¿Qué es la fase G1?
La fase G1 es uno de los estadios en los que se divide la interfase del ciclo de vida de una célula. Muchos autores se refieren a esta como “fase de crecimiento”, pues durante ella ocurre el crecimiento más significativo de una célula.
Durante la fase G1 ocurren diversos cambios metabólicos intracelulares que preparan la célula para su división. En cierto punto de esta fase, conocido en algunos textos como punto de restricción, la célula se compromete en la división y continúa hacia la fase S, de síntesis.
La fase G1 en el ciclo celular
El ciclo celular consiste en la secuencia ordenada de los eventos que ocurren en una célula como preparación para su división. Generalmente se define como un proceso dividido en 4 etapas mediante las cuales las células:
- Aumentan de tamaño (fase G1).
- Copian su ADN y sintetizan otras moléculas importantes (fase de síntesis o fase S).
- Se preparan para la división (fase G2).
- Se dividen (fase M o mitosis).
De acuerdo con lo anterior, el ciclo celular puede dividirse en dos grandes momentos: la interfase y la mitosis. La interfase consiste en las fases G1, S y G2, que comprenden todos los procesos entre una división mitótica y otra, por lo que se dice que una célula pasa la mayor parte de su vida en interfase.
- Regulación. De acuerdo con los mensajes estimuladores o inhibidores que una célula recibe durante la interfase, esta puede decidir si entra o no en el ciclo celular y se divide. Dichos mensajes son transportados por algunas proteínas especializadas, entre las que se encuentran factores de crecimiento, receptores de estos factores de crecimiento, transductores de señales y proteínas nucleares reguladoras. Además, las células también tienen puntos de control o de restricción en las distintas fases, los cuales les permiten asegurarse de que el ciclo celular progrese correctamente. Muchas de las células no reproductivas se dividen constantemente, por lo que se dice de estas que están siempre en un ciclo celular activo. Las células que no se dividen o que son células quiescentes entran desde la fase G1 a una fase llamada G0, durante la cual pueden permanecer viables muchos meses e incluso años (en esta fase están muchas de las células del cuerpo humano). Las células terminalmente diferenciadas no pueden abandonar la fase G0 e ingresar al ciclo celular, como algunas células neuronales, por ejemplo.
Descripción de la fase G1
Como se comentó, la fase G1 del ciclo celular puede considerarse una fase de crecimiento, pues después de que una célula se divide, sus células hijas entran a esta fase y comienzan a sintetizar las enzimas y los nutrientes necesarios para la posterior replicación del ADN y división celular.
Durante esta fase se produce, además, gran cantidad de proteínas y de ARN mensajeros, y su duración es sumamente variable, dependiendo, generalmente, de la cantidad de nutrientes disponibles para la célula.
- Subfases de G1. La fase G1 puede describirse como formada por cuatro subfases: competencia (g1a), entrada o ingreso (g1b), progresión (g1c) y ensamblaje (g1d). La competencia se refiere al proceso por el cual una célula que entra en G1 absorbe nutrientes y elementos extracelulares a través de su membrana plasmática. La entrada o el ingreso consiste en la entrada de estos materiales, los cuales contribuyen al crecimiento de la célula. Este crecimiento tiene lugar durante la subfase de progresión, que termina cuando se ensamblan estos materiales para formar otras estructuras celulares y completan el progreso de la célula en la fase G1 y hacia el punto de control.
- Puntos de control o de restricción. Todas las células tienen reguladores que les permiten monitorear su crecimiento. Al final de la fase G1 existe un punto de control que se asegura de que la síntesis de proteínas haya ocurrido adecuadamente y de que todo el ADN celular esté intacto y listo para las fases subsecuentes. Los salvaguardas especializados que se encuentran en este punto de control son proteínas conocidas como quinasas dependientes de ciclinas, o CDK, del inglés Cyclin-Dependent Kinases, proteínas que también participan en el comienzo de la división del ADN durante la fase S. Las quinasas dependientes de ciclinas son proteínas quinasas que se caracterizan por necesitar una subunidad separada (una ciclina) que provee los dominios esenciales para la actividad enzimática. Se encargan de la adición de grupos fosfato en residuos de serina y treonina ubicados en dominios específicos de sus proteínas blanco, alterando su actividad. Tienen funciones importantísimas tanto en el control de la división celular como en la modulación de la transcripción genética en respuesta a distintas señales extra- e intracelulares. Gracias a estas proteínas, no solo la fase G1, sino también la fase S y la fase G2 funcionan como un reloj del ciclo celular.
- El punto de control G1/S. El punto de control en la fase G1 es uno de los más importantes, y es allí donde la célula decide si ha crecido suficiente y si las condiciones nutritivas a su alrededor y en su interior son las adecuadas para comenzar el proceso de replicación genómica. En este punto de transición de fases participan las proteínas quinasas dependientes de ciclina de la subfamilia 2 (Cdk2), que dependen de la ciclina E. Una vez la célula supera este punto de control y entra a la siguiente fase, la actividad de la Cdk1 es apagada de nuevo mediante la destrucción de su porción ciclina, por eso se ha demostrado que estas proteínas están inactivas hasta que hay ciclinas disponibles en el citosol.
Importancia de la fase G1
La fase G1 no solo es fundamental para el crecimiento celular y para la preparación de las estructuras subcelulares para la división, sino que su punto de control es crítico desde el punto de vista de la regulación de la proliferación celular.
La desregulación del control de la proliferación es uno de los principales motores del desarrollo de tumores en diferentes tipos de tejidos, pues muchos de los puntos de control del ciclo celular son anulados durante la tumorogénesis.
Referencias
- Casem, M.L. (Ed.). Case studies in cell biology. Academic Press.
- Cell cycle. Recuperado de britannica.com.
- Malumbres, M. Cyclin-dependent kinases. Genome biology.
- McDaniel, J, G1 Phase: What Happens During this Phase of the Cell Cycle? Recuperado de sciencing.com.
- Tanase, C., Ogrezeanu, I., Badiu, C. Molecular pathology of pituitary adenomas. Elsevier.