- Celični cikel
- Uredba
- Opis faze G1
- Podfaze G1
- Nadzorne ali "omejitvene" točke
- Kontrolna točka G1 / S
- Pomen
- Reference
Fazo G1 je ena izmed faz, v katerem je vmesnik življenjskega ciklusa celice deljena. Mnogi avtorji to označujejo kot "fazo rasti", saj se med njo zgodi najpomembnejša rast celice.
Med fazo G1 se zato pojavijo različne medcelične presnovne spremembe, ki celico pripravijo na delitev. Na določeni točki te faze, ki je v nekaterih besedilih znana kot "restriktivna točka", celica začne deliti in nadaljuje v S fazo sinteze.
Faze celičnega cikla (Vir: Richard Wheeler (Zephyris). Španske nalepke Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prek Wikimedia Commons)
Celični cikel
Celični cikel je sestavljen iz urejenega zaporedja dogodkov, ki se zgodijo v celici v pripravi na njeno delitev. Na splošno je opredeljen kot postopek, razdeljen na 4 stopnje, s pomočjo katerih celice:
- povečanje velikosti (faza G1)
- kopirajo svojo DNK in sintetizirajo druge pomembne molekule (sintezna faza ali S faza)
- priprava na delitev (faza G2) in
- delitev (M faza ali mitoza)
V skladu z navedenim lahko celični cikel razdelimo na dva velika »trenutka«: vmesnik in mitozo. Vmesnik je sestavljen iz faz G1, S in G2, ki obsegajo vse procese med eno mitotsko delitvijo in drugo, zato pravi, da celica večino svojega življenja preživi v vmesniku.
Uredba
Glede na sporočila o "stimulaciji" ali "zaviranju", ki jih celica prejme med vmesnikom, se lahko "odloči", ali bo vstopila v celični cikel ali ne in se razdelila.
Ta "sporočila" nosijo nekateri specializirani proteini, vključno z rastnimi faktorji, receptorji za te rastne dejavnike, pretvorniki signalov in jedrskimi regulacijskimi proteini.
Poleg tega imajo celice tudi kontrolne točke ali omejitvene točke v različnih fazah, kar jim omogoča, da zagotovijo pravilno napredovanje celičnega cikla.
Številne "neproduktivne" celice se nenehno delijo, zato naj bi bile vedno v aktivnem celičnem ciklu.
Celice, ki se ne delijo ali so v mirovanju, vstopijo iz faze G1 v fazo, imenovano G0, v kateri lahko ostanejo sposobni več mesecev in celo let (veliko celic človeškega telesa je v tej fazi).
Končno diferencirane celice ne morejo zapustiti faze G0 in vstopiti v celični cikel, kot je to na primer pri nekaterih nevronskih celicah.
Opis faze G1
Kot že omenjeno, lahko fazo G1 celičnega cikla štejemo za fazo rasti, saj po delitvi celice njene hčerinske celice vstopijo v to fazo in začnejo sintetizirati encime in hranila, potrebna za poznejšo podvajanje DNK in celična delitev.
V tej fazi nastaja tudi velika količina beljakovin in sporočilne RNA, njihovo trajanje pa je zelo različno, odvisno od količine hranil, ki so na voljo celici.
Podfaze G1
Fazo G1 lahko opišemo tako, da je sestavljena iz štirih podfaz: tekmovanja (g1a), vstopa ali vstopa (g1b), napredovanja (g1c) in sestavljanja (g1d).
Konkurenca se nanaša na postopek, s katerim celica, ki vstopa v G1, absorbira hranilne in zunajcelične elemente skozi svojo plazemsko membrano. Vnos ali vnos je sestavljen iz vnosa teh "materialov", ki prispevajo k rasti celice.
Ta rast se zgodi med podfazo napredovanja, ki se konča, ko se ti materiali zberejo, da tvorijo druge celične strukture in dokončajo napredovanje celice v fazo G1 in proti kontrolni točki.
Nadzorne ali "omejitvene" točke
Vse celice imajo regulatorje, ki jim omogočajo spremljanje njihove rasti. Na koncu faze G1 je kontrolna točka, ki zagotavlja, da je sinteza beljakovin pravilno potekala in da je vsa celična DNK "nepoškodovana" in "pripravljena" za naslednje faze.
Specializirani "zaščitni ukrepi", ki jih najdemo na tej kontrolni točki, so beljakovine, znane kot ciklinno odvisne kinaze ali CDK, iz Cyclin-Dependent Kinases, beljakovine, ki sodelujejo tudi v začetku delitve DNK v fazi S.
Ciklin odvisne kinaze so beljakovinske kinaze, za katere je značilno, da potrebujejo ločeno podenoto (ciklin), ki zagotavlja bistvene domene za delovanje encimov.
Kontrolne točke za celični cikel (Vir: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), prek Wikimedia Commons in prirejeno po Raquel Parada)
Odgovorni so za dodajanje fosfatnih skupin v ostankih serina in treonina, ki se nahajajo na specifičnih področjih njihovih ciljnih beljakovin, in spreminjajo njihovo aktivnost.
Imajo zelo pomembne funkcije tako pri nadzoru delitve celic kot pri modulaciji transkripcije genov kot odziva na različne zunajcelične in znotrajcelične signale. Zahvaljujoč tem beljakovinam ne samo faza G1, ampak tudi faza S in faza G2 delujeta kot "ura" celičnega cikla.
Kontrolna točka G1 / S
Kontrolna točka v fazi G1 je ena najpomembnejših in tam se celica "odloči", če je dovolj narasla in ali so prehranske razmere okoli in v njej ustrezne za začetek procesa genomske replikacije.
Na tej fazni prehodni točki sodelujejo ciklično odvisne proteinske kinaze poddružine 2 (Cdk2), ki so odvisne od ciklina E.
Ko celica "preide" to kontrolno točko in preide v naslednjo fazo, aktivnost Cdk1 znova "izklopi" z uničenjem njenega dela ciklina, zato se je pokazalo, da so ti proteini neaktivni, dokler da so v citosolu na voljo ciklini.
Pomen
Faza G1 ni bistvena le za rast celic in za pripravo podceličnih struktur za delitev, ampak je z vidika regulacije razmnoževanja celic kritična njegova kontrolna točka.
"Deregulacija" nadzora proliferacije je eden glavnih dejavnikov razvoja tumorja v različnih vrstah tkiv, saj je veliko kontrolnih točk celičnega cikla med tumorigenezo "zaobljenih".
Reference
- Casem, ML (ur.). (2016). Študije primerov v celični biologiji. Akademski tisk.
- Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Enciklopedija Britannica. Pridobljeno 5. aprila 2020 z www.britannica.com/science/cell-cycle
- Harrison, MK, Adon, AM in Saavedra, HI Cdks faze G1 ureja cikel centrosomov in posreduje onkogeno odvisno krepitev centrosomov. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
- Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Uravnavanje celičnega cikla. V Molekularni osnovi raka (str. 165–178). Samo shramba vsebine !.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, poslanec, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekularna celična biologija. Macmillan.
- Maluales, M. (2014). Ciklin odvisne kinaze. Biologija gena, 15 (6), 122.
- McDaniel, John. (2020, 6. aprila). Faza G1: Kaj se dogaja v tej fazi celičnega cikla ?. sciaching.com. Pridobljeno s https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
- Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molekularna patologija adenomov hipofize. Elsevier.