שלב ה- G1 הוא אחד השלבים בהם מחולק הממשק של מחזור החיים של תא. מחברים רבים מתייחסים לזה כאל "שלב הצמיחה", שכן במהלכו מתרחשת הצמיחה המשמעותית ביותר של תא.
במהלך שלב ה- G1, אם כן, מתרחשים שינויים מטבוליים תוך-תאיים שונים שמכינים את התא לחלוקה. בנקודה מסוימת בשלב זה, המכונה בטקסטים מסוימים "נקודת ההגבלה", התא עוסק בחלוקה וממשיך לשלב ה- S של הסינתזה.
שלבי מחזור תאים (מקור: ריצ'רד ווילר (צפיריס). תוויות ספרדיות מאת אלחנדרו פורטו. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) באמצעות Wikimedia Commons)
מחזור התא
מחזור התא מורכב מרצף האירועים המסודר המתרחש בתא לקראת חלוקתו. זה מוגדר בדרך כלל כתהליך המחולק לארבעה שלבים באמצעותם התאים:
- עלייה בגודל (שלב G1)
- להעתיק את ה- DNA שלהם ולסנתז מולקולות חשובות אחרות (שלב סינתזה או שלב S)
- להתכונן לחלוקה (שלב G2) ו-
- חלוק (שלב M או מיטוזה)
בהתאם לאמור לעיל, ניתן לחלק את מחזור התא לשני "רגעים" גדולים: הממשק והמיטוזה. הממשק מורכב משלבי G1, S ו- G2, המהווים את כל התהליכים בין חלוקה מיטוטית אחת לשנייה, וזו הסיבה שנאמר שתא מבלה את מרבית חייו בממשק.
תַקָנָה
על פי ההודעות "המעוררות" או "המעכבות" שתא מקבל במהלך הממשק, הוא יכול "להחליט" אם להיכנס למחזור התא או לחלק אותו.
"הודעות" אלה מועברות על ידי כמה חלבונים מתמחים, כולל גורמי גדילה, קולטנים לגורמי צמיחה אלה, מתמרים אותיים, וחלבונים רגולטוריים גרעיניים.
בנוסף, לתאים יש גם נקודות ביקורת או נקודות הגבלה בשלבים השונים, המאפשרים להם להבטיח שמחזור התא מתקדם נכון.
רבים מהתאים ה"לא רבייה "מתחלקים ללא הרף וזו הסיבה שהם אומרים שהם תמיד נמצאים במחזור תאים פעיל.
תאים שאינם מתחלקים או שהם תאי שקט נכנסים משלב ה- G1 לשלב הנקרא G0, במהלכו הם יכולים להישאר בר-קיימא במשך חודשים רבים ואף שנים (רבים מהתאים בגוף האדם נמצאים בשלב זה).
תאים המבדילים סופית אינם יכולים לעזוב את שלב ה- G0 ולהיכנס למחזור התא, כמו שקורה לתאים עצביים מסוימים, למשל.
תיאור שלב G1
כאמור, שלב ה- G1 של מחזור התא יכול להיחשב כשלב צמיחה, מכיוון שאחרי שהתא מתחלק, תאי הבת שלו נכנסים לשלב זה ומתחילים לסנתז את האנזימים והחומרים התזונתיים הנחוצים לשכפול ה- DNA לאחר מכן. חלוקת הסלולר.
בשלב זה מיוצרת כמות גדולה של חלבונים ו- RNA מסרים, ומשך הזמן שלהם משתנה מאוד, תלוי, באופן כללי, בכמות החומרים המזינים העומדים לרשות התא.
תת-שלבים של G1
ניתן לתאר את שלב ה- G1 כמורכב מארבעה "תת-שלבים": תחרות (g1a), כניסה או כניסה (g1b), התקדמות (g1c) והרכבה (g1d).
תחרות מתייחסת לתהליך שבאמצעותו תא שנכנס ל- G1 סופג חומרים מזינים ואלמנטים חוץ תאיים דרך קרום הפלזמה שלו. הכניסה או הכניסה מורכבים מכניסתם של "חומרים" אלה התורמים לצמיחת התא.
