FAZA G1 (CICLUL CELULAR): DESCRIERE ȘI IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Faza G1 este una dintre etapele în care se împarte interfața ciclului de viață al unei celule. Mulți autori se referă la aceasta drept „faza de creștere”, deoarece în timpul acesteia apare cea mai semnificativă creștere a unei celule.

În faza G1, prin urmare, apar diferite modificări metabolice intracelulare care pregătesc celula pentru divizare. La un anumit moment al acestei faze, cunoscut în unele texte sub denumirea de „punct de restricție”, celula se angajează în diviziune și continuă până la faza S de sinteză.

Fazele ciclului celular (Sursa: Richard Wheeler (Zephyris). Etichete spaniole de Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prin Wikimedia Commons)

Ciclul celular

Ciclul celular constă în secvența ordonată de evenimente care au loc într-o celulă în pregătirea divizării sale. În general, este definit ca un proces împărțit în 4 etape prin care celulele:

- creșterea dimensiunii (faza G1)

- copiază ADN-ul lor și sintetizează alte molecule importante (faza de sinteză sau faza S)

- pregătește-te pentru divizare (faza G2) și

- divizare (faza M sau mitoză)

În conformitate cu cele de mai sus, ciclul celular poate fi împărțit în două mari „momente”: interfața și mitoza. Interfața este formată din fazele G1, S și G2, care cuprind toate procesele dintre o diviziune mitotică și alta, motiv pentru care se spune că o celulă își petrece cea mai mare parte a vieții în interfață.

Regulament

Conform mesajelor „stimulatoare” sau „inhibitoare” pe care le primește o celulă în timpul interfeței, aceasta poate „decide” dacă intră sau nu în ciclul celular și se divizează.

Aceste „mesaje” sunt purtate de unele proteine ​​specializate, inclusiv factori de creștere, receptori pentru acești factori de creștere, traductori de semnal și proteine ​​de reglare nucleară.

În plus, celulele au, de asemenea, puncte de control sau puncte de restricție în diferitele faze, care le permit să se asigure că ciclul celular progresează corect.

Multe dintre celulele „nereproductive” se împart constant, motiv pentru care se spune că sunt întotdeauna într-un ciclu celular activ.

Celulele care nu se divizează sau care sunt celule inacceptabile intră din faza G1 la o fază numită G0, în timpul căreia pot rămâne viabile multe luni și chiar ani (multe dintre celulele corpului uman sunt în această fază).

Celulele diferențiate definitiv nu pot părăsi faza G0 și să intre în ciclul celular, cum este cazul unor celule neuronale, de exemplu.

Descrierea fazei G1

După cum am menționat, faza G1 a ciclului celular poate fi considerată o fază de creștere, deoarece după ce o celulă se divizează, celulele fiice ale acesteia intră în această fază și încep să sintetizeze enzimele și nutrienții necesari pentru replicarea ulterioară a ADN-ului și diviziune celulară.

În această fază, se produce o cantitate mare de proteine ​​și ARN mesager, iar durata lor este foarte variabilă, în general în funcție de cantitatea de nutrienți disponibili pentru celulă.

Subfazele G1

Faza G1 poate fi descrisă ca fiind formată din patru „sub-faze”: competiție (g1a), intrare sau intrare (g1b), progresie (g1c) și asamblare (g1d).

Concurența se referă la procesul prin care o celulă care intră în G1 absoarbe nutrienți și elemente extracelulare prin membrana plasmatică. Intrarea sau intrarea constă în introducerea acestor „materiale”, care contribuie la creșterea celulei.

Această creștere are loc în timpul sub-fazei de progresie, care se încheie atunci când aceste materiale se adună pentru a forma alte structuri celulare și a completa progresul celulei în faza G1 și spre punctul de control.

Puncte de control sau „restricție”

Toate celulele au regulatoare care le permit să le monitorizeze creșterea. La sfârșitul fazei G1 există un punct de control care asigură că sinteza proteinelor a avut loc corect și că tot ADN-ul celular este „intact” și „gata” pentru fazele ulterioare.

„Protecțiile” specializate găsite la acest punct de control sunt proteine ​​cunoscute sub numele de kinazine dependente de ciclină sau CDK, de la Cinazele dependente de ciclină, proteine ​​care participă, de asemenea, la începutul diviziunii ADN în faza S.

Cinazinele dependente de ciclină sunt protein kinazele care se caracterizează prin necesitatea unei subunități separate (o ciclină) care oferă domeniile esențiale pentru activitatea enzimelor.

Punctele de control ale ciclului celular (Sursa: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), prin Wikimedia Commons și modificate de Raquel Parada)

Ei sunt responsabili pentru adăugarea grupărilor fosfat în resturile de serină și treonină localizate în domenii specifice ale proteinelor țintă, modificându-și activitatea.

Au funcții foarte importante atât în ​​controlul diviziunii celulare, cât și în modularea transcripției genice ca răspuns la diferite semnale extra- și intracelulare. Datorită acestor proteine, nu numai faza G1, ci și faza S și faza G2 funcționează ca un „ceas” al ciclului celular.

Punctul de control G1 / S

Punctul de control în faza G1 este unul dintre cele mai importante și este acolo unde celula „decide” dacă a crescut suficient și dacă condițiile nutriționale din jurul ei și în interiorul ei sunt adecvate pentru a începe procesul de replicare genomică.

La această fază de tranziție participă proteina kinazele dependente de ciclină din subfamilia 2 (Cdk2), care depind de ciclina E.

Odată ce celula „depășește” acest punct de control și intră în faza următoare, activitatea Cdk1 este „oprită” din nou prin distrugerea porțiunii sale de ciclină, motiv pentru care s-a demonstrat că aceste proteine ​​sunt inactive până când că există citosine disponibile în citosol.

Importanţă

Faza G1 nu este esențială numai pentru creșterea celulelor și pentru pregătirea structurilor subcelulare pentru diviziune, dar punctul său de control este esențial din punctul de vedere al reglării proliferării celulare.

„Dereglarea” controlului proliferării este unul dintre principalii factori ai dezvoltării tumorii în diferite tipuri de țesuturi, deoarece multe dintre punctele de control ale ciclului celular sunt „ocolite” în timpul tumorigenezei.

Referințe

1. Casem, ML (Ed.). (2016). Studii de caz în biologia celulelor. Presă academică.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Preluat 5 aprilie 2020, de pe www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM și Saavedra, HI Cdks în faza G1 reglează ciclul centrosomului și mediază amplificarea de centrosom dependentă de oncogene. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Reglarea ciclului celular. În The Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Numai depozitul de conținut!
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, parlamentar, Bretscher, A., … și Matsudaira, P. (2008). Biologia celulelor moleculare. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Kinazele dependente de ciclină. Biologia genomului, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6 aprilie). Faza G1: Ce se întâmplă în această fază a ciclului celular ?. sciencing.com. Preluat de la https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
8. Tănase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Patologia moleculară a adenoamelor hipofizare. Elsevier.