المرحلة G1​

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
مخطط المرحلة G1

المرحلة G1 ، أو مرحلة الفجوة 1 ، أو مرحلة النمو 1 ، هي المرحلة الأولى من المراحل الأربع لدورة الخلية التي تحدث في انقسام الخلايا حقيقية النواة . في هذا الجزء من الطور البيني ، تُصنّع الخلية الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA ) والبروتينات استعدادًا للخطوات اللاحقة المؤدية إلى الانقسام المتساوي. تنتهي المرحلة G1 عندما تنتقل الخلية إلى المرحلة S من الطور البيني. يُقضى ما يقارب 30 إلى 40 بالمئة من وقت دورة الخلية في المرحلة G1 .

ملخص

مخطط كروموسومي للكروموسومات البشرية، يوضح حالتها المعتادة في طوري G0 و G1 من دورة الخلية. في أعلى المنتصف، يظهر أيضًا زوج الكروموسومات 3 في الطور الاستوائي (المشار إليه بـ "Meta.")، والذي يحدث بعد خضوعه لعملية تخليق الحمض النووي DNA التي تحدث في طور S (المشار إليه بـ S) من دورة الخلية.

تشكل المرحلة G1 ، بالإضافة إلى المرحلتين S و G2 ، فترة النمو الطويلة لدورة الخلية ، والتي تُسمى الطور البيني، وتحدث قبل انقسام الخلية في الانقسام المتساوي (المرحلة M). [ 1 ]

خلال طور G1 ، تنمو الخلية في الحجم وتُصنّع الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) والبروتين اللازمين لتخليق الحمض النووي (DNA) . بمجرد اكتمال البروتينات اللازمة والنمو، تدخل الخلية في الطور التالي من دورة الخلية، وهو طور S. يختلف طول كل طور، بما في ذلك طور G1، في أنواع الخلايا المختلفة. في الخلايا الجسدية البشرية، يستمر طور G1 من دورة الخلية حوالي 10 ساعات. [ 2 ] أما في أجنة الضفدع الأفريقي (Xenopus) ، وأجنة قنفذ البحر ، وأجنة ذبابة الفاكهة (Drosophila) ، فإن طور G1 يكاد يكون معدومًا، ويُعرَّف بأنه الفجوة، إن وُجدت، بين نهاية الانقسام المتساوي وطور S. [ 2 ]

قد تتأثر المرحلة G1 والمراحل الفرعية الأخرى من دورة الخلية بعوامل تحد من النمو ، مثل توافر المغذيات ودرجة الحرارة والمساحة المتاحة للنمو. يجب أن تتوفر كميات كافية من النيوكليوتيدات والأحماض الأمينية لتخليق الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) والبروتينات. تُعد درجات الحرارة الفسيولوجية مثالية لنمو الخلايا. في الإنسان، تبلغ درجة الحرارة الفسيولوجية الطبيعية حوالي 37 درجة مئوية (98.6 درجة فهرنهايت). [ 1 ] 

تُعدّ المرحلة G1 ذات أهمية خاصة في دورة الخلية لأنها تُحدد ما إذا كانت الخلية ستُكمل انقسامها أم ستتوقف عن الانقسام. [ 2 ] إذا تلقت الخلية إشارة بالبقاء غير منقسمة، فبدلاً من الانتقال إلى المرحلة S، ستغادر المرحلة G1 وتدخل في حالة سكون تُسمى المرحلة G0 . تدخل معظم خلايا الفقاريات غير المتكاثرة المرحلة G0 . [ 1 ]

أنظمة

يوجد ضمن دورة الخلية مجموعة صارمة من الضوابط تُعرف بنظام التحكم في دورة الخلية ، والتي تتحكم في توقيت وتنسيق المراحل لضمان الترتيب الصحيح للأحداث. تعمل المحفزات الكيميائية الحيوية المعروفة باسم كينازات السيكلين المعتمدة (Cdks) على تشغيل أحداث دورة الخلية في الوقت الصحيح وبالترتيب الصحيح لمنع أي أخطاء. [ 2 ]

توجد ثلاث نقاط تفتيش في دورة الخلية: نقطة تفتيش G1 /S أو نقطة تفتيش البدء في الخميرة؛ نقطة تفتيش G2 / M ؛ ونقطة تفتيش المغزل . [ 1 ]

المنظمات الكيميائية الحيوية

خلال المرحلة G1، يرتفع نشاط السيكلين G1 / S بشكل ملحوظ قرب نهاية المرحلة G1 .

تُبقى معقدات السيكلين النشطة خلال مراحل أخرى من دورة الخلية غير نشطة لمنع حدوث أي خلل في ترتيب أحداث دورة الخلية. توجد ثلاث طرق لمنع نشاط Cdk في المرحلة G1: ارتباط pRB بعوامل النسخ من عائلة E2F يُقلل من التعبير عن جينات السيكلين في المرحلة S؛ تنشيط معقد تعزيز الطور الانفصالي (APC)، الذي يستهدف ويُحلل سيكلينات S وM (ولكن ليس سيكلينات G1 / S)؛ ووجود تركيز عالٍ من مثبطات Cdk خلال المرحلة G1 . [ 2 ]

نقطة تقييد

تختلف نقطة التقييد ( R ) في طور G1 عن نقطة التفتيش، لأنها لا تحدد ما إذا كانت ظروف الخلية مثالية للانتقال إلى المرحلة التالية، بل تُغير مسار الخلية. بعد أن تبقى خلية الفقاريات في طور G1 لمدة ثلاث ساعات تقريبًا، تدخل الخلية نقطة تقييد يُقرر عندها ما إذا كانت ستستمر في طور G1 أو ستدخل في طور G0 الخامل . [ 3 ]

