G 1 фаза -G1 phase
Г 1 фаза , зазор 1 фаза , или рост 1 фаза , является первой из четырех фаз клеточного цикла , что происходит в эукариотической клетке делении. В этой части интерфазы клетка синтезирует мРНК и белки для подготовки к последующим этапам, ведущим к митозу. Фаза G 1 заканчивается, когда клетка переходит в фазу S интерфазы. Примерно от 30 до 40 процентов времени клеточного цикла тратится на фазу g 1 .
Обзор
G 1 фаза вместе с фазой S и G 2 фазой включает в себя длительный период роста клеточного цикла деления клеток под названием межфазного , что происходит до деления клеток в митозе (фазе М).
Во время фазы G 1 клетка увеличивается в размерах и синтезирует мРНК и белок , необходимые для синтеза ДНК . Как только необходимые белки и рост завершены, клетка переходит в следующую фазу клеточного цикла, S-фазу. Продолжительность каждой фазы, включая фазу G 1 , различна для многих разных типов ячеек. В соматических клетках человека клеточный цикл длится около 18 часов, а фаза G 1 занимает около 1/3 этого времени. Однако у эмбрионов Xenopus, эмбрионов морского ежа и эмбрионов дрозофилы фаза G 1 практически отсутствует и определяется как промежуток, если таковой существует, между концом митоза и фазой S.
На фазу G 1 и другие субфазы клеточного цикла могут влиять ограничивающие факторы роста, такие как поступление питательных веществ, температура и пространство для роста. Должно присутствовать достаточное количество нуклеотидов и аминокислот для синтеза мРНК и белков. Физиологические температуры оптимальны для роста клеток. У людей нормальная физиологическая температура составляет около 37 ° C (98,6 ° F).
Фаза G 1 особенно важна в клеточном цикле, потому что она определяет, совершает ли клетка деление или покидает клеточный цикл. Если клетке дан сигнал оставаться неразделенной, вместо перехода в фазу S, она покинет фазу G 1 и перейдет в состояние покоя, называемое фазой G 0 . Большинство непролиферирующих клеток позвоночных войдут в фазу G 0 .
Регулирование
Внутри клеточного цикла существует строгий набор правил, известный как система контроля клеточного цикла, которая контролирует время и координацию фаз для обеспечения правильного порядка событий. Биохимические триггеры, известные как циклинзависимые киназы (Cdks), включают события клеточного цикла в скорректированное время и в правильном порядке, чтобы предотвратить любые ошибки.
В клеточном цикле есть три контрольных точки: контрольная точка G 1 / S или начальная контрольная точка в дрожжах; G 2 / M контрольной точки ; и контрольно-пропускной пункт шпинделя .
Биохимические регуляторы
Во время G 1 фазе G 1 / S циклин активность возрастает значительно ближе к концу в G 1 фазе.
Комплексы циклина, которые активны во время других фаз клеточного цикла, остаются инактивированными, чтобы предотвратить нарушение порядка каких-либо событий клеточного цикла. В фазе G 1 обнаружены три метода предотвращения активности Cdk : связывание pRB с факторами транскрипции семейства E2F подавляет экспрессию генов циклинов в S-фазе; активируется комплекс, способствующий анафазе (APC), который нацелен на S и M циклины (но не G 1 / S циклины) и расщепляет их; и высокая концентрация ингибиторов Cdk обнаруживается во время фазы G 1 .
Точка ограничения
Точка ограничения ( R ) в фазе G 1 отличается от контрольной точки, потому что она не определяет, являются ли условия в ячейке идеальными для перехода к следующей фазе, но она меняет ход ячейки. После того, как клетка позвоночного находится в фазе G 1 в течение примерно трех часов, клетка входит в точку ограничения, в которой решается, будет ли клетка двигаться вперед с фазой G 1 или перейти в фазу покоя G 0 .
Эта точка также разделяет две половины фазы G 1 ; постмитотическая и премитотическая фазы. Между началом фазы G 1 (которая также происходит после митоза) и R клетка известна как находящаяся в субфазе G 1 -pm или постмитотической фазе. После R и до S ячейка известна как находящаяся в G 1 -ps, или в интервале фазы до S фазы G 1 .
Для того, чтобы клетка продолжала выдерживать G 1 -pm, должно быть большое количество факторов роста и стабильная скорость синтеза белка, иначе клетка перейдет в фазу G 0 .
Противоречивые исследования
Некоторые авторы скажут, что точка ограничения и контрольная точка G 1 / S - это одно и то же, но более поздние исследования утверждают, что есть две разные точки в фазе G 1, которые контролируют прогрессирование клетки. Первая точка ограничения зависит от фактора роста и определяет, переходит ли клетка в фазу G 0 , в то время как вторая контрольная точка зависит от питания и определяет, переходит ли клетка в фазу S.
КПП G 1 / S
Контрольная точка G 1 / S - это точка между фазой G 1 и фазой S, в которой ячейка очищается для перехода в фазу S. Причины, по которым клетка не перейдет в S-фазу, включают недостаточный рост клеток, повреждение ДНК или другие незавершенные приготовления.
В G 1 / S контрольной точки, формирование G 1 / S циклин с Cdk , чтобы сформировать комплекс Фиксирует ячейку нового цикла деления. Эти комплексы затем активируют комплексы S-Cdk, которые продвигаются вперед с репликацией ДНК в S-фазе. Одновременно значительно снижается активность комплекса, способствующего анафазе (APC), что позволяет активировать S- и M-циклины.
Если клетка не очищается, чтобы перейти в S-фазу, она переходит в спящую фазу G 0, в которой нет клеточного роста или деления.
При раке
Многие источники связывают нарушения в G 1 фазе или G 1 / S контрольной точки к неконтролируемому росту опухолей . В этих случаях, когда затрагивается фаза G 1 , это обычно происходит из-за того, что регуляторные белки генов семейства E2F стали необузданными и увеличивают экспрессию гена циклина G 1 / S, что приводит к неконтролируемому входу в клеточный цикл.
Однако лекарство от некоторых форм рака также лежит в фазе G 1 клеточного цикла. Многие виды рака, включая рак груди и кожи , были предотвращены от пролиферации, заставляя опухолевые клетки вступать в клеточный цикл G 1, останавливая клеточный цикл, предотвращая деление и распространение клеток.