FASE G1 (CELCYCLUS): BESCHRIJVING EN BELANG - BIOLOGIE - 2026

De G1-fase is een van de fasen waarin het grensvlak van de levenscyclus van een cel is verdeeld. Veel auteurs noemen dit de "groeifase", aangezien tijdens die fase de meest significante groei van een cel plaatsvindt.

Tijdens de G1-fase treden daarom verschillende intracellulaire metabolische veranderingen op die de cel voorbereiden op deling. Op een bepaald punt in deze fase, in sommige teksten bekend als het "restrictiepunt", gaat de cel over tot deling en gaat verder naar de S-fase van synthese.

Celcyclusfasen (Bron: Richard Wheeler (Zephyris). Spaanse labels door Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

De celcyclus

De celcyclus bestaat uit de geordende opeenvolging van gebeurtenissen die plaatsvinden in een cel ter voorbereiding op de deling. Het wordt over het algemeen gedefinieerd als een proces dat is onderverdeeld in 4 fasen waarin cellen:

- toename in omvang (fase G1)

- hun DNA kopiëren en andere belangrijke moleculen synthetiseren (synthesefase of S-fase)

- voorbereiden op splitsing (fase G2) en

- delen (M-fase of mitose)

In overeenstemming met het bovenstaande kan de celcyclus worden onderverdeeld in twee grote "momenten": de interface en mitose. De interface bestaat uit de G1-, S- en G2-fasen, die alle processen tussen de ene mitotische deling en de andere omvatten. Daarom wordt gezegd dat een cel het grootste deel van zijn leven in de interface doorbrengt.

Regulatie

Volgens de "stimulerende" of "remmende" berichten die een cel ontvangt tijdens de interface, kan hij "beslissen" of hij de celcyclus binnengaat en zich deelt.

Deze "berichten" worden gedragen door enkele gespecialiseerde eiwitten, waaronder groeifactoren, receptoren voor deze groeifactoren, signaaltransducers en nucleair regulerende eiwitten.

Daarnaast hebben cellen ook controlepunten of restrictiepunten in de verschillende fasen, waardoor ze ervoor kunnen zorgen dat de celcyclus correct verloopt.

Veel van de "niet-reproductieve" cellen zijn constant aan het delen, daarom wordt gezegd dat ze zich altijd in een actieve celcyclus bevinden.

Cellen die niet delen of die rustende cellen zijn, gaan vanuit de G1-fase naar een fase die G0 wordt genoemd, waarin ze vele maanden en zelfs jaren levensvatbaar kunnen blijven (veel van de cellen van het menselijk lichaam bevinden zich in deze fase).

Terminaal gedifferentieerde cellen kunnen de G0-fase niet verlaten en de celcyclus ingaan, zoals bijvoorbeeld het geval is bij sommige neuronale cellen.

Beschrijving van fase G1

Zoals vermeld, kan de G1-fase van de celcyclus worden beschouwd als een groeifase, aangezien nadat een cel zich deelt, zijn dochtercellen deze fase ingaan en beginnen met het synthetiseren van de enzymen en voedingsstoffen die nodig zijn voor de daaropvolgende replicatie van DNA en celdeling.

Tijdens deze fase wordt ook een grote hoeveelheid eiwitten en boodschapper-RNA geproduceerd, en de duur ervan is zeer variabel, meestal afhankelijk van de hoeveelheid voedingsstoffen die beschikbaar zijn voor de cel.

Subfasen van G1

De G1-fase kan worden omschreven als bestaande uit vier “subfases”: competitie (g1a), instap of instap (g1b), progressie (g1c) en montage (g1d).

Competitie verwijst naar het proces waarbij een cel die G1 binnengaat, voedingsstoffen en extracellulaire elementen absorbeert via zijn plasmamembraan. Het binnenkomen of binnenkomen bestaat uit het binnenkomen van deze "materialen", die bijdragen aan de groei van de cel.

