FÁZA G1 (BUNKOVÝ CYKLUS): OPIS A DÔLEŽITOSŤ - BIOLÓGIE

Fáza G1 je jednou z fáz, v ktorej je rozhranie životného cyklu bunky rozdelené. Mnoho autorov to nazýva „fáza rastu“, pretože počas nej dochádza k najvýznamnejšiemu rastu bunky.

Počas fázy G1 preto dochádza k rôznym intracelulárnym metabolickým zmenám, ktoré pripravujú bunku na rozdelenie. V určitom bode tejto fázy, ktorý je v niektorých textoch známy ako „reštrikčný bod“, sa bunka delí a pokračuje do fázy syntézy S.

Fázy bunkového cyklu (Zdroj: Richard Wheeler (Zephyris). Španielske štítky od Alejandra Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)

Bunkový cyklus

Bunkový cyklus pozostáva z usporiadaného sledu udalostí, ktoré sa vyskytujú v bunke v rámci prípravy na jej rozdelenie. Všeobecne sa definuje ako proces rozdelený do 4 stupňov, pomocou ktorých bunky:

- zväčšenie veľkosti (fáza G1)

- skopírujte ich DNA a syntetizujte ďalšie dôležité molekuly (fáza syntézy alebo S fáza)

- pripraviť sa na rozdelenie (fáza G2) a -

- delenie (fáza M alebo mitóza)

V súlade s vyššie uvedeným sa bunkový cyklus môže rozdeliť na dva veľké „okamihy“: rozhranie a mitóza. Rozhranie pozostáva z fáz G1, S a G2, ktoré zahŕňajú všetky procesy medzi jedným mitotickým delením a druhým, a preto sa hovorí, že bunka trávi väčšinu svojho života v rozhraní.

predpis

Podľa „stimulačných“ alebo „inhibičných“ správ, ktoré bunka prijíma počas rozhrania, sa môže „rozhodnúť“, či vstúpi do bunkového cyklu alebo sa rozdelí.

Tieto „správy“ nesú niektoré špecializované proteíny, vrátane rastových faktorov, receptorov pre tieto rastové faktory, signálových prevodníkov a jadrových regulačných proteínov.

Bunky majú navyše kontrolné body alebo reštrikčné body v rôznych fázach, čo im umožňuje zaistiť správny priebeh bunkového cyklu.

Mnoho „nereprodukčných“ buniek sa neustále delí, a preto sa hovorí, že sú vždy v aktívnom bunkovom cykle.

Bunky, ktoré sa nerozdeľujú alebo sú pokojovými bunkami, vstupujú z fázy G1 do fázy nazývanej G0, počas ktorej môžu zostať životaschopné mnoho mesiacov a dokonca aj roky (mnohé bunky ľudského tela sú v tejto fáze).

Terminálne diferencované bunky nemôžu opustiť fázu G0 a vstúpiť do bunkového cyklu, ako je to napríklad v prípade niektorých neurónových buniek.

Opis fázy G1

Ako už bolo uvedené, fáza G1 bunkového cyklu sa môže považovať za rastovú fázu, pretože potom, čo sa bunka rozdelí, jej dcérske bunky vstúpia do tejto fázy a začnú syntetizovať enzýmy a živiny potrebné na následnú replikáciu DNA a bunkové delenie.

Počas tejto fázy sa tiež produkuje veľké množstvo proteínov a messengerovej RNA a ich trvanie je veľmi variabilné, vo všeobecnosti v závislosti od množstva výživných látok dostupných pre bunku.

Subfázy G1

Fáza G1 sa môže opísať ako pozostávajúca zo štyroch „podfázií“: konkurencia (g1a), vstup alebo zápis (g1b), progresia (g1c) a montáž (g1d).

Konkurencia sa týka procesu, pri ktorom bunka vstupujúca do Gl absorbuje výživné látky a extracelulárne prvky cez svoju plazmatickú membránu. Záznam alebo záznam pozostáva zo záznamu týchto „materiálov“, ktoré prispievajú k rastu bunky.

