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Die G1-Phase

G1 entspricht der Periode zwischen der letzten mitotischen Teilung und dem Beginn der DNA-Synthese. Sie kann verschieden lange andauern und bestimmt wesentlich die Gesamtlänge des Zellzyklus. In der G1-Phase erreicht die Zelle nach vorausgegangener Teilung wieder ihre ursprüngliche Größe. Hierbei kommt es auch zu einer Vermehrung des Cytoplasmas und zur Nachbildung von Organellen. Die Zelle gewinnt weiter an Größe, überprüft ihre Umwelt und trifft am Checkpoint G1 eine Entscheidung darüber, ob sie in die S-Phase eintreten soll, in der die DNA repliziert wird. Wurde die notwendige Zellgröße erreicht und die Umweltsituation als günstig eingestuft, werden Signalproteine aktiviert, die die Zellteilung vorbereiten, und die Zelle tritt in die S-Phase ein.

Einige der aktivierten Go-Proteine werden als Cycline und Cyclin-abhängige Kinasen (Cdks) bezeichnet. Sie aktivieren ihrerseits mehrere Gene, die die Zelle durch alle Schritte des Zellzyklus vorantreiben. Einige Onkogene sind eine spezielle Klasse mutierter Gene für Go-Proteine, die ständig ein Weiterlaufen des Zellzyklus und damit ständige Zellteilungen initiieren und so zu Krebs führen. Ein bekanntes Beispiel ist das Protein Ras. Durch den cytoplasmatischen S-Phase-Aktivator kommt es zur Induktion der DNA-Replikation und zur Vorbereitung auf nachfolgende S-Phase und Mitose, indem Replikationsenzyme bereitgestellt werden und DNA-Bausteine synthetisiert werden. Falls die Umstände als ungünstig für eine Zellteilung bewertet werden, hört die Vorbereitung der S-Phase auf und die Zelle tritt in die Ruhephase G0 ein.

Ein weiteres Effektorprotein, das Genprodukt p53, verhindert am Checkpoint G1, dass Zellen mit beschädigter DNA in die S-Phase eintreten können. Kann die Zelle den DNA-Defekt reparieren, wird ihr der Eintritt in die S-Phase gewährt. Gelingt ihr die Reparatur jedoch nicht, wird der Zelltod (Apoptose) eingeleitet, um die Weitergabe der defekten DNA zu verhindern.