Fase G1

La fase G ₁ , fase gap 1 o fase de crecimiento 1 , es la primera de las 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 G ₁ termina cuando la célula pasa a la fase S de la interfase. Alrededor del 30 al 40 por ciento del tiempo del ciclo celular se pasa en la fase G _{1 .}

La fase G ₁ junto con la fase S y la fase G ₂ comprenden el largo período de crecimiento del ciclo celular de división celular llamado interfase que tiene lugar antes de la división celular en la mitosis (fase M). ^[1]

Durante la fase G ₁ , la célula crece en tamaño y sintetiza ARNm y proteínas que son necesarias para la síntesis de ADN . Una vez que las proteínas requeridas y el crecimiento se completan, la célula entra en la siguiente fase del ciclo celular, la fase S. La duración de cada fase, incluida la fase G ₁ , es diferente en muchos tipos diferentes de células. En las células somáticas humanas, el ciclo celular dura aproximadamente 10 horas, y la fase G ₁ ^[2] Sin embargo, en los embriones de Xenopus , embriones de erizo de mar y embriones de Drosophila , la fase G ₁ es apenas existente y se define como el intervalo, si es que existe, entre el final de la mitosis y la fase S. ^[2]

_La fase G1 y las demás subfases del ciclo celular pueden verse afectadas por factores limitantes del 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 es de alrededor de 37 °C (98,6 °F). ^[1]

La fase G ₁ es particularmente importante en el ciclo celular porque determina si una célula se compromete a dividirse o a abandonar el ciclo celular. ^[2] Si se le indica a una célula que permanezca sin dividirse, en lugar de pasar a la fase S, abandonará la fase G ₁ y entrará en un estado de latencia llamado fase G _0. La mayoría de las células de vertebrados no proliferantes entrarán en la fase G _0. ^[1]

Dentro del ciclo celular, existe un conjunto estricto de regulaciones, conocido como el 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. ^[2]

Hay tres puntos de control en el ciclo celular: el punto de control G ₁ /S o punto de control de inicio en levadura; el punto de control G ₂ /M ; y el punto de control del huso . ^[1]

Durante la fase G ₁ , la actividad de ciclina G ₁ /S aumenta significativamente cerca del final de la fase G ₁ .

Los complejos de ciclina que están activos durante otras fases del ciclo celular se mantienen inactivados para evitar que ocurran eventos fuera de orden durante el ciclo celular. Se encuentran tres métodos para prevenir la actividad de Cdk en la fase G ₁ : la unión de pRB a los factores de transcripción de la familia E2F regula a la baja la expresión de los genes de ciclina de la fase S; se activa el complejo promotor de anafase (APC), que ataca y degrada las ciclinas S y M (pero no las ciclinas G ₁ /S); y se encuentra una alta concentración de inhibidores de Cdk durante la fase G _1. ^[2]

El punto de restricción ( R ) en la fase G ₁ es diferente de un punto de control porque no determina si las condiciones celulares son ideales para pasar a la siguiente fase, sino que cambia el curso de la célula. Después de que una célula de vertebrado ha estado en la fase G ₁ durante aproximadamente tres horas, la célula ingresa a un punto de restricción en el que se decide si la célula avanzará con la fase G ₁ o pasará a la fase latente G _0. ^[3]

Este punto también separa dos mitades de la fase G ₁ : la fase post-mitótica y la fase pre-mitótica. Entre el comienzo de la fase G ₁ (que también es después de que se ha producido la mitosis) y R, la célula se conoce como estar en la subfase G ₁ -pm, o fase post-mitótica. Después de R y antes de S, la célula se conoce como estar en G ₁ -ps, o el intervalo de fase pre-S de la fase G _1. ^[4]

Para que la célula continúe a través de la fase G ₁ -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 la fase G _0. ^[4]

Algunos autores afirman que el punto de restricción y el punto de control G ₁ /S son uno y el mismo, ^{[1] [2]} pero estudios más recientes han sostenido que hay dos puntos diferentes en la fase G ₁ que controlan la progresión de la célula. El primer punto de restricción depende de los factores de crecimiento y determina si la célula pasa a la fase G ₀ , mientras que el segundo punto de control depende de la nutrición y determina si la célula pasa a la fase S. ^{[3] [4]}

El punto de control G ₁ /S es el punto entre la fase G ₁ y la fase S en el que la célula está preparada para pasar a la fase S. Las razones por las que la célula no pasaría a la fase S incluyen un crecimiento celular insuficiente, ADN dañado o que no se hayan completado otras preparaciones.

En el punto de control G ₁ /S, la formación de la ciclina G ₁ /S con Cdk para formar un complejo compromete a la célula a un nuevo ciclo de división. ^[2] 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 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. ^[1]

Muchas fuentes han vinculado las irregularidades en la fase G ₁ o en el punto de control G ₁ /S con el crecimiento descontrolado de tumores . En estos casos en los que la fase G ₁ se ve afectada, generalmente se debe a que las proteínas reguladoras de genes de la familia E2F se han descontrolado y aumentan la expresión del gen de la ciclina G ₁ /S, lo que conduce a una entrada descontrolada en el ciclo celular. ^[2]

Sin embargo, la cura para algunas formas de cáncer también se encuentra en la fase G ₁ del ciclo celular. Se ha impedido la proliferación de muchos cánceres, incluidos el cáncer de mama ^[5] y el cáncer de piel ^[6], haciendo que las células tumorales entren en la fase G ₁ del ciclo celular, lo que impide que las células se dividan y se propaguen.

• Transición G ₁ /S