Deze groei vindt plaats tijdens de subfase van progressie, die eindigt wanneer deze materialen samenkomen om andere celstructuren te vormen en de voortgang van de cel naar de G1-fase en naar het ijkpunt voltooien.

Controle- of "beperkings" -punten

Alle cellen hebben regulatoren waarmee ze hun groei kunnen volgen. Aan het einde van de G1-fase is er een controlepunt dat ervoor zorgt dat de eiwitsynthese correct heeft plaatsgevonden en dat al het cellulaire DNA "intact" en "klaar" is voor volgende fasen.

De gespecialiseerde "waarborgen" die op dit controlepunt worden gevonden, zijn eiwitten die bekend staan ​​als cycline-afhankelijke kinasen of CDK's, van cycline-afhankelijke kinasen, eiwitten die ook deelnemen aan het begin van DNA-deling tijdens de S-fase.

Cycline-afhankelijke kinasen zijn proteïnekinasen die worden gekenmerkt doordat ze een afzonderlijke subeenheid (een cycline) vereisen die de essentiële domeinen voor enzymactiviteit verschaft.

Celcycluscontrolepunten (Bron: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), via Wikimedia Commons en gewijzigd door Raquel Parada)

Ze zijn verantwoordelijk voor de toevoeging van fosfaatgroepen in serine- en threonineresiduen die zich in specifieke domeinen van hun doeleiwitten bevinden, waardoor hun activiteit verandert.

Ze hebben zeer belangrijke functies zowel bij de controle van celdeling als bij de modulatie van gentranscriptie als reactie op verschillende extra- en intracellulaire signalen. Dankzij deze eiwitten fungeren niet alleen de G1-fase, maar ook de S-fase en de G2-fase als een “klok” van de celcyclus.

Het G1 / S-ijkpunt

Het ijkpunt in de G1-fase is een van de belangrijkste en het is daar waar de cel "beslist" of hij voldoende is gegroeid en of de voedingsomstandigheden eromheen en binnen voldoende zijn om het genomische replicatieproces te starten.

De cycline-afhankelijke proteïnekinasen van subfamilie 2 (Cdk2), die afhankelijk zijn van cycline E, nemen deel aan dit faseovergangspunt.

Zodra de cel dit controlepunt "overschrijdt" en de volgende fase ingaat, wordt de activiteit van Cdk1 weer "uitgeschakeld" door zijn cycline-gedeelte te vernietigen, en daarom is aangetoond dat deze eiwitten inactief zijn totdat dat er cyclines beschikbaar zijn in het cytosol.

Belang

De G1-fase is niet alleen essentieel voor celgroei en voor de voorbereiding van subcellulaire structuren voor deling, maar het controlepunt is cruciaal vanuit het oogpunt van de regulering van celproliferatie.

De "deregulering" van proliferatiecontrole is een van de belangrijkste drijvende krachten achter tumorontwikkeling in verschillende soorten weefsels, aangezien veel van de controlepunten van de celcyclus tijdens tumorigenese worden "omzeild".

Referenties

1. Casem, ML (Ed.). (2016). Case studies in celbiologie. Academische pers.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Opgehaald op 5 april 2020, van www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison, MK, Adon, AM & Saavedra, HI De G1-fase Cdks reguleren de centrosoomcyclus en mediëren oncogen-afhankelijke centrosoomamplificatie. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Regulatie van de celcyclus. In The Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Alleen contentrepository!.
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A., … & Matsudaira, P. (2008). Moleculaire celbiologie. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Cycline-afhankelijke kinasen. Genoombiologie, 15 (6), 122.
7. McDaniel, John. (2020, 6 april). G1-fase: wat gebeurt er tijdens deze fase van de celcyclus?. sciencing.com. Opgehaald van https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., en Badiu, C. (2011). Moleculaire pathologie van hypofyse-adenomen. Elsevier.