Tento rast nastáva počas sub-fázy progresie, ktorá končí, keď sa tieto materiály zostavia, aby vytvorili ďalšie bunkové štruktúry a dokončili postup bunky do fázy G1 a smerom k kontrolnému bodu.

Kontrolné alebo "obmedzovacie" body

Všetky bunky majú regulátory, ktoré im umožňujú sledovať ich rast. Na konci fázy G1 je kontrolný bod, ktorý zaisťuje, že syntéza proteínov prebiehala správne a že všetka bunková DNA je „intaktná“ a „pripravená“ na ďalšie fázy.

Špecializované "záruky" nájdené v tomto kontrolnom bode sú proteíny známe ako cyklín-dependentné kinázy alebo CDK, z cyklín-dependentných kináz, proteíny, ktoré sa tiež podieľajú na začiatku delenia DNA počas fázy S.

Cyklín-dependentné kinázy sú proteínkinázy, ktoré sa vyznačujú tým, že vyžadujú samostatnú podjednotku (cyklín), ktorá poskytuje esenciálne domény pre enzýmovú aktivitu.

Kontrolné body bunkového cyklu (Zdroj: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), prostredníctvom Wikimedia Commons a upravené Raquel Parada)

Sú zodpovedné za pridanie fosfátových skupín do serínových a treonínových zvyškov lokalizovaných v špecifických doménach ich cieľových proteínov, čím sa mení ich aktivita.

Majú veľmi dôležité funkcie ako pri kontrole bunkového delenia, tak pri modulácii génovej transkripcie v reakcii na rôzne extra- a intracelulárne signály. Vďaka týmto proteínom nielen fáza G1, ale aj fáza S a fáza G2 fungujú ako „hodiny“ bunkového cyklu.

Kontrolný bod G1 / S

Kontrolný bod vo fáze G1 je jedným z najdôležitejších a je to miesto, kde sa bunka „rozhodne“, či už dostatočne vyrástla a či sú nutričné podmienky okolo nej a vo vnútri postačujúce na začatie procesu replikácie genómu.

V tomto bode fázového prechodu sa zúčastňujú proteínkinázy závislé od cyklínu z podrodiny 2 (Cdk2), ktoré závisia od cyklínu E.

Keď bunka „prejde“ tento kontrolný bod a vstúpi do ďalšej fázy, aktivita Cdkl sa znova „vypne“ zničením jeho časti cyklínu, čo je dôvod, prečo sa ukázalo, že tieto proteíny sú neaktívne, kým že v cytozole sú dostupné cyklíny.

dôležitosť

G1 fáza nie je nevyhnutná iba pre rast buniek a pre prípravu subcelulárnych štruktúr na delenie, ale jej kontrolný bod je kritický z hľadiska regulácie bunkovej proliferácie.

„Deregulácia“ kontroly proliferácie je jednou z hlavných hnacích síl vývoja nádoru v rôznych typoch tkanív, pretože mnohé kontrolné body bunkového cyklu sa počas tumorigenézy „obchádzajú“.

Referencie

Casem, ML (vyd.). (2016). Prípadové štúdie z bunkovej biológie. Academic Press.
Encyklopédia Britannica Inc. (2019). Encyklopédia Britannica. Získané 5. apríla 2020 z adresy www.britannica.com/science/cell-cycle
Harrison, MK, Adon, AM a Saavedra, HI. Cdk G1 fázy regulujú centrosómový cyklus a sprostredkujú amplifikáciu centrosómu závislú od onkogénu. Celí Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
Li, Y., Barbash, O. & Diehl, JA (2015). Regulácia bunkového cyklu. V Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Iba úložisko obsahu!
Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornia, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekulárna bunková biológia. Macmillan.
Maluales, M. (2014). Cyklínovo závislé kinázy. Genómová biológia, 15 (6), 122.
McDaniel, John. (2020, 6. apríla). G1 fáza: Čo sa stane počas tejto fázy bunkového cyklu? sciencing.com. Zdroj: https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molekulárna patológia hypofyzárnych adenómov. Elsevier.

FÁZA G1 (BUNKOVÝ CYKLUS): OPIS A DÔLEŽITOSŤ - BIOLÓGIE - 2025