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G 1期、ギャップ 1 期、または成長 1 期は、真核細胞分裂で起こる細胞周期の 4 つの期のうち最初の期です。間期のこの部分では、細胞はmRNAとタンパク質を合成し、有糸分裂に至る後続の段階に備えます。G 1期は、細胞が間期のS 期に移行すると終了します。細胞周期時間の約 30 ～ 40 パーセントが G 1期に費やされます。
概要
G1期はS期およびG2期とともに、有糸分裂（M期）の細胞分裂の前に起こる間期と呼ばれる細胞周期の 細胞分裂の長い成長期間を構成します。[1]
G 1期では、細胞は大きくなり、DNA合成に必要なmRNAとタンパク質を合成します。必要なタンパク質と成長が完了すると、細胞は細胞周期の次の段階である S 期に入ります。G 1期を含む各段階の期間は、多くの異なる種類の細胞で異なります。ヒトの体細胞では、細胞周期は約 10 時間続き、G 1 [2]ただし、アフリカツメガエルの胚、ウニの胚、ショウジョウバエの胚では、G 1期はほとんど存在せず、有糸分裂の終わりと S 期の間のギャップとして定義されます (存在する場合)。[2]
G 1期および細胞周期の他のサブフェーズは、栄養供給、温度、成長の余地などの成長因子を制限することによって影響を受ける可能性があります。mRNA とタンパク質を合成するには、十分なヌクレオチドとアミノ酸が必要です。生理的温度は細胞の成長に最適です。ヒトの場合、正常な生理的温度は約37 °C (98.6 °F) です。[1]
G 1期は細胞周期において特に重要で、細胞が分裂するか細胞周期から離脱するかを決定する。[2]細胞が分裂しないようシグナルを受けた場合、S 期に移行する代わりに、G 1期を離脱し、 G 0期と呼ばれる休眠状態に移行する。増殖しない脊椎動物細胞のほとんどは G 0期に入る。[1]
規制
細胞周期には、細胞周期制御システムと呼ばれる厳格な一連の規制があり、各段階のタイミングと調整を制御して、正しい順序でイベントが実行されるようにします。サイクリン依存性キナーゼ(Cdk) と呼ばれる生化学的トリガーは、間違いを防ぐために、正しい時間と順序で細胞周期イベントをオンにします。[2]
細胞周期には3つのチェックポイントがあります。G 1 / Sチェックポイント（酵母の開始チェックポイント） 、 G 2 /Mチェックポイント、および紡錘体チェックポイントです。[1]
生化学的調節因子
G 1期では、G 1 /S サイクリン活性は G 1期の終わり近くに大幅に上昇します。
細胞周期の他の段階で活性なサイクリン複合体は、細胞周期のイベントが順不同で発生しないように不活性化されたままに保たれます。G 1期には Cdk 活性を阻害する 3 つの方法が見つかりました。pRBがE2Fファミリー転写因子に結合してS 期サイクリン遺伝子の発現をダウンレギュレーションします。後期促進複合体(APC) が活性化され、S および M サイクリンを標的にして分解します (G 1 /S サイクリンは除きます)。G 1期には Cdk 阻害剤が高濃度で見つかります。[2]
制限ポイント
G 1期の制限点( R )は、細胞の状態が次の期に進むのに理想的かどうかを判断するのではなく、細胞の進路を変えるため、チェックポイントとは異なります。脊椎動物の細胞が G 1期に約 3 時間滞在した後、細胞は制限点に入り、そこで細胞が G 1期に進むか、休止状態の G 0期に移行するかが決定されます。[3]
この時点は、G 1期を有糸分裂後期と有糸分裂前期の2つの半分に分ける。G 1期の開始時（有糸分裂が起こった後でもある）から R の間、細胞は G 1 -pm サブフェーズ、つまり有糸分裂後期にあるとされる。R の後、S の前、細胞は G 1 -ps、つまり G 1期のプレ S 期間隔にあるとされる。 [4]
細胞がG1期を継続するためには、成長因子の量が多く、タンパク質合成の速度が一定でなければなりません。そうでなければ、細胞はG0期に移行します。 [ 4]
