FĀZE G1 (ŠŪNU CIKLS): APRAKSTS UN NOZĪME - BIOLOĢIJA - 2025

G1 posms ir viens no posmiem, kuros saskarne dzīves cikla šūnas tiek dalīta. Daudzi autori to dēvē par "augšanas fāzi", jo tās laikā notiek visnozīmīgākā šūnas augšana.

Tāpēc G1 fāzes laikā notiek dažādas intracelulāras metabolisma izmaiņas, kas sagatavo šūnu dalīšanai. Noteiktā šīs fāzes brīdī, kas dažos tekstos pazīstams kā “ierobežojuma punkts”, šūna iesaistās dalījumā un turpina S sintēzes fāzi.

Šūnu cikla fāzes (Avots: Ričards Vīlers (Zephyris). Alejandro Porto spāņu etiķetes. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Šūnu cikls

Šūnu cikls sastāv no sakārtotas notikumu secības, kas notiek šūnā, gatavojoties tās dalīšanai. Parasti to definē kā procesu, kas sadalīts 4 posmos, pēc kuriem šūnas:

- lieluma palielināšanās (G1 fāze)

- kopēt to DNS un sintezēt citas svarīgas molekulas (sintēzes fāze vai S fāze)

- sagatavoties dalīšanai (G2 fāze) un

- dalījums (M fāze vai mitoze)

Saskaņā ar iepriekš minēto, šūnu ciklu var sadalīt divos lieliskos "brīžos": saskarnē un mitozē. Saskarne sastāv no G1, S un G2 fāzēm, kas satur visus procesus starp vienu mitotisko dalījumu un otru, tāpēc tiek teikts, ka šūna lielāko dzīves daļu pavada interfeisā.

Regula

Saskaņā ar "stimulējošiem" vai "kavējošiem" ziņojumiem, ko šūna saņem saskarnes laikā, tā var "izlemt" ievadīt šūnu ciklu vai nē un sadalīt.

Šīs "ziņas" pārnēsā daži specializēti proteīni, ieskaitot augšanas faktorus, šo augšanas faktoru receptorus, signālu pārveidotājus un kodolregulējošos proteīnus.

Turklāt šūnām ir arī kontrolpunkti vai ierobežojuma punkti dažādās fāzēs, kas ļauj tām nodrošināt, ka šūnu cikls norit pareizi.

Daudzas no "nevairošanās" šūnām pastāvīgi dalās, tāpēc tiek uzskatīts, ka tās vienmēr atrodas aktīvā šūnu ciklā.

Šūnas, kas nesadalās vai ir mierīgas šūnas, nonāk no G1 fāzes līdz fāzei, ko sauc par G0, kuras laikā tās var saglabāt dzīvotspēju daudzus mēnešus un pat gadus (šajā fāzē atrodas daudzas cilvēka ķermeņa šūnas).

Termināli diferencētas šūnas nevar atstāt G0 fāzi un iekļūt šūnu ciklā, kā tas ir, piemēram, dažās neironu šūnās.

G1 fāzes apraksts

Kā minēts, šūnu cikla G1 fāzi var uzskatīt par augšanas fāzi, jo pēc šūnas sadalīšanās tās meitas šūnas nonāk šajā fāzē un sāk sintezēt fermentus un barības vielas, kas vajadzīgas turpmākai DNS replikācijai un šūnu dalīšana.

Šajā fāzē tiek ražots arī liels daudzums olbaltumvielu un Messenger RNS, un to ilgums ir ļoti mainīgs, parasti tas ir atkarīgs no šūnai pieejamo barības vielu daudzuma.

G1 apakšfāzes

G1 posmu var raksturot kā tādu, kas sastāv no četrām “apakšfāzēm”: konkurence (g1a), ieeja vai ieeja (g1b), progresēšana (g1c) un montāža (g1d).

Konkurence attiecas uz procesu, kurā šūna, kas nonāk G1, caur plazmas membrānu absorbē barības vielas un ārpusšūnu elementus. Ieraksts vai ieraksts sastāv no šo "materiālu" ievadīšanas, kas veicina šūnas augšanu.

Šis pieaugums notiek progresēšanas apakšfāzē, kas beidzas, kad šie materiāli samontējas, veidojot citas šūnas struktūras un pabeidzot šūnas progresu G1 fāzē un pret kontrolpunktu.

