SPhasenzyklus

Der S-Phasenzyklus ist die Phase des Zellzyklus, in der die DNA-Replikation stattfindet. Er gehört zur Interphase, zu der G1, S und G2 zählen, und endet mit der Mitose. In der S-Phase wird das Genom vollständig verdoppelt; jedes Chromosom entsteht in zwei Schwesterchromatiden, die bis zur Trennung in der Mitose zusammenbleiben.

Ablauf und Mechanismus: Die Lizenzierung der Replikationsursprünge erfolgt bereits in G1, wenn Orc-Komplex, Cdc6 und Cdt1 die MCM2-7-Helikase auf die DNA laden. In der S-Phase werden die Origins durch Aktivierung von S-CDK- und DDK-Kinasen freigegeben. Replikationsgabeln entstehen, RNA-Primer werden von Primase erzeugt, und DNA-Polymerasen delta und epsilon elongieren die DNA; die Replikation verläuft semikonservativ und wird am Leading- und Lagging-Strand koordiniert. Die DNA-Prozessierung erfolgt mit Hilfe von PCNA als Schleifenklemme und weiteren Hilfsproteinen.

Regulation: Der S-Phase wird durch cyclinabhängige Kinasen kontrolliert (z. B. Cyclin E/CDK2, Cyclin A/CDK2). Checkpoints überwachen Replikation und Schäden (G1/S-, intra-S- und G2/M-Checkpoints). Bei Replikationsstress wird die Fortführung verzögert, Reparaturen eingeleitet und die Zellzyklusprogression gegebenenfalls angehalten.

Bedeutung und Variation: Eine korrekte S-Phase ist wesentlich für die Genome-Stabilität; Fehler führen zu Mutationen oder Chromosomenaberrationen und sind mit Krebs assoziiert. Die Länge der S-Phase variiert stark zwischen Zelltypen und physiologischem Zustand.

Abgrenzung: In Prokaryoten existiert kein strikt getrennter S-Phasenabschnitt; die DNA-Replikation erfolgt während des gesamten Zellzyklus gemäß Bedarf.