Faza S

Faza S (z ang. S‑phase, synthetic phase) – jedna z najważniejszych faz cyklu komórkowego, w której zachodzi replikacja DNA. W trakcie tej fazy podwajana jest zawartość materiału genetycznego, co pozwala na późniejsze podzielenie się komórki na dwie genetycznie identyczne komórki potomne.

Umiejscowienie w cyklu komórkowym

Cykl komórkowy składa się z czterech głównych faz: G1, Faza S, G2 oraz mitozy (M). Po zakończeniu fazy G1 komórka wchodzi w fazę S, po której następuje faza G2 przygotowująca komórkę do podziału.

Przebieg replikacji DNA

Replikacja DNA w fazie S jest procesem wysokiej precyzji, który obejmuje następujące etapy:

• Inicjacja – w miejscu zwanym origin of replication powstaje kompleks białkowy helicazy, który rozwija podwójną helisę.
• Rozszerzanie – enzym polimeraza DNA syntetyzuje nową nić komplementarną, wykorzystując istniejącą nić jako matrycę.
• Kończenie – po zakończeniu syntezy nowej nici następuje ligacja przy użyciu ligazy DNA, a także korekta ewentualnych błędów przez system naprawy DNA.

Regulacja i punkty kontrolne

Wejście komórki w fazę S oraz jej przebieg są ściśle kontrolowane przez szereg kinaz i białek regulatorowych, m.in.:

• Cyklina E w komplekście z kinazą zależną od cyklin (CDK2) – aktywuje początek replikacji.
• Punkt kontrolny S – monitoruje integralność materiału genetycznego i zatrzymuje cykl w razie uszkodzeń.
• Inhibitory p53 – aktywują transkrypcję genów naprawczych lub indukują apoptozę, jeśli uszkodzenia są nieodwracalne.

Znaczenie w patogenezie

Nieprawidłowości w fazie S, takie jak przyspieszona replikacja lub niewystarczająca kontrola jakości, są często obserwowane w komórkach nowotworowych. Mutacje w genach regulujących tę fazę (np. TP53, RB1) przyczyniają się do niekontrolowanego podziału komórek.

Badania i zastosowania kliniczne

Faza S jest celem wielu metod terapeutycznych i diagnostycznych:

• Inhibitory polimerazy DNA (np. gemcytabina) są stosowane w chemioterapii, hamując syntezę nowej nici DNA.
• Barwienie bromodeoksyuridyną (BrdU) umożliwia identyfikację komórek w fazie S w badaniach histologicznych.
• Analiza profilu ekspresji genów związanych z replika­cją pozwala na ocenę stopnia proliferacji nowotworów.

Powiązane pojęcia

Więcej informacji można znaleźć w następujących artykułach:

• Cykl komórkowy
• DNA
• Replikacja DNA
• Mitoza
• Nowotwory

Bibliografia

1. Alberts, B. et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2015.
2. Lodish, H. et al. Molecular Cell Biology. 8th ed. W.H. Freeman, 2016.
3. Friedberg, E.C. et al. DNA Repair and Mutagenesis. 2nd ed. ASM Press, 2006.