- Buněčný cyklus
- Nařízení
- Popis fáze G1
- Dílčí fáze G1
- Kontrolní nebo "omezovací" body
- Kontrolní bod G1 / S
- Důležitost
- Reference
Fáze G1 je jednou z fází, ve které je rozhraní životního cyklu buňky rozděleny. Mnoho autorů to nazývá „růstovou fází“, protože během ní dochází k nejvýznamnějšímu růstu buňky.
Během fáze G1 proto dochází k různým intracelulárním metabolickým změnám, které připravují buňku na dělení. V určitém bodě této fáze, známém v některých textech jako „restrikční bod“, se buňka zapojuje do dělení a pokračuje do S fáze syntézy.
Fáze buněčného cyklu (Zdroj: Richard Wheeler (Zephyris). Španělské štítky Alejandra Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) přes Wikimedia Commons)
Buněčný cyklus
Buněčný cyklus sestává z uspořádané sekvence událostí, které se vyskytují v buňce v rámci přípravy na její rozdělení. Obecně je definován jako proces rozdělený do 4 fází, kterými buňky:
- zvětšení velikosti (fáze G1)
- zkopírujte jejich DNA a syntetizujte další důležité molekuly (fáze syntézy nebo fáze S)
- připravit se na rozdělení (fáze G2) a -
- dělení (M fáze nebo mitóza)
V souladu s výše uvedeným lze buněčný cyklus rozdělit do dvou velkých „okamžiků“: rozhraní a mitózy. Rozhraní se skládá z fází G1, S a G2, které zahrnují všechny procesy mezi jedním mitotickým dělením a druhým, a proto se říká, že buňka tráví většinu svého života v rozhraní.
Nařízení
Podle „stimulačních“ nebo „inhibičních“ zpráv, které buňka dostává během rozhraní, se může „rozhodnout“, zda vstoupit do buněčného cyklu a rozdělit se.
Tyto „zprávy“ nesou některé specializované proteiny, včetně růstových faktorů, receptorů pro tyto růstové faktory, signálních převodníků a jaderných regulačních proteinů.
Kromě toho mají buňky také kontrolní body nebo restrikční body v různých fázích, což jim umožňuje zajistit, aby buněčný cyklus postupoval správně.
Mnoho „nereprodukčních“ buněk se neustále dělí, proto se říká, že jsou vždy v aktivním buněčném cyklu.
Buňky, které se nerozdělují nebo jsou klidovými buňkami, vstupují z fáze G1 do fáze zvané G0, během níž mohou zůstat životaschopné po mnoho měsíců a dokonce i let (mnoho buněk lidského těla je v této fázi).
Terminálně diferencované buňky nemohou opustit fázi G0 a vstoupit do buněčného cyklu, jako je tomu například u některých neuronálních buněk.
Popis fáze G1
Jak již bylo zmíněno, G1 fázi buněčného cyklu lze považovat za růstovou fázi, protože poté, co se buňka rozdělí, její dceřiné buňky vstoupí do této fáze a začnou syntetizovat enzymy a živiny nezbytné pro následnou replikaci DNA a buněčné dělení.
Během této fáze se také produkuje velké množství proteinů a messengerové RNA a jejich trvání je velmi variabilní, obecně v závislosti na množství živin dostupných pro buňku.
Dílčí fáze G1
Fázi G1 lze charakterizovat jako čtyři „dílčí fáze“: soutěž (g1a), vstup nebo zápis (g1b), postup (g1c) a sestavení (g1d).
Konkurence označuje proces, kterým buňka vstupující do G1 absorbuje živiny a extracelulární prvky skrz svou plazmatickou membránu. Položka nebo položka sestává ze záznamu těchto „materiálů“, které přispívají k růstu buňky.
K tomuto růstu dochází během sub-fáze progrese, která končí, když se tyto materiály shromáždí za vzniku dalších buněčných struktur a dokončí postup buňky do G1 fáze a směrem ke kontrolnímu bodu.
Kontrolní nebo "omezovací" body
Všechny buňky mají regulátory, které jim umožňují sledovat jejich růst. Na konci fáze G1 je kontrolní bod, který zajišťuje, že syntéza proteinu probíhala správně a že veškerá buněčná DNA je "intaktní" a "připravená" pro následující fáze.
Specializovanými „zárukami“ nalezenými v tomto kontrolním bodě jsou proteiny známé jako cyklin-dependentní kinázy nebo CDK, z cyklin-dependentních kináz, proteiny, které se také podílejí na začátku dělení DNA během S fáze.
Cyklin-dependentní kinázy jsou proteinové kinázy, které se vyznačují tím, že vyžadují samostatnou podjednotku (cyklin), která poskytuje základní domény pro enzymatickou aktivitu.
Kontrolní body buněčného cyklu (Zdroj: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), přes Wikimedia Commons a upravené Raquel Parada)
Jsou zodpovědné za přidávání fosfátových skupin do serinových a threoninových zbytků lokalizovaných ve specifických doménách jejich cílových proteinů a mění jejich aktivitu.
Mají velmi důležité funkce jak při kontrole buněčného dělení, tak při modulaci genové transkripce v reakci na různé extra- a intracelulární signály. Díky těmto proteinům funguje nejen fáze G1, ale také fáze S a fáze G2 jako „hodiny“ buněčného cyklu.
Kontrolní bod G1 / S
Kontrolní bod ve fázi G1 je jedním z nejdůležitějších a je tam, kde se buňka „rozhodne“, zda dostatečně rostla a zda jsou nutriční podmínky kolem ní a uvnitř dostatečné pro zahájení procesu genomické replikace.
Na tomto fázovém přechodném bodě se účastní proteinové kinázy závislé na cyklinu z podrodiny 2 (Cdk2), které jsou závislé na cyklinu E.
Jakmile buňka „překročí“ tento kontrolní bod a vstoupí do další fáze, aktivita Cdkl se znovu „vypne“ zničením jeho cyklinové části, a proto se ukázalo, že tyto proteiny jsou neaktivní, dokud že v cytosolu jsou k dispozici cykliny.
Důležitost
G1 fáze není nezbytná pouze pro buněčný růst a pro přípravu subcelulárních struktur pro dělení, ale jeho kontrolní bod je kritický z hlediska regulace buněčné proliferace.
"Deregulace" kontroly proliferace je jedním z hlavních hnacích faktorů vývoje nádoru v různých typech tkání, protože mnoho kontrolních bodů buněčného cyklu je během tumorigeneze "přemostěno".
Reference
- Casem, ML (Ed.). (2016). Případové studie v buněčné biologii. Academic Press.
- Encyklopedie Britannica Inc. (2019). Encyklopedie Britannica. Získáno 5. dubna 2020 z www.britannica.com/science/cell-cycle
- Harrison, MK, Adon, AM a Saavedra, HI Gd fáze Cdks regulují cyklus centrosomů a zprostředkovávají amplifikaci centrosomů závislých na onkogenu. Cell Div 6, 2 (2011).
- Li, Y., Barbash, O. & Diehl, JA (2015). Regulace buněčného cyklu. V Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Pouze úložiště obsahu!
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Biologie molekulárních buněk. Macmillan.
- Maluales, M. (2014). Cykliny závislé kinázy. Biologie genomu, 15 (6), 122.
- McDaniel, John. (2020, 6. dubna). G1 fáze: Co se stane během této fáze buněčného cyklu? sciencing.com. Citováno z
- Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molekulární patologie hypofyzárních adenomů. Elsevier.