FASE G1 (CICLO CELLULARE): DESCRIZIONE E IMPORTANZA - BIOLOGIA - 2024

La fase G1 è una delle fasi in cui è suddivisa l'interfaccia del ciclo di vita di una cellula. Molti autori si riferiscono a questa come alla "fase di crescita", poiché durante essa si verifica la crescita più significativa di una cellula.

Durante la fase G1, quindi, si verificano vari cambiamenti metabolici intracellulari che preparano la cellula alla divisione. Ad un certo punto di questa fase, nota in alcuni testi come "punto di restrizione", la cellula si impegna in divisione e prosegue fino alla fase S di sintesi.

Fasi del ciclo cellulare (Fonte: Richard Wheeler (Zephyris). Etichette spagnole di Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) tramite Wikimedia Commons)

Il ciclo cellulare

Il ciclo cellulare è costituito dalla sequenza ordinata di eventi che si verificano in una cellula in preparazione alla sua divisione. Viene generalmente definito come un processo suddiviso in 4 fasi in base alle quali le cellule:

- aumento delle dimensioni (fase G1)

- copiare il loro DNA e sintetizzare altre importanti molecole (fase di sintesi o fase S)

- prepararsi alla divisione (fase G2) e

- dividere (fase M o mitosi)

In accordo con quanto sopra, il ciclo cellulare può essere suddiviso in due grandi "momenti": l'interfaccia e la mitosi. L'interfaccia è costituita dalle fasi G1, S e G2, che comprendono tutti i processi tra una divisione mitotica e l'altra, motivo per cui si dice che una cellula trascorra la maggior parte della sua vita nell'interfaccia.

Regolamento

A seconda dei messaggi "stimolatori" o "inibitori" che una cellula riceve durante l'interfaccia, può "decidere" se entrare o meno nel ciclo cellulare e dividersi.

Questi "messaggi" sono trasportati da alcune proteine ​​specializzate, inclusi fattori di crescita, recettori per questi fattori di crescita, trasduttori di segnale e proteine ​​regolatrici nucleari.

Inoltre, le cellule hanno anche checkpoint o punti di restrizione nelle diverse fasi, che consentono loro di garantire che il ciclo cellulare proceda correttamente.

Molte delle cellule "non riproduttive" si dividono costantemente, motivo per cui si dice che siano sempre in un ciclo cellulare attivo.

Le cellule che non si dividono o che sono cellule quiescenti entrano dalla fase G1 a una fase chiamata G0, durante la quale possono rimanere vitali per molti mesi e persino anni (molte delle cellule del corpo umano sono in questa fase).

Le cellule a differenziazione terminale non possono lasciare la fase G0 ed entrare nel ciclo cellulare, come nel caso di alcune cellule neuronali, ad esempio.

Descrizione della fase G1

Come accennato, la fase G1 del ciclo cellulare può essere considerata una fase di crescita, poiché dopo che una cellula si divide, le sue cellule figlie entrano in questa fase e iniziano a sintetizzare gli enzimi e i nutrienti necessari per la successiva replicazione del DNA e divisione cellulare.

Durante questa fase viene prodotta anche una grande quantità di proteine ​​e RNA messaggero e la loro durata è molto variabile, generalmente a seconda della quantità di nutrienti a disposizione della cellula.

Sottofasi di G1

La fase G1 può essere descritta come composta da quattro “sottofasi”: competizione (g1a), entrata o entrata (g1b), progressione (g1c) e assemblea (g1d).

La competizione si riferisce al processo mediante il quale una cellula che entra in G1 assorbe i nutrienti e gli elementi extracellulari attraverso la sua membrana plasmatica. L'entrata o entrata consiste nell'entrata di questi “materiali”, che contribuiscono alla crescita della cellula.

Questa crescita si verifica durante la sottofase di progressione, che termina quando questi materiali si assemblano per formare altre strutture cellulari e completare il progresso della cellula nella fase G1 e verso il checkpoint.

Punti di controllo o "restrizione"

Tutte le cellule hanno regolatori che consentono loro di monitorare la loro crescita. Alla fine della fase G1 è presente un checkpoint che assicura che la sintesi proteica sia avvenuta correttamente e che tutto il DNA cellulare sia "intatto" e "pronto" per le fasi successive.

Le "protezioni" specializzate trovate a questo punto di controllo sono proteine ​​note come chinasi dipendenti dalla ciclina o CDK, dalle chinasi dipendenti dalla ciclina, proteine ​​che partecipano anche all'inizio della divisione del DNA durante la fase S.

Le chinasi dipendenti dalla ciclina sono proteine ​​chinasi caratterizzate dal fatto che richiedono una subunità separata (una ciclina) che fornisce i domini essenziali per l'attività enzimatica.

Punti di controllo del ciclo cellulare (Fonte: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), tramite Wikimedia Commons e modificato da Raquel Parada)

Sono responsabili dell'aggiunta di gruppi fosfato nei residui di serina e treonina situati in domini specifici delle loro proteine ​​bersaglio, alterandone l'attività.

Hanno funzioni molto importanti sia nel controllo della divisione cellulare che nella modulazione della trascrizione genica in risposta a diversi segnali extra ed intracellulari. Grazie a queste proteine, non solo la fase G1, ma anche la fase S e la fase G2 funzionano come un “orologio” del ciclo cellulare.

Il checkpoint G1 / S

Il checkpoint nella fase G1 è uno dei più importanti ed è lì che la cellula “decide” se è cresciuta a sufficienza e se le condizioni nutrizionali attorno e al suo interno sono adeguate per avviare il processo di replicazione genomica.

Le protein chinasi ciclina-dipendenti della sottofamiglia 2 (Cdk2), che dipendono dalla ciclina E, partecipano a questo punto di transizione di fase.

Una volta che la cellula "supera" questo checkpoint ed entra nella fase successiva, l'attività di Cdk1 viene "spenta" nuovamente distruggendo la sua porzione di ciclina, motivo per cui è stato dimostrato che queste proteine ​​sono inattive fino a quando che ci sono cicline disponibili nel citosol.

Importanza

La fase G1 non è solo essenziale per la crescita cellulare e per la preparazione delle strutture subcellulari per la divisione, ma il suo punto di controllo è fondamentale dal punto di vista della regolazione della proliferazione cellulare.

La "deregolamentazione" del controllo della proliferazione è uno dei principali motori dello sviluppo del tumore in diversi tipi di tessuti, poiché molti dei checkpoint del ciclo cellulare vengono "bypassati" durante la tumorigenesi.

Riferimenti

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