矛盾する研究
制限点とG 1 /Sチェックポイントは同じものだと主張する著者もいるが[1] [2]、最近の研究では、G 1期には細胞の進行をチェックする2つの異なるポイントがあると主張している。最初の制限点は成長因子に依存し、細胞がG 0期に移行するかどうかを決定し、2番目のチェックポイントは栄養に依存し、細胞がS期に移行するかどうかを決定する。[3] [4]
G1/S チェックポイント
G 1 /S チェックポイントは、G 1期と S 期の間にある、細胞が S 期に進むためのチェックポイントです。細胞が S 期に移行しない理由としては、細胞の成長が不十分、DNA が損傷している、その他の準備が完了していないなどが挙げられます。
G 1 /Sチェックポイントでは、G 1 /SサイクリンとCdkが複合体を形成し、細胞は新しい分裂周期に移行します。[2]これらの複合体はその後、S-Cdk複合体を活性化し、 S期でのDNA複製を進めます。同時に、後期促進複合体（APC）の活性が大幅に低下し、SサイクリンとMサイクリンが活性化されます。
細胞がS期に移行できない場合は、細胞の成長や分裂が行われない休眠期のG0期に入ります。[ 1]
癌の場合
多くの情報源は、G 1期または G 1 /S チェックポイントの不規則性が腫瘍の制御不能な成長に関係していると述べています。G 1期が影響を受けるこれらのケースでは、通常、E2Fファミリーの遺伝子調節タンパク質が抑制されなくなり、G 1 /S サイクリン遺伝子の発現が増加し、制御不能な細胞周期への移行につながるためです。[2]
しかし、一部のがんの治療は細胞周期のG 1期にかかっています。乳がん[5]や皮膚がん[6]を含む多くのがんは、腫瘍細胞をG 1細胞周期停止状態にすることで細胞の分裂と拡散を防ぎ、増殖を防いでいます。
参照
参考文献
- ^ abcdef ロディッシュ H、バーク A、ジプルスキー SL、松平 P、ボルチモア D、ダーネル J (2000)。分子細胞生物学(第 4 版)。ニューヨーク：WHフリーマン。ISBN 978-0-7167-3136-8。
- ^ abcdefgh Morgan, David (2007).細胞周期：制御の原理ロンドン：New Science Press LTD.
- ^ ab Foster DA、Yellen P、Xu L、Saqcena M (2010 年 11 月)。「G1 細胞周期進行の調節: 制限点と栄養感知細胞増殖チェックポイントの区別」。遺伝子 とがん。1 ( 11): 1124–31。doi : 10.1177 /1947601910392989。PMC 3092273。PMID 21779436。
- ^ abc Zetterberg A、Larsson O、Wiman KG（1995年12月）。「制限点とは何か？」Current Opinion in Cell Biology。7（6）：835–42。doi ：10.1016/0955-0674（95）80067-0。PMID 8608014 。
- ^ Wali VB、Bachawal SV、Sylvester PW (2009 年 6 月)。「ガンマトコトリエノールとスタチンの併用治療は乳腺腫瘍の細胞周期を G1 で停止させる」。実験 生物学と医学。234 (6): 639–50。doi :10.3181/0810- RM -300。PMID 19359655。S2CID 30323288 。
- ^ Ye Y、Wang H、Chu JH、Chou GX、Chen SB、Mo H、Fong WF、Yu ZL (2011 年 6 月)。「アトラクチレノリド II は B16 メラノーマ細胞で G1 細胞周期停止とアポトーシスを誘導する」。Journal of Ethnopharmacology。136 ( 1): 279–82。doi :10.1016/ j.jep.2011.04.020。PMID 21524699 。