PHASE G1 (ZELLZYKLUS): BESCHREIBUNG UND BEDEUTUNG - BIOLOGIE - 2025

Die G1-Phase ist eine der Stufen, in denen die Schnittstelle des Lebenszyklus einer Zelle unterteilt ist. Viele Autoren bezeichnen dies als "Wachstumsphase", da während dieser das signifikanteste Wachstum einer Zelle auftritt.

Während der G1-Phase treten daher verschiedene intrazelluläre Stoffwechseländerungen auf, die die Zelle auf die Teilung vorbereiten. An einem bestimmten Punkt in dieser Phase, der in einigen Texten als "Restriktionspunkt" bekannt ist, teilt sich die Zelle und geht weiter zur S-Phase der Synthese.

Zellzyklusphasen (Quelle: Richard Wheeler (Zephyris). Spanische Labels von Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) über Wikimedia Commons)

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus besteht aus der geordneten Folge von Ereignissen, die in einer Zelle zur Vorbereitung ihrer Teilung auftreten. Es wird allgemein als ein Prozess definiert, der in 4 Stufen unterteilt ist, durch die Zellen:

- Vergrößerung (Phase G1)

- ihre DNA kopieren und andere wichtige Moleküle synthetisieren (Synthesephase oder S-Phase)

- Vorbereitung auf die Teilung (G2-Phase) und

- teilen (M-Phase oder Mitose)

In Übereinstimmung mit dem Obigen kann der Zellzyklus in zwei große "Momente" unterteilt werden: die Grenzfläche und die Mitose. Die Schnittstelle besteht aus den Phasen G1, S und G2, die alle Prozesse zwischen einer mitotischen Teilung und einer anderen umfassen, weshalb gesagt wird, dass eine Zelle den größten Teil ihres Lebens in der Schnittstelle verbringt.

Verordnung

Gemäß den "stimulierenden" oder "hemmenden" Nachrichten, die eine Zelle während der Schnittstelle empfängt, kann sie "entscheiden", ob sie in den Zellzyklus eintreten und sich teilen soll oder nicht.

Diese "Botschaften" werden von einigen spezialisierten Proteinen übertragen, einschließlich Wachstumsfaktoren, Rezeptoren für diese Wachstumsfaktoren, Signalwandlern und nuklearen regulatorischen Proteinen.

Darüber hinaus haben Zellen in den verschiedenen Phasen Kontrollpunkte oder Restriktionspunkte, mit denen sie sicherstellen können, dass der Zellzyklus korrekt verläuft.

Viele der "nicht reproduktiven" Zellen teilen sich ständig, weshalb sie sich angeblich immer in einem aktiven Zellzyklus befinden.

Zellen, die sich nicht teilen oder sich im Ruhezustand befinden, treten von der G1-Phase in eine Phase namens G0 ein, in der sie viele Monate und sogar Jahre lebensfähig bleiben können (viele Zellen des menschlichen Körpers befinden sich in dieser Phase).

Terminal differenzierte Zellen können die G0-Phase nicht verlassen und in den Zellzyklus eintreten, wie dies beispielsweise bei einigen neuronalen Zellen der Fall ist.

Beschreibung der Phase G1

Wie erwähnt, kann die G1-Phase des Zellzyklus als Wachstumsphase betrachtet werden, da nach der Teilung einer Zelle ihre Tochterzellen in diese Phase eintreten und beginnen, die für die anschließende Replikation von DNA und DNA erforderlichen Enzyme und Nährstoffe zu synthetisieren Zellteilung.

Während dieser Phase wird auch eine große Menge an Proteinen und Messenger-RNA produziert, und ihre Dauer ist sehr variabel, im Allgemeinen abhängig von der Menge an Nährstoffen, die der Zelle zur Verfügung stehen.

Unterphasen von G1

Die G1-Phase kann als aus vier „Unterphasen“ bestehend beschrieben werden: Wettbewerb (g1a), Eintritt oder Eintritt (g1b), Fortschritt (g1c) und Zusammenbau (g1d).

Konkurrenz bezieht sich auf den Prozess, durch den eine in G1 eintretende Zelle Nährstoffe und extrazelluläre Elemente über ihre Plasmamembran absorbiert. Eintrag oder Eintrag besteht aus dem Eintrag dieser "Materialien", die zum Wachstum der Zelle beitragen.

