G1-fáze

G 1 fáze (z angl .  Gap 1 phase ) - první ze tří fází buněčného cyklu eukaryotických buněk . V této fázi interfáze se buňka zvětšuje a syntetizuje mRNA a proteiny , čímž se připravuje na následnou mitózu po interfázi . G 1 fáze končí začátkem S fáze interfáze.

Obecná charakteristika

G 1 -fáze spolu s S-fází a G 2 -fází tvoří dlouhé období buněčného růstu - interfáze, která předchází buněčnému dělení - mitóze (M-fáze) [1] .

Během G 1 fáze se buňka zvětšuje a syntetizuje mRNA a proteiny nezbytné pro syntézu DNA . Když buňka dosáhne požadované velikosti a potřebné proteiny již byly syntetizovány, vstupuje buňka do další fáze buněčného cyklu – S-fáze. Trvání každé fáze, včetně fáze G1 , se u různých typů buněk liší. V lidských somatických buňkách trvá buněčný cyklus asi 18 hodin a fáze G 1 představuje asi třetinu této doby [2] . Avšak v embryích žáby drápaté ( Xenopus ), ježovek ( Echinoidea ) a Drosophila ( Drosophila ) je G1-fáze slabě exprimována a představuje mezeru, pokud vůbec existuje, mezi koncem mitózy a S-fází. [2] .

G1 fáze a další fáze buněčného cyklu mohou být závislé na růstových faktorech , jako jsou živiny , teplota a prostor pro růst. Pro syntézu mRNA a proteinů musí být přítomen dostatek aminokyselin . Fyziologické teploty jsou optimální pro růst buněk. U lidí je normální fyziologická teplota asi 36,5 °C (pod paží) [1] .

G 1 fáze je zvláště důležitá pro buněčný cyklus, protože během tohoto období buňka určuje, zda se bude dělit nebo opustí buněčný cyklus [2] . Pokud buňka zůstane nedělící se namísto přechodu do S-fáze, opustí G 1 fázi a vstoupí do klidového stavu nazývaného G 0 fáze . Je obtížné, ale možné, vrátit se do G 1 -fáze z G 0 -fáze [1] .

Během G 1 - fáze zůstává buňka diploidní ( 2n ). To znamená, že buňka obsahuje dvojitou sadu druhově specifických chromozomů a DNA ještě nebyla replikována před buněčným dělením . Genetický materiál je ve formě chromatinu nebo volně stočených řetězců DNA. Haploidní eukaryotické organismy , jako jsou některé kvasinky , mají pouze jednu sadu chromozomů ( 1n ). Během G 1 -fáze se buňka stále připravuje na replikaci DNA a její genetický materiál ještě nebyl zkopírován (to se děje v S-fázi) [1] .

Regulace G 1 fáze

V buněčném cyklu existuje jasná sada instrukcí známá jako systém řízení buněčného cyklu, který řídí trvání a koordinaci fází buněčného cyklu, aby bylo zajištěno, že probíhají ve správném pořadí. Biochemické spouštěče, známé jako cyklin-dependentní kinázy , spouštějí kroky buněčného typu ve správný čas a zajišťují správné pořadí, aby se předešlo chybám [2] .

V buněčném cyklu jsou tři kontrolní body : G 1 /S-kontrolní bod (přechod z G 1 fáze do S-fáze) nebo výchozí bod v kvasinkách, G 2 /M-kontrolní bod a vřetenový bod [1] .

Biochemické regulátory fáze G 1

Během G 1 fáze se aktivita G 1 /S-cyklinů výrazně zvyšuje ke konci G 1 fáze. Tyto cykliny iniciují některé z raných procesů souvisejících s buněčným dělením, jako je zdvojení centrosomů u obratlovců a tvorba vřeténka u kvasinek, ale většinou jsou zodpovědné za aktivaci komplexů S-cyklinu [2] .

Komplexy cyklinů aktivní v jiných fázích buněčného cyklu jsou v této fázi neaktivní, takže příslušné buněčné procesy neprobíhají ve špatném pořadí. V G 1 -fázi existují tři způsoby, jak potlačit aktivitu cyklin-dependentních kináz: geny - inhibitory pomocí regulačních proteinů potlačují translaci hlavních cyklinových genů; aktivuje se anafázový stimulační komplex , který specificky potlačuje S- a M-cykliny (nikoli však G 1 /S-cykliny) a nakonec vysokou koncentraci inhibitorů cyklin-dependentních kináz [2] .

Bod omezení

V G 1 -fázi se omezovací bod (R) liší od ostatních kontrolních bodů, protože neurčuje speciální stav buňky, ideální pro přechod do další fáze, ale mění další směr života buňky. . U obratlovců se buňka poté, co byla přibližně tři hodiny ve fázi G 1 , dostává do restrikčního bodu, kde se buňka rozhodne, zda půjde dále v buněčném cyklu, nebo přejde do klidové fáze, fáze G 0 [3 ] .

