FASE G1 (CICLE CEL·LULAR): DESCRIPCIÓ I IMPORTÀNCIA - BIOLOGIA - 2025

La fase G1 és un dels estadis en els quals es divideix la interfície de el cicle de vida d'una cèl·lula. Molts autors es refereixen a aquesta com la "fase de creixement", ja que durant ella passa el creixement més significatiu d'una cèl·lula.

Durant la fase G1 ocorren, doncs, diversos canvis metabòlics intracel·lulars que preparen a la cèl·lula per a la seva divisió. En cert punt d'aquesta fase, conegut en alguns textos com el "punt de restricció", la cèl·lula es compromet en la divisió i continua cap a la fase S, de síntesi.

Fases de l'cicle cel·lular (Font: Richard Wheeler (Zephyris). Rètols en espanyol d'Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

El cicle cel·lular

El cicle cel·lular consisteix en la seqüència ordenada dels esdeveniments que ocorren en una cèl·lula com a preparació per a la seva divisió. Generalment es defineix com un procés dividit en 4 etapes mitjançant les quals les cèl·lules:

- augmenten de mida (fase G1)

- copien el seu ADN i sintetitzen altres molècules importants (fase de síntesi o fase S)

- es preparen per a la divisió (fase G2) i

- es divideixen (fase M o mitosi)

D'acord amb l'anterior, el cicle cel·lular pot dividir-se en dos grans "moments": la interfície i la mitosi. La interfase consisteix en les fases G1, S i G2, que comprenen tots els processos entre una divisió mitòtica i una altra, de manera que es diu que una cèl·lula passa la major part de la seva vida en interfase.

Regulació

D'acord amb els missatges "estimuladors" o "inhibidors" que una cèl·lula rep durant la interfase aquesta pot "decidir" si entra o no en el cicle cel·lular i es divideix.

Aquests "missatges" són transportats per algunes proteïnes especialitzades entre les que es troben factors de creixement, receptors d'aquests factors de creixement, transductors de senyals i proteïnes nuclears reguladores.

A més, les cèl·lules també tenen punts de control o de restricció en les diferents fases, els quals els permeten assegurar-se que el cicle cel·lular progressi correctament.

Moltes de les cèl·lules "no reproductives" es divideixen constantment, de manera que es diu d'aquestes que estan sempre en un cicle cel·lular actiu.

Les cèl·lules que no es divideixen o que són cèl·lules quiescents entren des de la fase G1 a una fase anomenada G0, durant la qual poden romandre viables molts mesos i fins i tot anys (en aquesta fase estan moltes de les cèl·lules de el cos humà).

Les cèl·lules terminalment diferenciades no poden abandonar la fase G0 i ingressar a l'cicle cel·lular, com és el cas d'algunes cèl·lules neuronals, per exemple.

Descripció de la fase G1

Com es va comentar, la fase G1 de el cicle cel·lular pot considerar-se una fase de creixement, ja que després que una cèl·lula es divideix, les seves cèl·lules filles entren a aquesta fase i comencen a sintetitzar els enzims i els nutrients necessaris per a la posterior replicació de l'ADN i divisió cel·lular.

Durant aquesta fase es produeix, a més, gran quantitat de proteïnes i d'ARN missatgers, i el seu temps de durada és summament variable, depenent, generalment, de la quantitat de nutrients disponibles per a la cèl·lula.

Subfases de G1

La fase G1 pot descriure com formada per quatre "subfases": competència (G1a), entrada o ingrés (G1B), progressió (g1c) i acoblament (G1D).

La competència es refereix a el procés pel qual una cèl·lula que entra en G1 absorbeix nutrients i elements extracel·lulars a través de la seva membrana plasmàtica. L'entrada o l'ingrés consisteix en l'entrada d'aquests "materials", els quals contribueixen a el creixement de la cèl·lula.

Aquest creixement té lloc durant la subfase de progressió, que acaba quan s'acoblen aquests materials per a formar altres estructures cel·lulars i completen el progrés de la cèl·lula en la fase G1 i cap al punt de control.

Punts de control o de "restricció"

Totes les cèl·lules tenen reguladors que els permeten monitoritzar el seu creixement. A la fi de la fase G1 ha un punt de control que s'assegura que la síntesi de proteïnes hagi passat adequadament i que tot l'ADN cel·lular estigui "intacte" i "llest" per a les fases subsegüents.

Els "salvaguardes" especialitzats que es troben en aquest punt de control són proteïnes conegudes com quinases dependents de ciclines o CDK, de l'anglès Cyclin-Dependent kinases, unes proteïnes que també participen en el començament de la divisió de l'ADN durant la fase S.

Les cinases dependents de ciclines són proteïnes quinases que es caracteritzen per necessitar una subunitat separada (una ciclina) que proveeix els dominis essencials per a l'activitat enzimàtica.

Els punts de control de l'cicle cel·lular (Font: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), via Wikimedia Commons i modificat per Raquel Parada)

S'encarreguen de l'addició de grups fosfat en residus de serina i treonina situats en dominis específics de les seves proteïnes blanc, alterant la seva activitat.

Tenen funcions importantíssimes tant en el control de la divisió cel·lular com en la modulació de la transcripció genètica en resposta a diferents senyals extra i intracel·lulars. Gràcies a aquestes proteïnes no només la fase G1, sinó també la fase S i la fase G2 funcionen com un "rellotge" de l'cicle cel·lular.

El punt de control G1 / S

El punt de control en la fase G1 és un dels més importants i és allà on la cèl·lula "decideix" si ha crescut suficient i si les condicions nutritives al seu voltant i en el seu interior són les adequades per començar el procés de replicació genòmica.

En aquest punt de transició de fases participen les proteïnes quinases dependents de ciclina de la subfamília 2 (Cdk2), que depenen de la ciclina E.

Un cop la cèl·lula "supera" aquest punt de control i entra a la següent fase, l'activitat de la Cdk1 és "apagada" de nou mitjançant la destrucció del seu porció ciclina, és per això que s'ha demostrat que aquestes proteïnes estan inactives fins que hi ha ciclines disponibles al citosol.

importància

La fase G1 no només és fonamental per al creixement cel·lular i per a la preparació de les estructures subcel·lulars per a la divisió, sinó que el seu punt de control és crític des del punt de vista de la regulació de la proliferació cel·lular.

La "desregulació" de l'control de la proliferació és un dels principals motors de el desenvolupament de tumors en diferents tipus de teixits, ja que molts dels punts de control de l'cicle cel·lular són "anul·lats" durant la tumorogènesi.

referències

1. Casem, ML (Ed.). (2016). Casi studies in cell biology. Academic Press.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Retrieved April 5, 2020, from www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM & Saavedra, HI The G1 phase CDKs Regulate the centrosome cycle and mediate oncogene-dependent centrosome Amplification. Cell Div 6, 2 (2011).
4. Li, I., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Regulation of the Cell Cycle. In The Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Content Repository Only !.
5. Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molecular cell biology. Macmillan.
6. Malumbres, M. (2014). Cyclin-dependent kinases. Genome biology, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, April 6). G1 Phase: What Happens During this Phase of the Cell Cycle ?. sciencing.com. Retrieved from
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molecular pathology of pituitary adenomes. Elsevier.