2) М
3) G1
4) S (+)
Удвоение количества ДНК происходит в синтетическом, или S-периоде, интерфазы. В этот момент осуществляется полуконсервативная репликация: каждая исходная цепь ДНК служит матрицей для синтеза комплементарной цепи с участием ДНК-полимераз, праймаз, хеликаз и других ферментов репликационного комплекса. В результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых в области центромеры.
Содержание ДНК в клетке увеличивается с 2C до 4C, однако число хромосом при этом не изменяется: хромосома определяется количеством центромер, а не числом хроматид. Период G1 предшествует репликации и характеризуется ростом клетки, G2 обеспечивает контроль полноты удвоения и подготовку к делению, а в М-периоде уже реплицированные хромосомы распределяются между дочерними клетками.
Переходы между фазами контролируются контрольными точками клеточного цикла, которые выявляют повреждения ДНК и ошибки репликации. Нарушение этих механизмов может приводить к геномной нестабильности и опухолевой трансформации. Содержание ДНК и распределение клеток по фазам цикла оценивают, в частности, методом проточной цитометрии с использованием ДНК-связывающих флуоресцентных красителей.
| Период клеточного цикла | Основные процессы | Содержание ДНК | Состояние хромосом |
|---|---|---|---|
| G0 | Состояние покоя или терминальной дифференцировки; клетка временно или постоянно не делится | 2C | Однохроматидные хромосомы |
| G1 | Рост клетки, синтез РНК и белков, подготовка к репликации | 2C | Однохроматидные хромосомы |
| S | Репликация ядерной ДНК, синтез гистонов, удвоение генетического материала | От 2C до 4C | Формируются двухроматидные хромосомы; число хромосом не удваивается |
| G2 | Проверка завершённости репликации, репарация повреждений, подготовка веретена деления | 4C | Двухроматидные хромосомы |
| М | Конденсация хромосом, их расхождение и цитокинез | 4C до разделения клетки; по 2C в каждой дочерней клетке после цитокинеза | Сестринские хроматиды расходятся и становятся самостоятельными хромосомами дочерних клеток |
Таким образом, именно S-период является этапом синтеза и удвоения ДНК. Удвоение генетического материала необходимо для того, чтобы каждая дочерняя клетка получила полный набор наследственной информации. Ингибиторы синтеза нуклеотидов и репликации ДНК преимущественно воздействуют на пролиферирующие клетки, находящиеся в S-фазе. При интерпретации результатов цитометрии важно отличать увеличение содержания ДНК в S-фазе от её последующего распределения во время митоза.