Dieses Wachstum tritt während der Subphase des Fortschreitens auf, die endet, wenn sich diese Materialien zu anderen Zellstrukturen zusammensetzen und den Fortschritt der Zelle in die G1-Phase und in Richtung des Kontrollpunkts vervollständigen.

Kontroll- oder "Beschränkungs" -Punkte

Alle Zellen haben Regulatoren, mit denen sie ihr Wachstum überwachen können. Am Ende der G1-Phase gibt es einen Kontrollpunkt, der sicherstellt, dass die Proteinsynthese ordnungsgemäß stattgefunden hat und dass die gesamte zelluläre DNA "intakt" und "bereit" für nachfolgende Phasen ist.

Die speziellen "Schutzmaßnahmen", die an diesem Kontrollpunkt gefunden werden, sind Proteine, die als Cyclin-abhängige Kinasen oder CDKs bekannt sind, von Cyclin-abhängigen Kinasen, Proteinen, die auch am Beginn der DNA-Teilung während der S-Phase beteiligt sind.

Cyclin-abhängige Kinasen sind Proteinkinasen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine separate Untereinheit (ein Cyclin) benötigen, die die wesentlichen Domänen für die Enzymaktivität bereitstellt.

Zellzyklus-Checkpoints (Quelle: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), über Wikimedia Commons und modifiziert von Raquel Parada)

Sie sind für die Addition von Phosphatgruppen an Serin- und Threoninreste verantwortlich, die sich in bestimmten Domänen ihrer Zielproteine ​​befinden und deren Aktivität verändern.

Sie haben sehr wichtige Funktionen sowohl bei der Kontrolle der Zellteilung als auch bei der Modulation der Gentranskription als Reaktion auf verschiedene extra- und intrazelluläre Signale. Dank dieser Proteine ​​fungieren nicht nur die G1-Phase, sondern auch die S-Phase und die G2-Phase als „Uhr“ des Zellzyklus.

Der G1 / S-Kontrollpunkt

Der Kontrollpunkt in der G1-Phase ist einer der wichtigsten und dort „entscheidet“ die Zelle, ob sie ausreichend gewachsen ist und ob die Ernährungsbedingungen um sie herum und in ihr ausreichend sind, um den genomischen Replikationsprozess zu starten.

An diesem Phasenübergangspunkt sind die Cyclin-abhängigen Proteinkinasen der Unterfamilie 2 (Cdk2) beteiligt, die von Cyclin E abhängen.

Sobald die Zelle diesen Kontrollpunkt "überschreitet" und in die nächste Phase eintritt, wird die Aktivität von Cdk1 wieder "ausgeschaltet", indem ihr Cyclinanteil zerstört wird, weshalb gezeigt wurde, dass diese Proteine ​​bis inaktiv sind dass im Cytosol Cycline vorhanden sind.

Bedeutung

Die G1-Phase ist nicht nur für das Zellwachstum und die Herstellung subzellulärer Strukturen für die Teilung essentiell, sondern ihr Kontrollpunkt ist auch unter dem Gesichtspunkt der Regulation der Zellproliferation kritisch.

Die "Deregulierung" der Proliferationskontrolle ist einer der Haupttreiber der Tumorentwicklung in verschiedenen Gewebetypen, da viele der Kontrollpunkte des Zellzyklus während der Tumorentstehung "umgangen" werden.

Verweise

1. Casem, ML (Hrsg.). (2016). Fallstudien in der Zellbiologie. Akademische Presse.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Abgerufen am 5. April 2020 von www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM und Saavedra, HI Die G1-Phasen-Cdks regulieren den Zentrosomenzyklus und vermitteln die onkogenabhängige Zentrosomenamplifikation. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Li, Y., Barbash, O. & Diehl, JA (2015). Regulation des Zellzyklus. In The Molecular Basis of Cancer (S. 165-178). Nur Inhalts-Repository!
5. H. Lodish, A. Berk, CA Kaiser, M. Krieger, MP Scott, A. Bretscher, … & P. ​​Matsudaira (2008). Molekulare Zellbiologie. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Cyclin-abhängige Kinasen. Genome Biology, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6. April). G1-Phase: Was passiert in dieser Phase des Zellzyklus? sciencing.com. Abgerufen von https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I. & Badiu, C. (2011). Molekulare Pathologie von Hypophysenadenomen. Elsevier.