FAZA G1 (STANIČNI CIKLUS): OPIS I VAŽNOST - BIOLOGIJA - 2025

Faza G1 je jedna od faza u kojoj je podijeljena sučelje životnog ciklusa stanice. Mnogi autori ovo nazivaju "fazom rasta", jer se tijekom nje događa najznačajniji rast stanice.

Tijekom G1 faze, dakle, dolazi do različitih unutarćelijskih metaboličkih promjena koje pripremaju stanicu na diobu. U određenoj fazi ove faze, koja je u nekim tekstovima poznata i kao "restrikcijska točka", stanica se uključuje u podjelu i nastavlja se u S fazu sinteze.

Faze staničnog ciklusa (Izvor: Richard Wheeler (Zephyris). Španjolske naljepnice Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commons)

Stanični ciklus

Stanični ciklus sastoji se od uređenog slijeda događaja koji se događaju u stanici u pripremi za njezinu podjelu. Općenito se definira kao postupak podijeljen u 4 stupnja pomoću kojih stanice:

- povećanje veličine (faza G1)

- kopirati njihovu DNA i sintetizirati ostale važne molekule (sintezna faza ili S faza)

- pripremiti se za podjelu (faza G2) i

- podjela (M faza ili mitoza)

U skladu s gore navedenim, stanični ciklus možemo podijeliti u dva velika „momenta“: sučelje i mitozu. Sučelje se sastoji od faza G1, S i G2, koji obuhvaćaju sve procese između jedne mitotičke podjele i druge, zbog čega se kaže da stanica provodi većinu svog života u sučelju.

regulacija

Prema "stimulativnim" ili "inhibicijskim" porukama koje stanica prima tijekom sučelja, ona može "odlučiti" hoće li ući u stanični ciklus ili ne i podijeliti se.

Ove "poruke" nose neki specijalizirani proteini, uključujući faktore rasta, receptore za te faktore rasta, pretvarače signala i nuklearne regulatorne proteine.

Uz to, stanice također imaju kontrolne točke ili točke ograničenja u različitim fazama, što im omogućava da osiguraju da stanični ciklus pravilno napreduje.

Mnoge "neproduktivne" stanice neprestano se dijele, zbog čega se kaže da su uvijek u aktivnom staničnom ciklusu.

Stanice koje se ne dijele ili su miroljubive stanice prelaze iz faze G1 u fazu zvanu G0, tijekom koje mogu ostati održivi kroz više mjeseci, pa čak i godina (mnoge stanice ljudskog tijela su u ovoj fazi).

Terminalno diferencirane stanice ne mogu napustiti fazu G0 i ući u stanični ciklus, kao što je to slučaj, na primjer, s nekim neuronskim stanicama.

Opis faze G1

Kao što je spomenuto, G1 faza staničnog ciklusa može se smatrati fazom rasta, jer nakon što se stanica podijeli, njene kćerne stanice uđu u ovu fazu i započnu sintezirati enzime i hranjive tvari potrebne za naknadnu replikaciju DNK i stanična podjela.

Tijekom ove faze također se stvara velika količina proteina i glasnika RNA, a njihovo trajanje vrlo je promjenjivo, ovisno o općenito o količini hranjivih tvari dostupnih stanici.

Podfaze G1

Faza G1 može se opisati kako se sastoji od četiri „podfaze“: natjecanja (g1a), ulaska ili ulaska (g1b), napredovanja (g1c) i montaže (g1d).

Natjecanje se odnosi na proces u kojem stanica koja ulazi u G1 apsorbira hranjive i vanćelijske elemente kroz svoju plazma membranu. Unos ili unos sastoji se od unosa tih "materijala", koji doprinose rastu ćelije.

Do ovog rasta dolazi tijekom podfaze napredovanja, koja se završava kad se ti materijali skupe kako bi tvorili druge stanične strukture i dovršili napredak stanice u fazi G1 i prema kontrolnoj točki.

Točke za kontrolu ili ograničenje

Sve stanice imaju regulatore koji im omogućuju nadzor nad njihovim rastom. Na kraju G1 faze nalazi se kontrolna točka koja osigurava da se sinteza proteina pravilno odvijala i da je sva stanična DNK "netaknuta" i "spremna" za sljedeće faze.

Specijalizirane "zaštitne mjere" koje se nalaze na ovoj kontrolnoj točki su proteini poznati kao ciklin-ovisne kinaze ili CDK, od ciklinski ovisnih kinaza, proteini koji također sudjeluju u početku diobe DNA tijekom S faze.

Ciklin-ovisne kinaze su proteinske kinaze za koje je karakteristično da zahtijevaju zasebnu podjedinicu (ciklin) koja daje bitne domene za aktivnost enzima.

Kontrolne točke za stanični ciklus (Izvor: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), putem Wikimedia Commonsa i modificirao Raquel Parada)

Oni su odgovorni za dodavanje fosfatnih skupina u serinskim i treoninskim ostacima smještenim u specifičnim domenama njihovih ciljnih proteina, mijenjajući njihovu aktivnost.

Oni imaju vrlo važne funkcije u kontroli stanične diobe i u modulaciji transkripcije gena kao odgovor na različite van- i unutarćelijske signale. Zahvaljujući tim proteinima ne samo G1 faza, već i S faza i G2 faza funkcioniraju kao "sat" staničnog ciklusa.

Kontrolna točka G1 / S

Kontrolna točka u fazi G1 jedna je od najvažnijih i tamo je stanica "odlučila" je li dovoljno narasla i jesu li prehrambeni uvjeti oko nje i unutar nje dovoljni za pokretanje procesa genomske replikacije.

Ciklinski ovisne proteinske kinaze iz poddružine 2 (Cdk2), koje ovise o ciklinu E, sudjeluju u ovoj fazi prijelaza faze.

Nakon što stanica "premaši" ovu kontrolnu točku i pređe u sljedeću fazu, aktivnost Cdk1 ponovno se "isključuje" uništavanjem njegovog dijela ciklina, zbog čega je pokazano da su ti proteini neaktivni sve dok da su u citosolu dostupni ciklini.

Važnost

G1 faza nije samo bitna za rast stanica i za pripremu subcelularnih struktura za podjelu, već je njezina kontrolna točka kritična s aspekta regulacije stanične proliferacije.

"Deregulacija" kontrole proliferacije jedan je od glavnih pokretača razvoja tumora u različitim vrstama tkiva, budući da se mnoge kontrolne točke staničnog ciklusa "zaobilaze" tijekom tumorigeneze.

Reference

1. Casem, ML (ur.). (2016). Studije slučaja u staničnoj biologiji. Akademska štampa.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Preuzeto 5. travnja 2020. s www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM i Saavedra, HI Cdks faze G1 regulira ciklus centrosoma i posreduje onkogena ovisna o pojačanju centrosoma. Cell Div 6, 2 (2011).
4. Li, Y., Barbash, O., i Diehl, JA (2015). Regulacija staničnog ciklusa. U Molekularnim osnovama raka (str. 165-178). Samo skladište sadržaja !.
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornija, Krieger, M., Scott, poslanik, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekularna stanična biologija. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Ciklin-ovisne kinaze. Biologija genoma, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020., 6. travnja). G1 faza: što se događa tijekom ove faze staničnog ciklusa ?. sciencing.com. Preuzeto sa
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., i Badiu, C. (2011). Molekularna patologija adenomi hipofize. Elsevier.