La fase G 1 , fase de brecha 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 transcurre 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 de la división celular del ciclo celular llamado interfase que tiene lugar antes de la división celular en la mitosis (fase M). [1]
Durante la fase G 1 , la célula aumenta de 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 G 1 , es diferente en muchos tipos diferentes de células. En las células somáticas humanas, el ciclo celular dura unas 10 horas, y la fase G 1 [2] Sin embargo, en los embriones de Xenopus , de erizo de mar y de Drosophila , la fase G 1 apenas existe y se define como la brecha, si uno existe, entre el final de la mitosis y la fase S. [2]
La fase G 1 y las otras 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 ronda los 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 indivisa, en lugar de pasar a la fase S, abandonará la fase G 1 y pasará a 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 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 el punto de control Inicio en la levadura; el puesto de control G 2 /M ; y el punto de control del husillo . [1]
Durante la fase G 1 , la actividad de la 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 se produzcan eventos desordenados en el ciclo celular. En la fase G 1 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 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 de la celda son ideales para pasar a la siguiente fase, pero cambia el curso de la celda. Después de que una célula de vertebrado ha estado en la fase G 1 durante aproximadamente tres horas, la célula entra en un punto de restricción en el que se decide si la célula avanzará con la fase G 1 o pasará a la fase G 0 latente . [3]
Este punto también separa dos mitades de la fase G 1 ; las fases posmitótica y premitótica. Entre el comienzo de la fase G 1 (que también es después de que ha ocurrido la mitosis) y R, se sabe que la célula está en la subfase G 1 -pm o fase posmitótica. Después de R y antes de S, se sabe que la celda está 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 dirán que el punto de restricción y el punto de control G 1 /S son lo mismo, [1] [2] pero estudios más recientes han argumentado que hay dos puntos diferentes en la fase G 1 que controlan la progresión del celúla. El primer punto de restricción depende del factor 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 queda autorizada para avanzar 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 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 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 G 0 en la que no hay crecimiento ni división celular. [1]
Muchas fuentes han relacionado las irregularidades en la fase G 1 o en el punto de control G 1 /S con el crecimiento incontrolado 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 vuelto desenfrenadas y aumentan la expresión del gen de la ciclina G 1 /S, lo que lleva a una entrada descontrolada en el ciclo celular. [2]
Sin embargo, la cura para algunas formas de cáncer también reside en la fase G 1 del ciclo celular. Se ha evitado la proliferación de muchos cánceres, incluidos los de mama [5] y de piel [6] , haciendo que las células tumorales entren en la detención del ciclo celular G 1 , evitando que las células se dividan y se propaguen.