צמיחה זו מתרחשת במהלך תת-שלב ההתקדמות, המסתיים כאשר חומרים אלה מתאספים ויוצרים מבני תאים אחרים ומשלימים את התקדמות התא לשלב G1 ולקראת המחסום.
נקודות שליטה או "הגבלה"
לכל התאים יש רגולטורים המאפשרים להם לפקח על צמיחתם. בסוף שלב ה- G1 יש מחסום שמבטיח כי סינתזת החלבון התרחשה כראוי ושכל ה- DNA הסלולרי "שלם" ו"מוכן "לשלבים הבאים.
"אמצעי האבטחה" המיוחדים שנמצאים במחסום זה הם חלבונים המכונים קינאזים תלויים ציקליים או CDKs, מ- Cyclin-Dependent Kinases, חלבונים שמשתתפים גם הם בתחילת חלוקת ה- DNA בשלב S.
קינאזות תלויי סייקלן הינן קינאזות חלבון המאופיינות על ידי דרישה של תת יחידה נפרדת (ציקלון) המספקת את התחומים החיוניים לפעילות האנזים.
מחסומי מחזור תאים (מקור: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), באמצעות Wikimedia Commons ושונו על ידי ראקל פרדה)
הם אחראים לתוספת של קבוצות פוספטים בשאריות סרין ותראונין הנמצאים בתחומים ספציפיים של חלבוני היעד שלהם, ומשנים את פעילותם.
יש להם תפקידים חשובים מאוד הן בבקרת חלוקת התאים והן במודולציה של תעתיק גנים בתגובה לאותות חוץ-ותוך-תאיים שונים. בזכות חלבונים אלה, לא רק שלב ה- G1, אלא גם שלב ה- S ושלב ה- G2 מתפקדים כ"שעון "של מחזור התא.
מחסום G1 / S
המחסום בשלב G1 הוא אחד החשובים ביותר והוא נמצא במקום בו התא "מחליט" אם הוא גדל מספיק ואם התנאים התזונתיים סביבו ובתוכו מספיקים כדי להתחיל בתהליך השכפול הגנומי.
בנקודות המעבר לשלב זה משתתפים קינאזות חלבון התלויות בציקללין של תת-משפחה 2 (Cdk2), התלויות בציקללין E.
ברגע שהתא "חורג" ממחסום זה ונכנס לשלב הבא, הפעילות של Cdk1 "נכבה" שוב על ידי השמדת חלקו הציקלין, וזו הסיבה שהוכח כי חלבונים אלה אינם פעילים עד שיש ציטלינים זמינים בציטוזול.
חֲשִׁיבוּת
שלב ה- G1 אינו חיוני רק לצמיחת תאים ולהכנת מבנים תת-תאיים לחלוקה, אלא שנקודת הבקרה שלו היא קריטית מנקודת המבט של ויסות התפשטות התא.
"הדה-רגולציה" של בקרת ההתרבות היא אחד המניעים העיקריים להתפתחות הגידולים בסוגים שונים של רקמות, מכיוון שרבים ממחסומי המחזור התאים "עוקפים" במהלך הגידול.
הפניות
- קאסם, מ.ל. (עורכת). (2016). מחקרי מקרה בביולוגיה של התא. עיתונות אקדמית.
- אנציקלופדיה בריטניקה בע"מ (2019). אנציקלופדיה בריטניקה. הוחזר ב -5 באפריל 2020 מ- www.britannica.com/science/cell- אופנוע
- הריסון, ח"כ, אדון, א.מ. וסאוודרה, HI. Cdks שלב G1 מווסתים את מחזור הצנטרוזום ומתווכים הגברה צנטרוזומית תלויה אונקוגנית. תא Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
- Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). ויסות מחזור התא. בבסיס המולקולרי של סרטן (עמ '165-178). מאגר תוכן בלבד !.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). ביולוגיה מולקולרית של התא. מקמילן.
- Maluales, M. (2014). קינאזות תלויי סייקל. ביולוגיה של גנום, 15 (6), 122.
- מקדניאל, ג'ון. (2020, 6 באפריל). שלב G1: מה קורה בשלב זה של מחזור התא? sciencing.com. נשלח מ https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
- Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). פתולוגיה מולקולרית של אדנומות יותרת המוח. אלזביאר.