Fase G1

La fase G₁, fase de brecha 1 o fase de crecimiento 1 es la primera de cuatro Fases del ciclo celular que tiene lugar en la división celular eucariota. En esta parte de la interfase, la célula sintetiza ARNm y proteínas en preparación para los pasos posteriores que conducen a la mitosis. La fase G₁ termina cuando la célula pasa a la fase S de la interfase. Alrededor del 30 al 40 por ciento del tiempo del ciclo celular transcurre en la fase G₁.

Descripción general

G₁ junto con la fase S y la fase G2 comprenden el largo período de crecimiento de la división celular del ciclo celular llamado interfase que tiene lugar antes de la división celular en la mitosis (fase M).

Durante la fase G₁, la célula crece en tamaño y sintetiza ARNm y proteínas necesarios para la síntesis de ADN. Una vez que se completan las proteínas requeridas y el crecimiento, la célula ingresa a la siguiente fase del ciclo celular, la fase S. La duración de cada fase, incluida la fase G₁, es diferente en muchos tipos diferentes de células. En las células somáticas humanas, el ciclo celular dura aproximadamente 10 horas y la fase G₁. Sin embargo, en los embriones de Xenopus, de erizo de mar y de Drosophila, la fase G₁ es apenas existe y se define como la brecha, si existe, entre el final de la mitosis y la fase S.

G₁ y las otras subfases del ciclo celular pueden verse afectadas por factores limitantes de crecimiento, como el suministro de nutrientes, la temperatura y el espacio para el crecimiento. Deben estar presentes suficientes nucleótidos y aminoácidos para sintetizar ARNm y proteínas. Las temperaturas fisiológicas son óptimas para el crecimiento celular. En los seres humanos, la temperatura fisiológica normal ronda los 37 °C (98,6 °F).

G₁ es particularmente importante en el ciclo celular porque determina si una célula se compromete a dividirse o a abandonar el ciclo celular. Si se le indica a una célula que permanezca indivisa, en lugar de pasar a la fase S, abandonará la fase G₁ y pasará a un estado de latencia llamado fase G0. La mayoría de las células de vertebrados no proliferantes entrarán en la fase G₀.

Reglamento

Dentro del ciclo celular, existe un conjunto estricto de regulaciones conocido como sistema de control del ciclo celular que controla el tiempo y la coordinación de las fases para garantizar un orden correcto de los eventos. Los desencadenantes bioquímicos conocidos como quinasas dependientes de ciclina (Cdks) activan los eventos del ciclo celular en el momento correcto y en el orden correcto para evitar errores.

Hay tres puntos de control en el ciclo celular: el Punto de control G₁/S o el Punto de control Inicio en la levadura; el puesto de control G2/M; y el punto de control del husillo.

Reguladores bioquímicos

Durante la fase G₁, la actividad de la ciclina G₁/S aumenta significativamente cerca del final de la fase G₁.

Los complejos de ciclina que están activos durante otras fases del ciclo celular se mantienen inactivados para evitar que cualquier evento del ciclo celular ocurra fuera de orden. En la fase G₁ se encuentran tres métodos para prevenir la actividad de Cdk: la unión de pRB a los factores de transcripción de la familia E2F regula negativamente la expresión de los genes de ciclina de la fase S; se activa el complejo promotor de la anafase (APC), que ataca y degrada las ciclinas S y M (pero no las ciclinas G₁/S); y se encuentra una alta concentración de inhibidores de Cdk durante la fase G₁.

Punto de restricción

El punto de restricción (R) en la fase G₁ es diferente de un punto de control porque no determina si las condiciones de la celda son ideales para pasar a la siguiente fase., pero cambia el curso de la célula. Después de que una célula de vertebrado ha estado en la fase G₁ durante aproximadamente tres horas, la célula entra en un punto de restricción en el que se decide si la célula avanzará con la fase G₁ fase o pasar a la fase inactiva G₀.

Este punto también separa dos mitades de la fase G₁; las fases posmitótica y premitótica. Entre el comienzo de la fase G₁ (que también es después de que ha ocurrido la mitosis) y R, se sabe que la célula está en la subfase G₁-pm, o la Fase posmitótica. Después de R y antes de S, se sabe que la celda está en G₁-ps, o el intervalo de fase pre S de la fase G₁.

Para que la célula continúe a través del G₁-pm, debe haber una gran cantidad de factores de crecimiento y una tasa constante de síntesis de proteínas; de lo contrario, la célula pasará a G₀ fase.

Investigaciones contradictorias

Algunos autores dirán que el punto de restricción y el punto de control G₁/S son lo mismo, pero estudios más recientes han argumentado que hay dos puntos diferentes en el G₁ fase que controla la progresión de la célula. El primer punto de restricción depende del factor de crecimiento y determina si la célula pasa a la fase G₀, mientras que el segundo punto de control depende de la nutrición y determina si la célula pasa a la fase S.

El punto de control G1/S

El punto de control G₁/S es el punto entre la fase G₁ y la fase S en el que la célula se autoriza para progresar a la fase S. Las razones por las que la célula no pasaría a la fase S incluyen un crecimiento celular insuficiente, ADN dañado u otras preparaciones que no se han completado.

En el punto de control G₁/S, la formación de la ciclina G₁/S con Cdk para formar un complejo compromete a la célula a un nuevo ciclo de división. Estos complejos luego activan los complejos S-Cdk que avanzan con la replicación del ADN en la fase S. Al mismo tiempo, la actividad del complejo promotor de la anafase (APC) disminuye significativamente, lo que permite que las ciclinas S y M se activen.

Si una célula no logra pasar a la fase S, entra en la fase latente G₀ en la que no hay crecimiento ni división celular.

En cáncer

Muchas fuentes han relacionado las irregularidades en la fase G₁ o en el punto de control G₁/S con el crecimiento descontrolado de tumores. En estos casos en los que la fase G₁ se ve afectada, generalmente se debe a que las proteínas reguladoras de genes de la familia E2F se han desenfrenado y aumentan la expresión del gen de la ciclina G₁/S, lo que lleva a a la entrada incontrolada al ciclo celular.

Sin embargo, la cura para algunas formas de cáncer también reside en la fase G₁ del ciclo celular. Se ha evitado la proliferación de muchos cánceres, incluidos los de mama y de piel, haciendo que las células tumorales entren en la detención del ciclo celular G₁, impidiendo que las células se dividan y se propaguen.