مرحلة G2: طور النمو الثاني في الدورة الخلوية

تُعد مرحلة G2 (أو طور النمو الثاني) المرحلة الفرعية الثالثة من الطور البيني في الدورة الخلوية، وهي تسبق مباشرة عملية الانقسام الميتوزي. تأتي هذه المرحلة بعد الاكتمال الناجح لمرحلة S، التي يتم فيها تضاعف الحمض النووي (DNA) للخلية.

أهمية ووظائف مرحلة G2

تعتبر مرحلة G2 فترة من النمو الخلوي السريع وتخليق البروتينات، حيث تقوم الخلية بتجهيز نفسها للانقسام الميتوزي. ومن المثير للاهتمام أن مرحلة G2 ليست ضرورية لجميع أنواع الخلايا؛ فبعض الخلايا (مثل أجنة ضفدع Xenopus الشابة وبعض أنواع السرطانات) تنتقل مباشرة من تضاعف DNA إلى الانقسام الميتوزي.

هناك فرضية تشير إلى أن النمو في مرحلة G2 يتم تنظيمه كوسيلة للتحكم في حجم الخلية. وقد ثبت أن خميرة الانشطار (Schizosaccharomyces pombe) تستخدم آلية مشابهة عبر التنظيم المكاني لنشاط إنزيم Wee1 بوساطة Cdr2.

التنظيم البيوكيميائي والدخول في الانقسام الميتوزي

ينتهي طور G2 عندما يصل مستوى معقد cyclin B1/CDK1 النشط (المعروف أيضاً باسم عامل تعزيز النضج MPF) إلى حد معين. يتم تنظيم نشاط هذا المعقد بدقة عالية خلال مرحلة G2، حيث تعمل نقطة تفتيش G2 على إيقاف الخلايا في هذه المرحلة استجابةً لتلف DNA لمنع انتقال الخلايا التالفة إلى مرحلة الانقسام.

إصلاح الحمض النووي بالاتحاد المتماثل

خلال مرحلة S الميتوزية، ينتج تضاعف DNA كروماتيدين شقيقين متطابقين تقريباً. إذا حدثت كسور في شريطي DNA بعد التضاعف أو خلال مرحلة G2، يمكن إصلاحها قبل حدوث الانقسام الخلوي. في هذه الحالة، يتم إصلاح الكسور في أحد الكروماتيدات الشقيقة باستخدام الكروماتيد الشقيق الآخر السليم كقالب، وهي عملية تُعرف باسم الإصلاح بالاتحاد المتماثل.

آلية تفعيل معقد cyclin-B1/CDK1

يحدد مستوى معقد cyclin-B1/CDK1 النشط الدخول في الانقسام الميتوزي. يؤدي تفعيل هذا المعقد إلى إجراءات غير عكسية في بداية الانقسام، تشمل:

• انفصال الجسيمات المركزية (Centrosomes).
• تفكك الغلاف النووي.
• تجميع المغزل الانقسامي.

في الفقاريات، توجد خمسة أشكال من السايكلين B (B1 إلى B5)، بينما تحتوي خميرة Saccharomyces cerevisiae على ستة أنواع من السايكلينات من النوع B (Clb1-6)، حيث يعتبر Clb2 الأكثر أهمية وظيفياً.

تخليق وتحلل السايكلين B1

يتم تثبيط مستويات السايكلين B1 طوال مرحلتي G1 و S بواسطة معقد تعزيز طور الانفصال (APC)، وهو إنزيم يوجه السايكلين B1 للتحلل البروتيني. يبدأ النسخ في نهاية مرحلة S بعد تضاعف DNA، استجابةً لفسفرة عوامل النسخ مثل NF-Y و FoxM1 و B-Myb.

تنظيم نشاط المعقد والتحكم في التغذية الراجعة

تؤدي زيادة مستويات السايكلين B1 إلى ارتفاع مستويات معقدات cyclin B1-CDK1، لكن المعقد يظل غير نشط قبل الانتقال من G2 إلى M بسبب الفسفرة المثبطة بواسطة كينازات Wee1 و Myt1. يتم عكس هذه التأثيرات بواسطة فوسفاتازات عائلة cdc25، التي تزيل الفسفاتات المثبطة وتحول المعقد إلى شكله النشط بالكامل (MPF).

يشكل CDK1 حلقة تغذية راجعة إيجابية مع Cdc25 وحلقة تغذية راجعة سلبية مزدوجة مع Wee1، مما يخلق مفتاحاً ثنائي الاستقرار (Bistable switch) يضمن انتقالاً حاسماً وسريعاً من الطور البيني إلى طور الانقسام الميتوزي.