S-фаза
S-фа́за — фаза клеточного цикла, в которой происходит репликация ДНК. Стадия интерфазы, расположенная между G1- и G2-фазами. Длительность в большинстве клеток составляет 8—12 часов[1]. В ходе дробления бластомеры многих организмов делятся раз в 20—30 минут, причём сильно сокращаются G1 и G2-периоды: S-фаза почти равна по длительности интерфазе.
Безошибочность репликации ДНК необходима для предотвращения генетических аномалий, часто приводящих к болезни или смерти клетки. Из-за этой важности регуляторные пути, управляющие этими процессами, у эукариот крайне консервативны. Эта консервативность делает изучение S-фазы на модельных организмах, например, гладкой шпорцевой лягушке (Xenopus laevis) и почкующихся дрожжах, актуальным для высших организмов.
Содержание
Регуляция S-фазы
Главной контрольной точкой в регуляции клеточного цикла является переход от G1-фазы к S-фазе. В зависимости от количества питательных веществ и энергии, а также от внешних факторов клетка принимает решение — вступать в клеточный цикл или же перейти в неделящееся состояние, известное как G0-фаза. Этот переход, как и все контрольные переходные точки в клеточном цикле, запускается циклинами и циклин-зависимыми киназами. Активация G1/S-циклинов запускает CLN3-циклин-зависимую киназу, активирующую Cln1/2 и Clb5/6 в ходе инициации S-фазы. Этот путь включает 2 положительных обратносвязанных цикла, допускающих быстрый, однонаправленный переход в S-фазу. Такие на первый взгляд сложные и избыточные пути, тем не менее, не являются редкими, так как позволяют более тонко регулировать выходные сигналы системы и часто приводят к ускорению эволюции[2].
Репликация ДНК
Главным событием S-фазы является репликация ДНК. Целью этого процесса является создание двух абсолютно идентичных хроматид. Клетка препятствует более чем одной репликации хромосомы, накладывая на ДНК в фазе G1 специальные пререпликационные комплексы, которые разбираются в S-фазе перед началом репликации. В почкующихся дрожжах белок Cdc6 разрушается, Orc2/6 фосфорилируется, и mcm-белки изгоняются из ядра, предотвращая новое прикрепление репликационного аппарата (ДНК-полимеразы) к ДНК после начала репликации. Удивительно, но синтез ДНК может идти со скоростью 2000 нуклеотидов в секунду[3] и достигает точности 2 неправильных основания на 1010 нуклеотидов.
Повреждения ДНК
Повреждения ДНК в норме распознаются в S-фазе. Когда репликационная вилка натыкается на повреждённую ДНК, активируется протеинкиназа ATR. Киназа запускает несколько сложных механизмов, приостанавливающих активацию новых точек репликации, предотвращая митоз, и вызывает остановку репликационной вилки, чтобы цепи ДНК оставались разделенными (сохранялся открытый "репликационный глазок"), ДНК-полимераза не отделялась от ДНК, а поврежденные участки не удвваивались до их репарации[4].
Удвоение центриолей
В течение S-фазы происходит удвоение не только ДНК, но и каждой из центриолей клеточного центра. Центриоль, бывшая в клетке материнской, строит новую дочернюю, а бывшая дочерняя центриоль сама становится материнской и строит свою пару. При этом в сборке микротрубочек задействована только исходная материнская центриоль[1].
Другие события S-фазы
В течение S-фазы наиболее интенсивно синтезируются РНК и белки, связанные с ДНК (в том числе гистоны) — они необходимы для включения в состав новой хроматиды. Синтез таких белков, направляемых в ядро, осуществляют свободные рибосомы, не связанные с эндоплазматической сетью.
Напишите отзыв о статье "S-фаза"
Примечания
- ↑ 1 2 Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. Биология. Полный курс: в 4 т.. — Москва: Оникс, 2009. — Т. 1. — С. 120—121. — ISBN 978-5-488-02311-6.
- ↑ Bell, S.P. and Dutta, A.: DNA replication in eukaryotic cells. Annu.Rev.Biochem. 2002,71:333-374.
- ↑ Cooper, S. and Helmstetter, C. E. 1968 DNA synthesis during the division cycle of rapidly growing Escherichia coli. Journal of Molecular Biology, 31(3):507–518.
