G1期とG2期の紹介

この投稿では、細胞周期のG1期とG2期で何が起こるかについて説明します。細胞分裂では、1つのセルの内容を複製してさらにセルを作成し、このセルを2つの等しく同一のセルに分割します。これらのセルは親セルと同じです。これが、損傷した細胞を成長させて置き換える方法です。

細胞分裂を成功させる秘訣は、結果として生じる細胞を同一に保つことです。これは、細胞とその中に含まれるDNAの完全性を維持することが、種の生存の中心であるためです。多くの生物は、DNAの完全性の低下に起因する致命的な突然変異のために死にます。

DNAの完全性がいかに重要であるかについての手がかりは、細胞が必要なときに正常に増殖できることを保証するために実施される品質チェックの数にあります。彼らがすべきではないとき。細胞は細胞周期と関連するチェックを経て、作成された各細胞が完全な状態にあることを確認します。細胞周期には、有糸分裂期と間期の2つの主要な段階があります。

間期は、細胞周期の最も長い段階です。細胞増殖は細胞周期の中心であり、これが間期の主な目的です。この段階の終わりには、DNAの量が2倍になり、中心小体が複製され、細胞は細胞分裂に十分な大きさになります。間期は、最初の成長（G1）、合成（S）、および2番目の成長（G2）段階に分けられます（図1）。ご想像のとおり、増殖期は細胞の増殖であり、合成期には2番目の増殖期に備えてDNA複製が起こります。

ここでは、間期のG期（第1および第2成長）。これらの段階で何が起こるか、何が続くか、そしてなぜそれらが生物学の理解にとって非常に重要であるかを見ていきます。

細胞周期のG1で何が起こるか？

場合によっては、飢餓など、または生成中の組織が目標サイズに達すると、細胞は細胞周期を終了し、G0と呼ばれる静止状態に留まります（図1）。これらの細胞のほとんどは、必要が生じた場合にG1で細胞周期に再び入ることができます。神経細胞は通常再生しません。それらは停滞したままです。

G1では、細胞はほとんどの成長を達成します。それらはサイズが大きくなり、DNA合成の正常な機能に必要なタンパク質と細胞小器官を作ります。ここでは、タンパク質とRNAが合成され、特にセントロメアと中心体の他の成分が作られます。セルは完全に機能しています。分割任務にあることに加えて、彼らはまた彼らの通常の機能を実行することができます。脊椎動物および二倍体酵母では、この段階で染色体数は2nですが、半数体酵母では染色体数は1nです。

要するに、最初の成長期は、出生直後（有糸分裂中）の時期です。細胞はDNA合成の準備をしています（S期）。

細胞周期のG2で何が起こるか？

最初の成長期で何が起こるか、そして何が起こるかを見てきました。 S期の記事は「S期で何が起こるか」にあります。DNA複製の詳細は「DNAとは」に記載されています。ここで、2番目の成長段階であるG2について簡単に説明します。

2番目の成長段階はS期（合成）に続きます。 S期を過ぎると、セルは品質管理ポイントを通過し、そこで（サイクルのすべての遷移ポイントのように）DNAの完全性がチェックされます。この後、細胞は核膜が核を包む第2の成長段階に入ります。このフェーズでは、2つの中心体が形成されています（最初の成長フェーズの礼儀）。動物細胞では、これらの中心体には2つの中心小体があります。

S期に複製されたDNAはまだ染色体に凝縮されていないことに注意することが重要です。細胞分裂（M期）に必要な細胞小器官もS期で合成されます。 M期の染色体を動員するために使用される微小管はG2で組み立てられます。

現在、G2の間に達成されるすべてのタスクは、G2の前のイベントが計画どおりに進んだ場合にのみ適切に達成できます。チェックポイントと呼ばれるピットストップは、セルが各フェーズの後に達成することになっているすべてのタスクを正常に完了したことを確認するためだけに存在します。細胞周期は、M / G1（M出口）、G1 / S（Sに入る）、G2 / M（Mに入る）の3つのチェックポイントで構成されています。

チェックポイント

Mを終了してSチェックポイントに入る

セルが間期のG1期に入る前に、Mチェックポイントを通過します。ここでは、細胞が有糸分裂期を完了し、最初の増殖期の準備ができていることを確認するためにチェックされます。具体的には、細胞が細胞分裂を完了したかどうか、染色体が適切に整列しているかどうか、および細胞が紡錘体に付着していることを確認するためにチェックされます。

