Bij eukaryote celdeling ontvouwt de celcyclus zich via vier hoofdfasen, waarbij de G2-fase als kritisch controlepunt vóór mitose dient. Het begrijpen van deze subfase is essentieel om te begrijpen hoe cellen de genomische integriteit waarborgen en zich voorbereiden op de creatie van twee volledig functionele dochtercellen.

Wanneer cellen de verschillende fasen ingaan

Mitose is het aseksuele proces dat identieke cellen genereert, een mechanisme dat essentieel is voor weefselgroei, herstel en vernieuwing van kortlevende cellen zoals huidkeratinocyten. In volwassen, sterk gedifferentieerde weefsels (zoals neuronen) verlaten cellen de cyclus vaak in een rustige G0-toestand wanneer het vereiste aantal cellen is bereikt, waardoor verdere deling wordt stopgezet.

Wanneer terugkeer in de cyclus noodzakelijk is, doorlopen de cellen de interfase, bestaande uit de G1-, S- en G2-fasen, voordat ze de mitose hervatten.

De stappen van de celcyclus

1. G1 Gap-fase
Na een eerdere deling groeit de cel en accumuleert essentiële eiwitten en organellen. Het beslist of de cyclus wordt voortgezet of G0 wordt ingevoerd.

2. Synthesefase (S)
Er vindt DNA-replicatie plaats en de cel dupliceert zijn genetisch materiaal terwijl hij eiwitten produceert die nodig zijn voor deling.

3. G2 Gap-fase
Tussen DNA-synthese en mitose dupliceert de cel organellen, zorgt voor volledige membraansynthese en voert kritische kwaliteitscontrole uit.

Toegang tot de G2-fase

Na G1-groei en S-fase-replicatie gaat de cel over naar G2:een voorbereidende periode in plaats van een divisiespecifieke periode. Hier ligt de nadruk op een nauwgezette voorbereiding en verificatie om een vlekkeloze mitotische gebeurtenis te garanderen.

Belangrijke vereisten vóór G2-activering zijn onder meer de duplicatie van elk chromosoom en de beschikbaarheid van eiwitten voor membraan- en structurele expansie. Mitochondria, lysosomen en ribosomen vermenigvuldigen zich om aan de eisen van twee toekomstige dochtercellen te voldoen.

Wat gebeurt er in de G2-fase?

De G2-fase heeft twee primaire functies:

• Verificatie :De cel controleert de DNA-integriteit en zorgt ervoor dat alle strengen compleet zijn en vrij van breuken.
• Correctie :Elke gedetecteerde DNA-schade wordt gerepareerd voordat er progressie optreedt.

Bijkomende taken zijn onder meer het synthetiseren van membraanlipiden, het vergroten van het cytoplasmatisch volume en het genereren van voldoende organellen. Als gevolg hiervan ervaren cellen tijdens G2 vaak een aanzienlijke groei.

Het G2/M-controlepunt

Bij gewervelde dieren en andere geavanceerde organismen beschermt een laat-G2-controlepunt tegen de voortplanting van defecte cellen. Als de cel te maken krijgt met onherstelbare DNA-schade, onvolledige replicatie, onvoldoende organellen of stresssignalen (bijvoorbeeld blootstelling aan UV), stopt de celdeling en worden reparatiemechanismen in gang gezet.

Specifieke beoordelingen op dit controlepunt omvatten:

• Detectie van DNA-breuken via checkpoint-eiwitten.
• Bevestiging van volledige DNA-duplicatie.
• Evaluatie van de overvloed en functionaliteit van cellulaire componenten.
• Beoordeling van cellulaire stressreacties.

De G2-fase verlaten

Bij het passeren van het G2/M-controlepunt activeert de cel het mitose-bevorderende factor (MPF)-complex, waardoor de profase wordt geïnitieerd. De nucleaire envelop valt uiteen, er vormt zich een spindelapparaat en chromatine condenseert tot afzonderlijke chromosomen. De cel doorloopt vervolgens de resterende mitotische stadia en levert uiteindelijk twee genetisch identieke dochtercellen op.

Terwijl sommige primitieve eukaryoten en bepaalde kankercellen G2 omzeilen, vertrouwen geavanceerde dieren op dit controlepunt om de weefselgroei te coördineren en de genomische betrouwbaarheid te behouden.