- ↑ Branzei, D and Foiani, M.: The DNA damage response during DNA replication. Curr. Opin. Cell Biol. 2005, 17:568-575.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий S-фаза
В девять часов проснулась графиня, и Матрена Тимофеевна, бывшая ее горничная, исполнявшая в отношении графини должность шефа жандармов, пришла доложить своей бывшей барышне, что Марья Карловна очень обижены и что барышниным летним платьям нельзя остаться здесь. На расспросы графини, почему m me Schoss обижена, открылось, что ее сундук сняли с подводы и все подводы развязывают – добро снимают и набирают с собой раненых, которых граф, по своей простоте, приказал забирать с собой. Графиня велела попросить к себе мужа.– Что это, мой друг, я слышу, вещи опять снимают?
– Знаешь, ma chere, я вот что хотел тебе сказать… ma chere графинюшка… ко мне приходил офицер, просят, чтобы дать несколько подвод под раненых. Ведь это все дело наживное; а каково им оставаться, подумай!.. Право, у нас на дворе, сами мы их зазвали, офицеры тут есть. Знаешь, думаю, право, ma chere, вот, ma chere… пускай их свезут… куда же торопиться?.. – Граф робко сказал это, как он всегда говорил, когда дело шло о деньгах. Графиня же привыкла уж к этому тону, всегда предшествовавшему делу, разорявшему детей, как какая нибудь постройка галереи, оранжереи, устройство домашнего театра или музыки, – и привыкла, и долгом считала всегда противоборствовать тому, что выражалось этим робким тоном.
Она приняла свой покорно плачевный вид и сказала мужу:
– Послушай, граф, ты довел до того, что за дом ничего не дают, а теперь и все наше – детское состояние погубить хочешь. Ведь ты сам говоришь, что в доме на сто тысяч добра. Я, мой друг, не согласна и не согласна. Воля твоя! На раненых есть правительство. Они знают. Посмотри: вон напротив, у Лопухиных, еще третьего дня все дочиста вывезли. Вот как люди делают. Одни мы дураки. Пожалей хоть не меня, так детей.
Граф замахал руками и, ничего не сказав, вышел из комнаты.
– Папа! об чем вы это? – сказала ему Наташа, вслед за ним вошедшая в комнату матери.
– Ни о чем! Тебе что за дело! – сердито проговорил граф.
– Нет, я слышала, – сказала Наташа. – Отчего ж маменька не хочет?
– Тебе что за дело? – крикнул граф. Наташа отошла к окну и задумалась.
– Папенька, Берг к нам приехал, – сказала она, глядя в окно.
Берг, зять Ростовых, был уже полковник с Владимиром и Анной на шее и занимал все то же покойное и приятное место помощника начальника штаба, помощника первого отделения начальника штаба второго корпуса.
Он 1 сентября приехал из армии в Москву.
Ему в Москве нечего было делать; но он заметил, что все из армии просились в Москву и что то там делали. Он счел тоже нужным отпроситься для домашних и семейных дел.
Берг, в своих аккуратных дрожечках на паре сытых саврасеньких, точно таких, какие были у одного князя, подъехал к дому своего тестя. Он внимательно посмотрел во двор на подводы и, входя на крыльцо, вынул чистый носовой платок и завязал узел.
Из передней Берг плывущим, нетерпеливым шагом вбежал в гостиную и обнял графа, поцеловал ручки у Наташи и Сони и поспешно спросил о здоровье мамаши.
– Какое теперь здоровье? Ну, рассказывай же, – сказал граф, – что войска? Отступают или будет еще сраженье?
– Один предвечный бог, папаша, – сказал Берг, – может решить судьбы отечества. Армия горит духом геройства, и теперь вожди, так сказать, собрались на совещание. Что будет, неизвестно. Но я вам скажу вообще, папаша, такого геройского духа, истинно древнего мужества российских войск, которое они – оно, – поправился он, – показали или выказали в этой битве 26 числа, нет никаких слов достойных, чтоб их описать… Я вам скажу, папаша (он ударил себя в грудь так же, как ударял себя один рассказывавший при нем генерал, хотя несколько поздно, потому что ударить себя в грудь надо было при слове «российское войско»), – я вам скажу откровенно, что мы, начальники, не только не должны были подгонять солдат или что нибудь такое, но мы насилу могли удерживать эти, эти… да, мужественные и древние подвиги, – сказал он скороговоркой. – Генерал Барклай до Толли жертвовал жизнью своей везде впереди войска, я вам скажу. Наш же корпус был поставлен на скате горы. Можете себе представить! – И тут Берг рассказал все, что он запомнил, из разных слышанных за это время рассказов. Наташа, не спуская взгляда, который смущал Берга, как будто отыскивая на его лице решения какого то вопроса, смотрела на него.
