in i en ny delningscykel. Dessa komplex aktiverar sedan S-CCK-komplexen, som leder cellen till DNA-replikation i S-fasen. Samtidigt minskar aktiviteten hos anafasstimuleringskomplexet avsevärt, vilket gör att S- och M-cykliner kan aktiveras.

Om en cell inte kan gå in i S-fasen går den in i den vilande G 0 -fasen, där det varken sker celltillväxt eller delning [1] .

G 1 fas och cancer

Många källor bekräftar att störningar i G 1 -fasen och G 1 /S-kontrollpunkten leder till okontrollerad tillväxt av tumörer. I de fall där störningar påverkar G 1 -fasen, uppstår detta främst på grund av att generna som kodar för regulatoriska proteiner i E2F-familjen förvärvar obegränsad aktivitet och ökar uttrycket av G 1 /S-cyklingener, som ett resultat av vilket cellen okontrollerat går in i cellen cykel [2] .

Vissa cancerläkemedel verkar dock också på G 1 -fasen i cellcykeln. I många typer av cancer , inklusive bröstcancer [5] och hudcancer [6] , kan tumörtillväxt förhindras genom att förhindra tumörceller från att gå in i G 1 -fasen, förhindra celldelning och spridning.

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Lodish, Harvey, et al. Molekylär cellbiologi. 6:a. New York City: W. H. Freeman and Company, 2008. Tryck.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Morgan, David. Cellcykeln: Principal of Control. London: New Science Press LTD, 2007. Tryck.
3. ↑ 1 2 3 Foster, David A., Paige Yellen, et al. Gener Cancer Gener Cancer. 1.11 (2010): 1124-1131. Webb. 19 nov. 2012. doi=10.1177/1947601910392989.
4. ↑ 1 2 3 Zetterberg, A., O. Larrsen och KG Wilman. "Nuvarande åsikt i cellbiologi." Aktuell åsikt i cellulär biologi. 7.6 (1995): 835-42. skriva ut.
5. ↑ Wali, Vikram B.; Bachawal, Sunitha V., Sylvester, Paul W. Kombinerad behandling av γ-tokotrienol med statiner inducerar mammatumörcellcykelstopp i G1  //  Experimentell biologi och medicin: journal. - 2009. - Juni ( vol. 234 , nr 6 ). - S. 639-650 . - doi : 10.3181/0810-RM-300 .
6. ↑ Ja, Yan; et alia. Atractylenolide II inducerar G1-cellcykelstopp och apoptos i B16-melanomceller  (engelska)  // Journal of Ethnopharmacology : journal. - 2011. - Juni ( vol. 136 , nr 1 ). - s. 279-282 . - doi : 10.1016/j.jep.2011.04.020 .

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online)