細胞がS期に進む前に、細胞は通過します。 EnterSとも呼ばれるG1 / Sチェックポイント。ここでは、細胞の栄養状態とDNAの完全性がチェックされます。これは、S期に入るセルにとって特に重要なステップです。酵母では、細胞サイズは、次の段階に進む準備ができているかどうかを判断するためのプロキシとして使用されます。

細胞が細胞周期を進行する時期と方法は、多数の調節タンパク質によって厳密に制御されています。 。これらのタンパク質は、サイクリンとサイクリン依存性キナーゼ（Cdk）と呼ばれる2つのグループに分類されます。 Cdkの活動はサイクリンとともに変動します。サイクリンは、細胞周期のタイミングを調節するタンパク質です。それらのレベルは細胞周期で変動するため、その名前が付けられています。

有糸分裂の後半、Cdc14（ホスファターゼ）は核小体で人質にされます。これにより、下流のサイクリンをポリユビキチン化するために必要なAPC特異性因子（Cdh1）の活性化が防止されます。これにより、終期への進行を停止させる成熟促進因子（サイクリン/ CDK複合体）の活性の必要な低下が防止されます。

終期は、染色体が適切に分離されていることを確認するのに十分な時間延長されます。これが確認されると、Cdc14がリリースされます。関連する下流カスケードは、終期を過ぎて細胞の進行を促し、有糸分裂期を出てG1に入るMPFのレベルの低下につながります。終期に起こるすべてのこととその結果生じる細胞質分裂は、私たちが有糸分裂からの脱出と呼ぶものです。

有糸分裂期の後、細胞はG1期に入ります。侵入すると、DNA複製前複合体は、S期でのDNA複製の準備をする起点に位置します。 G1サイクリン-CDK（サイクリンD / CDK2）はCdh1を非活性化し、それによってS期のサイクリン-CDK成分（例：サイクリンE / CDK2）の発現を活性化します。 S期のサイクリン-CDK複合体の阻害剤はリン酸化されており、5 SCF /プロテアソームによる分解のマークが付けられています。このアクションにより、サイクリン-CDK複合体は自由に開始したり、サイクルの次のフェーズであるSフェーズにセルを移動したりできます。このシグナル伝達カスケード自体はグループ間でかなり保存されていますが、特定のサイクリンとそのCDKは異なる場合があります。

G1チェックポイントは、細胞周期における細胞の運命の決定要因のようです。セルがG1チェックポイントで緑色のライトを取得すると、通常はラウンドを行います（サイクルの完了と分割）。それ以外の場合は、サイクルを完全に終了し、G0期に入ります。

MとG2期の規制を入力します

M期に入るチェックポイントは、G2期の終了に影響を与えます。細胞周期のすべての移行で、細胞はDNAの完全性を継続的にチェックされ、（SからG2への移行の場合）新しく複製されたDNAの変異がチェックされ、必要に応じて修正されます。この移行期を過ぎると、細胞はG2期の準備が整います。サイクリンとサイクリン依存性キナーゼ（CDK）複合体も、G1と同様に、ここでの遷移を制御します。

サイクリンとそのCDKの活性は、リン酸化によって制御されます（CDK活性化キナーゼ; CAKによる） CDKのATP結合部位の特定の残基（通常はチロシン）の脱リン酸化（ホスファターゼKAPによる）。

Enter Mチェックポイントの制御は、ほとんどのサイクリンとその異なる真核生物グループにまたがるホモログを持つCDK。ここでは、例として分裂酵母（Schizosaccharomycespombe）に焦点を当てます。 4つのタンパク質が分裂酵母のCDKのプロテインキナーゼ活性の調節に関与しており、有糸分裂への侵入を制御しています。先に進む前に、分裂酵母にはCDKが1つしかないのに対し、脊椎動物にはCDKのファミリーがあることに注意してください。

分裂酵母では、有糸分裂サイクリンCdc13がCDKと複合体を形成し、成熟促進因子を形成します。 （MPF）。 Wee1と呼ばれるタンパク質-チロシンキナーゼは、CDKサブユニットのチロシン15をリン酸化することにより、この複合体の阻害剤として機能します。次に、CAKは活性化スレオニン161をリン酸化します。この二重リン酸化は、MPFを不活性化し、細胞のG2期からM期への進行を遅らせます。ホスファターゼCdc25がやって来て、チロシンを脱リン酸化し、それによってMPFを活性化します。非常にアクティブなMPFは、細胞を解放し、細胞を有糸分裂期に移行させることができます。

もう一度、細胞は有糸分裂に入り、潜水してからG1に入ります。ここで、同じ質問が再び尋ねられます、「細胞は別の細胞周期旅行のために運命づけられていますか、それともそれは出るべきですか？」決定が下されると、セルは通過するか、抜け出します。