Kontroles vai "ierobežošanas" punkti

Visās šūnās ir regulatori, kas ļauj uzraudzīt to augšanu. G1 fāzes beigās ir kontrolpunkts, kas nodrošina, ka olbaltumvielu sintēze ir notikusi pareizi un ka visa šūnu DNS ir "neskarta" un "gatava" nākamajām fāzēm.

Šajā kontrolpunktā atrastie specializētie "aizsargpasākumi" ir proteīni, kas pazīstami kā no ciklīna atkarīgas kināzes vai CDK, kas iegūti no ciklīnatkarīgām kināzēm, olbaltumvielas, kas arī piedalās DNS dalīšanās sākumā S fāzē.

No ciklīna atkarīgās kināzes ir olbaltumvielu kināzes, kurām raksturīga vajadzība pēc atsevišķas apakšvienības (ciklinīna), kas nodrošina fermentu aktivitātes būtiskos domēnus.

Šūnu cikla kontrolpunkti (Avots: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), izmantojot Wikimedia Commons un modificējis Raquel Parada)

Viņi ir atbildīgi par fosfātu grupu pievienošanu serīna un treonīna atlikumos, kas atrodas mērķa olbaltumvielu īpašos domēnos, mainot to aktivitāti.

Viņiem ir ļoti svarīgas funkcijas gan šūnu dalīšanās kontrolē, gan gēnu transkripcijas modulācijā, reaģējot uz dažādiem ekstracelulāriem un intracelulāriem signāliem. Pateicoties šiem proteīniem, ne tikai G1 fāze, bet arī S fāze un G2 fāze darbojas kā šūnu cikla “pulkstenis”.

G1 / S kontrolpunkts

Kontrolpunkts G1 fāzē ir viens no vissvarīgākajiem, un tieši tur šūna “izlemj”, vai tā ir pietiekami izaugusi, un vai uztura apstākļi ap to un tās iekšpusē ir piemēroti, lai sāktu genoma replikācijas procesu.

Šajā fāzes pārejas punktā piedalās 2. apakšgrupas ciklīnatkarīgās olbaltumvielu kināzes (Cdk2), kas ir atkarīgas no ciklīna E.

Tiklīdz šūna "pārsniedz" šo kontrolpunktu un nonāk nākamajā fāzē, Cdk1 aktivitāte tiek atkal "izslēgta", iznīcinot tā ciklīna daļu, tāpēc ir pierādīts, ka šie proteīni ir neaktīvi līdz ka citosolā ir pieejami ciklīni.

Svarīgums

G1 fāze ir būtiska ne tikai šūnu augšanai un subcelulāru struktūru sagatavošanai dalīšanai, bet tās kontroles punkts ir kritisks no šūnu proliferācijas regulēšanas viedokļa.

Izplatīšanas kontroles "atcelšana" ir viens no galvenajiem audzēju attīstības virzītājiem dažāda veida audos, jo daudzi šūnu cikla kontrolpunkti tiek "apieti" audzēja ģenēzes laikā.

Atsauces

1. Casem, ML (Red.). (2016). Gadījumu izpēte šūnu bioloģijā. Akadēmiskā prese.
2. Enciklopēdija Britannica Inc. (2019). Enciklopēdija Britannica. Saņemts 2020. gada 5. aprīlī no vietnes www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harisons, MK, Adons, AM un Saavedra, HI G1 fāzes Cdks regulē centrosomu ciklu un veic starpniecību no onkogēniem atkarīgas centrosomu pastiprināšanas. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Li, Y., Barbašs, O., & Diehl, JA (2015). Šūnu cikla regulēšana. Vēža molekulārajā pamatā (165.-178. Lpp.). Tikai satura krātuve !.
5. Lodish, H., Berks, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekulāro šūnu bioloģija. Makmillans.
6. Maluales, M. (2014). No ciklīna atkarīgās kināzes. Genoma bioloģija, 15 (6), 122. lpp.
7. Makdeilels, Džons. (2020. gads, 6. aprīlis). G1 fāze: kas notiek šajā šūnu cikla fāzē ?. zinātne.com. Izgūts no https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Hipofīzes adenomu molekulārā patoloģija. Elsevier.