Fase G1 (ciclo celular): descripción e importancia
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 la “fase de crecimiento”, pues durante ella ocurre el crecimiento más significativo de una célula.
Durante la fase G1 ocurren, pues, diversos cambios metabólicos intracelulares que preparan a la célula para su división. En cierto punto de esta fase, conocido en algunos textos como el “punto de restricción”, la célula se compromete en la división y continúa hacia la fase S, de síntesis.
Índice del artículo
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) y
– 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.
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 es el caso de algunas células neuronales, por ejemplo.
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 tiempo de duración es sumamente variable, dependiendo, generalmente, de la cantidad de nutrientes disponibles para la célula.
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.
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, unas 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 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, es por esto que se ha demostrado que estas proteínas están inactivas hasta que hay ciclinas disponibles en el citosol.
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.
- Casem, M. L. (Ed.). (2016). Case studies in cell biology. Academic Press.
- Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Encyclopaedia Britannica. Retrieved April 5, 2020, from www.britannica.com/science/cell-cycle
- Harrison, M.K., Adon, A.M. & Saavedra, H.I. The G1 phase Cdks regulate the centrosome cycle and mediate oncogene-dependent centrosome amplification. Cell Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
- Li, Y., Barbash, O., & Diehl, J. A. (2015). Regulation of the Cell Cycle. In The Molecular Basis of Cancer (pp. 165-178). Content Repository Only!.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., … & Matsudaira, P. (2008). Molecular cell biology. Macmillan.
- Malumbres, M. (2014). Cyclin-dependent kinases. Genome biology, 15(6), 122.
- McDaniel, John. (2020, April 6). G1 Phase: What Happens During this Phase of the Cell Cycle?. sciencing.com. Retrieved from https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html
- Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Molecular pathology of pituitary adenomas. Elsevier.