G1はG2とどのように異なりますか？

上記のセクションからこれをすでに測定していることを願っています。要点は次のとおりです。間期全体が細胞増殖と細胞分裂を含みます。これは私たちが知っていることです。増殖期の大きな違いの1つは、最初の増殖期が細胞増殖に関するものであるのに対し、G2期は細胞分裂に関するものであるということです。これらのギャップ（上記で概説）。

間期のG1期とG2期が生物学の理解において非常に重要なのはなぜですか？

細胞周期の主な目的は細胞分裂です。成長期の場合役割を果たさないと、分裂する細胞がなくなるまで、細胞分裂のたびに細胞が半分になります。これは、最初の成長期に必要なタンパク質とオルガネラが合成されないと、DNA複製が成功しないためです。

これらのフェーズの重要性を強調するために、どのような状況が発生するかを見ていきます。それらがうまくいかない場合はns。細胞周期がうまくいかなかった有名な例の1つは癌です。簡単に言えば、癌はチェックされていない細胞増殖です。癌では、細胞はいつ損傷を受けたかを知る能力を失い、周期を終了し、できればアポトーシス（プログラムされた細胞死）を経るはずです。

癌は細胞周期制御の欠陥（腫瘍）に起因します。サプレッサーおよびプロトオンコジーン）。腫瘍抑制因子が細胞の完全性チェックのために細胞周期を遅くしない場合、細胞は準備が整う前にDNA合成に進み、DNA複製に欠陥が生じる可能性があります。

細胞が前にDNA複製を行うためそれは悲惨な準備ができています。どのように、あなたは尋ねますか？細胞周期のタイミングを制御するタンパク質は、DNAによってコード化されています。したがって、レプリケーションで問題が発生した場合、ミスが蓄積され、他の多くのコーディング領域に影響を与える可能性があります。その中には、さらに多くのレギュレーターをコーディングする他の領域が含まれる可能性があります。これにより、細胞周期が完全に乱れ、腫瘍細胞が増殖します。これらの損傷した細胞が他の臓器や組織に侵入すると、影響を受けた個人が死ぬ可能性があります。

全体的な暗闇と破滅を乗り越えたので、特定の問題、つまりG1の失敗に焦点を当てましょう。まず、G1は、環境条件、健康状態、細胞サイズに基づいて、細胞がいつ分裂できるかを決定します。この決定が取り消された場合、細胞の健康状態はチェックされず、損傷した細胞は準備が整う前にS期に移行します。

細胞が最初の成長期を通過すると仮定しましょう。結構ですが、G2で障害物にぶつかります。これは、例えば、微小管がここで組み立てられないことを意味します。つまり、染色体が動員されないことを意味します。これにより、染色体の数が等しくないため、染色体が分離しない可能性が高くなります。

ギャップ（1と2）は、DNA複製と有糸分裂を保護するために不可欠です。どのように、あなたは尋ねますか？複製するDNAが壊れてしまう準備が整う前に凝縮した場合、DNA複製がうまくいかなかったことに戻りましょう。また、有糸分裂の直前に複製が発生すると、遺伝物質が不均等に分離されます。したがって、細胞を準備するために、複製と有糸分裂をG相によって分離しておくことが重要です。 DNA複製と有糸分裂は非常に重要なイベントであるため、Gフェーズとチェックポイントの可能性があるため、これらのイベントが発生する前に細胞の完全性をチェックすることが必要な予防策です。

これらのフェーズで何が発生するかを理解することが私たちの中心です癌で何がうまくいかないかを理解する。

結論

これは、細胞周期のG期の生物学入門の概要です。この複雑な主題を網羅しているわけではありません。細胞周期は、すべての真核生物の存在の非常に重要な部分です。そのため、（腫瘍抑制因子と癌原遺伝子によって）厳密に制御することが重要です。

成長期は、おそらく細胞周期の最も重要な期です。細胞周期のG1で何が起こりますか？ G1は、必要なタンパク質と細胞小器官を作成することにより、有糸分裂から新鮮な細胞をDNA複製の次のラウンドのために準備します。 G1とG2は、どちらも成長期が異なりますが。では、細胞周期のG2で何が起こるのでしょうか？第2の成長期は、有糸分裂に必要な細胞小器官を配置することにより、有糸分裂期に入る新たに複製されたDNAで細胞の準備を開始します。

細胞周期は、すべての真核生物の継続的な持続の重要な部分です。と原核生物。

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