تفصل هذه النقطة أيضًا بين نصفي طور G1 ؛ طور ما بعد الانقسام وطور ما قبل الانقسام. بين بداية طور G1 ( الذي يأتي أيضًا بعد حدوث الانقسام) ونقطة R، تُعرف الخلية بأنها في الطور الفرعي G1 - pm، أو طور ما بعد الانقسام. بعد نقطة R وقبل طور S، تُعرف الخلية بأنها في طور G1 - ps، أو الفترة الفاصلة قبل طور S من طور G1 . [ 4 ]

لكي تستمر الخلية في النمو خلال المرحلة G1 - pm، يجب أن يكون هناك كمية كبيرة من عوامل النمو ومعدل ثابت لتخليق البروتين، وإلا ستنتقل الخلية إلى المرحلة G0 . [ 4 ]

أبحاث متضاربة

يرى بعض الباحثين أن نقطة التقييد ونقطة التفتيش G1 / S هما نقطة واحدة، [ 1 ] [ 2 ] لكن الدراسات الحديثة تشير إلى وجود نقطتين مختلفتين في طور G1 تتحكمان في تقدم الخلية. تعتمد نقطة التقييد الأولى على عوامل النمو وتحدد ما إذا كانت الخلية ستنتقل إلى طور G0 ، بينما تعتمد نقطة التفتيش الثانية على التغذية وتحدد ما إذا كانت الخلية ستنتقل إلى طور S. [ 3 ] [ 4 ]

نقطة التفتيش G 1 /S

نقطة التفتيش G1 /S هي النقطة الفاصلة بين طور G1 وطور S، حيث يُسمح للخلية بالانتقال إلى طور S. وتشمل أسباب عدم انتقال الخلية إلى طور S عدم كفاية نمو الخلية، أو تلف الحمض النووي، أو عدم اكتمال الاستعدادات الأخرى .

عند نقطة التفتيش G1 / S، يؤدي تكوين معقد السيكلين G1 / S مع Cdk إلى بدء دورة انقسام جديدة في الخلية. [ 2 ] ثم تُفعّل هذه المعقدات معقدات S-Cdk التي تتقدم مع تضاعف الحمض النووي في طور S. في الوقت نفسه، ينخفض ​​نشاط معقد تعزيز الطور الانفصالي (APC) بشكل ملحوظ، مما يسمح بتفعيل سيكلينات S وM.

إذا لم تتمكن الخلية من الانتقال إلى طور S، فإنها تدخل طور G0 الخامل الذي لا يحدث فيه نمو أو انقسام خلوي. [ 1 ]

في السرطان

ربطت مصادر عديدة اضطرابات طور G1 أو نقطة التفتيش G1 /S بنمو الأورام غير المنضبط . في هذه الحالات التي يتأثر فيها طور G1، يكون السبب عادةً هو أن البروتينات المنظمة للجينات من عائلة E2F قد أصبحت غير مقيدة، مما يؤدي إلى زيادة التعبير الجيني لبروتينات السيكلين G1 / S، وبالتالي دخول الخلية في دورة الخلية بشكل غير منضبط. [ 2 ]

مع ذلك، يكمن علاج بعض أنواع السرطان أيضًا في المرحلة G1 من دورة الخلية. وقد تم منع انتشار العديد من أنواع السرطان، بما في ذلك سرطان الثدي [ 5 ] وسرطان الجلد [ 6 ]، عن طريق إجبار الخلايا السرطانية على الدخول في مرحلة توقف دورة الخلية G1 ، مما يمنعها من الانقسام والانتشار.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 لوديش هـ، بيرك أ، زيبورسكي إس إل، ماتسودايرا ب، بالتيمور د، دارنيل ج (2000). بيولوجيا الخلية الجزيئية (  الطبعة الرابعة). نيويورك: دبليو إتش فريمان. ISBN 978-0-7167-3136-8.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 مورغان، ديفيد (2007). دورة الخلية: مبادئ التحكم . لندن: دار النشر العلمية الجديدة المحدودة.
  3. 1 2 فوستر، د. أ.، يلين، ب.، شو، ل.، ساكسينا، م. (نوفمبر 2010). " تنظيم تقدم دورة الخلية G1: التمييز بين نقطة التقييد ونقطة (نقاط) تفتيش نمو الخلية الحساسة للمغذيات" . الجينات والسرطان . 1 (11): 1124-1131 . doi : 10.1177/1947601910392989 . PMC 3092273. PMID 21779436 .  
  4. 1 2 3 زتربيرغ أ، لارسون أ، ويمَن ك.ج. (ديسمبر 1995). "ما هي نقطة التقييد؟". الرأي الحالي في بيولوجيا الخلية . 7 (6): 835-42 . doi : 10.1016/0955-0674(95)80067-0 . PMID 8608014 . 
  5. ↑ والي، في. بي.، باتشوال، إس. في.، سيلفستر، بي. دبليو. (يونيو 2009). "العلاج المُركّب بغاما-توكوترينول مع الستاتينات يُحفّز توقف دورة الخلية في ورم الثدي في المرحلة G1". علم الأحياء التجريبي والطب . 234 (6): 639-50 . doi : 10.3181/0810-RM-300 . PMID 19359655. S2CID 30323288 .  
  6. ↑ يي واي، وانغ إتش، تشو جيه إتش، تشو جي إكس، تشين إس بي، مو إتش، فونغ دبليو إف، يو زد إل (يونيو 2011). "يحفز الأتراكتيلينوليد الثاني توقف دورة الخلية في المرحلة G1 وموت الخلايا المبرمج في خلايا سرطان الجلد B16". مجلة علم الأدوية العرقية . 136 (1): 279-282 . doi : 10.1016/j.jep.2011.04.020 . PMID 21524699 .