Tento bod také rozděluje fázi G 1 na dvě poloviny: premitotickou a postmitotickou. Mezi nástupem G 1 fáze (která začíná v nové buňce po mitóze) a R buňkou je buňka v G 1 postmitotické subfázi nebo postmitotické fázi. Po R a před S-fází se buňka nazývá v G 1 -presyntetické subfázi nebo presyntetické fázi G 1 -fáze [4] .

Aby buňka prošla G 1 -postmitotickou fází, je nutný vysoký obsah růstových faktorů a stabilní úroveň syntézy proteinů, jinak buňka přejde do G 0 - fáze [4] .

Někteří autoři tvrdí, že bod restrikce a bod G 1 /S jsou stejné [1] [2] , ale v novějších pracích se ukázalo, že jde o dva různé body fáze G 1 , ve kterých je zaznamenán buněčný progres. První, restrikční bod, závisí na růstových faktorech a určuje, zda buňka vstoupí do G 0 fáze, zatímco druhý kontrolní bod závisí na živinách a určuje, zda buňka vstoupí do S fáze [3] [4] . Některé neshody mezi výzkumníky jsou připisovány skutečnosti, že někteří z nich studovali savčí buňky , zatímco jiní - kvasinky [3] .

G 1 /S-kontrolní bod

G 1 /S-kontrolní bod je mezi začátkem G 1 -fáze a S-fáze, která určuje přechod buněk v S-fázi. Faktory, které mohou bránit buňce ve vstupu do S fáze, mohou zahrnovat nedostatek růstových faktorů, poškození DNA a další zvláštní okolnosti.

V tomto okamžiku tvorba komplexu G1 / S-cykliny a cyklin-dependentních kináz (CKK) vede buňku ke vstupu do nového cyklu dělení. Tyto komplexy pak aktivují komplexy S-CCK, které vedou buňku k replikaci DNA v S-fázi. Zároveň výrazně klesá aktivita anafázového stimulačního komplexu, který umožňuje aktivaci S- a M-cyklinů.

Pokud buňka nemůže vstoupit do S-fáze, vstupuje do klidové G 0 -fáze, kde nedochází k růstu ani dělení buňky [1] .

G 1 fáze a rakovina

Mnoho zdrojů potvrzuje, že poruchy v G 1 fázi a G 1 /S kontrolním bodě vedou k nekontrolovanému růstu nádorů. V případech, kdy poruchy ovlivňují fázi G 1 , k tomu dochází zejména proto, že geny kódující regulační proteiny rodiny E2F získávají neomezenou aktivitu a zvyšují expresi genů G 1 /S-cyklin, v důsledku čehož buňka nekontrolovatelně vstupuje do buňky cyklus [2] .

Některá léčiva proti rakovině však působí i na G 1 fázi buněčného cyklu. U mnoha typů rakoviny , včetně rakoviny prsu [5] a rakoviny kůže [6] , lze zabránit růstu nádoru tím, že se nádorovým buňkám zabrání ve vstupu do G 1 fáze, čímž se zabrání buněčnému dělení a šíření.

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Lodish, Harvey a kol. Molekulární buněčná biologie. 6. New York City: W. H. Freeman and Company, 2008. Tisk.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Morgan, David. Buněčný cyklus: Principy kontroly. London: New Science Press LTD, 2007. Tisk.
3. ↑ 1 2 3 Foster, David A., Paige Yellen a kol. Geny Rakovina Geny Rakovina. 1.11 (2010): 1124-1131. Web. 19. listopadu 2012. doi=10.1177/1947601910392989.
4. ↑ 1 2 3 Zetterberg, A., O. Larrsen a KG Wilman. "Aktuální názor na buněčnou biologii." Aktuální názor v buněčné biologii. 7,6 (1995): 835-42. tisk.
5. ↑ Wali, Vikram B.; Bachawal, Sunitha V., Sylvester, Paul W. Kombinovaná léčba γ-tokotrienolu se statiny indukuje zastavení buněčného cyklu mléčného nádoru v G1  //  Experimental Biology and Medicine : journal. - 2009. - Červen ( roč. 234 , č. 6 ). - S. 639-650 . - doi : 10.3181/0810-RM-300 .
6. ↑ Ye, Yan; a další. Atractylenolid II indukuje zástavu buněčného cyklu G1 a apoptózu v buňkách melanomu B16  (anglicky)  // Journal of Ethnopharmacology : deník. - 2011. - Červen ( roč. 136 , č. 1 ). - str. 279-282 . - doi : 10.1016/j.jep.2011.04.020 .

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)