S-fasen er den fase af cellecyklussen , hvor DNA-replikation finder sted . Interfase trin placeret mellem G 1 og G 2 faser . Varighed i de fleste celler er 8-12 timer [1] . I løbet af spaltningen deler blastomererne fra mange organismer sig hvert 20.-30. minut, og G1- og G2-perioderne reduceres kraftigt: S-fasen har næsten samme varighed som interfasen.
Fejlfri DNA-replikation er afgørende for at forhindre genetiske abnormiteter, der ofte fører til sygdom eller celledød. På grund af denne betydning er de regulatoriske veje, der styrer disse processer , meget konserverede i eukaryoter . Denne konservatisme gør studiet af S-fasen i modelorganismer, såsom den glatte kløede frø ( Xenopus laevis ) og spirende gær , relevant for højere organismer .
Det vigtigste kontrolpunkt i reguleringen af cellecyklussen er overgangen fra G 1 fase til S fase. Afhængigt af mængden af næringsstoffer og energi, samt af eksterne faktorer, beslutter cellen, om den skal gå ind i cellecyklussen eller gå ind i en ikke-delingstilstand, kendt som G 0 -fasen . Denne overgang, som alle kontrolpunkter i cellecyklussen, udløses af cycliner og cyclinafhængige kinaser . Aktivering af G1/S-cykliner udløser CLN3-cyclin-afhængig kinase, som aktiverer Cln1/2 og Clb5/6 under S-fase initiering. Denne vej inkluderer 2 positive feedback-loops, der muliggør en hurtig, ensrettet overgang til S-fase. Sådanne tilsyneladende komplekse og overflødige stier er dog ikke sjældne, da de tillader finere justering af systemets udgangssignaler og ofte fører til en acceleration af evolutionen [2] .
Hovedbegivenheden i S-fasen er DNA-replikation. Målet med denne proces er at skabe to absolut identiske kromatider . Cellen forhindrer mere end ét kromosomreplikation ved at pålægge DNA i G1-fasen særlige præreplikationskomplekser , som skilles ad i S-fasen, før replikationen begynder. I spirende gær nedbrydes Cdc6-proteinet , Orc2 /6 phosphoryleres, og mcm-proteinerne udstødes fra kernen , hvilket forhindrer genbinding af replikationsmaskineriet ( DNA-polymerase ) til DNA, når replikationen er begyndt. Overraskende nok kan DNA-syntese forløbe med en hastighed på 2000 nukleotider pr. sekund [3] og opnå en nøjagtighed på 2 forkerte baser pr. 10 10 nukleotider.
DNA-skader genkendes normalt i S-fase. Når replikationsgaflen støder på beskadiget DNA, aktiveres ATR -proteinkinasen . Kinasen udløser flere komplekse mekanismer, der stopper aktiveringen af nye replikationssteder, forhindrer mitose , og får replikationsgaflen til at stoppe, så DNA-strengene forbliver adskilte ("replikationsøjet" holdes åbent), DNA-polymerasen adskilles ikke fra DNA'et, og de beskadigede regioner fordobles ikke til dem reparationer [4] .
Under S-fasen sker der ikke kun en fordobling af DNA , men også af hver af cellecentrets centrioler. Centriolen , som var i moderens celle, bygger en ny dattercentriole, og den tidligere dattercentriole bliver selv moderens og bygger sit eget par. Samtidig er kun den oprindelige maternelle centriole involveret i samlingen af mikrotubuli [1] .
Nogle forskere mener, at fordobling af centrioler forekommer i den postsyntetiske periode (G2)
Under S-fasen syntetiseres RNA og proteiner forbundet med DNA (inklusive histoner ) mest intensivt - de er nødvendige for inklusion i det nye kromatid . Syntesen af sådanne proteiner rettet mod kernen udføres af frie ribosomer, der ikke er forbundet med det endoplasmatiske retikulum.
| cellecyklus | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Faser |
| ||||||||||
| Regulatorer |
| ||||||||||