S-fasen är den fas i cellcykeln där DNA-replikation sker . Interfassteg beläget mellan G 1 och G 2 faserna . _ Varaktigheten i de flesta celler är 8-12 timmar [1] . Under klyvningen delar sig blastomererna från många organismer var 20:e-30:e minut, och G1- och G2-perioderna reduceras kraftigt: S-fasen är nästan lika lång som interfasen.
Felfri DNA-replikation är avgörande för att förhindra genetiska avvikelser som ofta leder till sjukdom eller celldöd. På grund av denna betydelse är de regulatoriska vägarna som styr dessa processer mycket konserverade i eukaryoter . Denna konservatism gör studiet av S-fasen i modellorganismer, såsom den släta klogrodan ( Xenopus laevis ) och spirande jäst , relevant för högre organismer .
Huvudkontrollpunkten i regleringen av cellcykeln är övergången från G 1 -fas till S-fas. Beroende på mängden näringsämnen och energi, såväl som på yttre faktorer, bestämmer cellen om den ska gå in i cellcykeln eller gå in i ett icke-delande tillstånd, känt som G 0 -fasen . Denna övergång, liksom alla kontrollpunkter i cellcykeln, utlöses av cykliner och cyklinberoende kinaser . Aktivering av G1/S-cykliner utlöser CLN3-cyklinberoende kinas, som aktiverar Cln1/2 och Clb5/6 under S-fasinitiering. Denna väg inkluderar 2 positiva återkopplingsslingor som möjliggör en snabb, enkelriktad övergång till S-fas. Sådana till synes komplexa och redundanta vägar är dock inte sällsynta, eftersom de tillåter finare justering av systemets utsignaler och ofta leder till en acceleration av evolutionen [2] .
Huvudhändelsen i S-fasen är DNA-replikation. Målet med denna process är att skapa två helt identiska kromatider . Cellen förhindrar mer än en kromosomreplikation genom att pålägga speciella pre-replikationskomplex på DNA i G1-fasen , som tas isär i S-fasen innan replikationen börjar. I spirande jäst bryts Cdc6-proteinet ned, Orc2 /6 fosforyleras och mcm-proteinerna drivs ut från kärnan , vilket förhindrar återfästning av replikationsmaskineriet ( DNA-polymeras ) till DNA när replikeringen har börjat. Överraskande nog kan DNA-syntes fortgå med en hastighet av 2000 nukleotider per sekund [3] och uppnå en noggrannhet på 2 felaktiga baser per 10 10 nukleotider.
DNA-skador upptäcks normalt i S-fas. När replikationsgaffeln stöter på skadat DNA, aktiveras ATR -proteinkinaset . Kinaset utlöser flera komplexa mekanismer som stoppar aktiveringen av nya replikationsställen, förhindrar mitos , och gör att replikationsgaffeln stannar så att DNA-strängarna förblir separerade ("replikationsögat" hålls öppet), DNA-polymeraset separeras inte från DNA:t och de skadade regionerna fördubblas inte till dem.. reparationer [4] .
Under S-fasen sker inte bara en fördubbling av DNA , utan också av var och en av cellcentrets centrioler. Centriolen , som fanns i moderns cell, bygger en ny dottercentriol, och den tidigare dottercentriolen själv blir moderns och bygger sitt eget par. Samtidigt är endast den initiala moderns centriol involverad i sammansättningen av mikrotubuli [1] .
Vissa forskare tror att fördubbling av centrioler sker under den postsyntetiska perioden (G2)
Under S-fasen syntetiseras RNA och proteiner associerade med DNA (inklusive histoner ) mest intensivt - de är nödvändiga för inkludering i den nya kromatiden . Syntesen av sådana proteiner riktade mot kärnan utförs av fria ribosomer som inte är associerade med det endoplasmatiska retikulumet.
| cellcykel | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Faser |
| ||||||||||
| Regulatorer |
| ||||||||||