การหยุดวงจรเซลล์อย่างถาวรส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการสึกหรอของลำดับ DNA ในช่วงS Phaseซึ่งเป็นระยะที่สองในกระบวนการจำลอง DNA ^{[ 5 ]}  กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นในลำดับปลายของโครโมโซม เชิงเส้นทั้งหมด ที่เรียกว่าเทโลเมียร์

เทโลเมียร์เป็นลำดับของนิวคลีโอไทด์ ที่ซ้ำกัน ซึ่งไม่มีประโยชน์ทางพันธุกรรม ในระหว่างกระบวนการจำลองแบบเอนไซม์จำลองแบบ DNAไม่สามารถคัดลอกลำดับปลายที่เทโลเมียร์ได้ ลำดับเหล่านั้นซึ่งตั้งอยู่ที่ปลายของเทโลเมียร์และโครโมโซมจึงจะค่อยๆ สูญหายไป เมื่อลำดับเหล่านี้สึกหรอไปทั้งหมด ข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีประโยชน์ในโครโมโซมของเซลล์ก็จะสูญหายไปด้วย ซึ่งจะป้องกันไม่ให้เซลล์แบ่งตัว ทำให้เซลล์ออกจากวงจรการแบ่งตัว ดังนั้น เทโลเมียร์จึงทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์เพื่อให้เซลล์สามารถแบ่งตัวต่อไปได้ และเมื่อเทโลเมียร์สึกหรอ เซลล์ก็จะสูญเสียฟังก์ชันการแบ่งตัว^{[ 6 ]}

ไม่ใช่ทุกเซลล์ที่จะทำการหยุดการแบ่งเซลล์ ในบางเซลล์ เช่นเซลล์สืบพันธุ์เซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์เม็ดเลือดขาวกระบวนการหยุดการแบ่งเซลล์จะไม่เกิดขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์เหล่านี้ยังคงแบ่งตัวต่อไปเพื่อการเจริญเติบโตหรือการสืบพันธุ์ของร่างกาย ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นได้จากการมีอยู่ของเทโลเมอเรสซึ่งจะเร่งปฏิกิริยาการเพิ่มลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ปลายของเทโลเมียร์ มันจะเติมเต็มเทโลเมียร์ที่สูญเสียไปในระหว่างการจำลองดีเอ็นเอ โดยชดเชยด้วยลำดับเทโลเมอเรสที่เพียงพอเพื่อไม่ให้เนื้อหาดีเอ็นเอที่มีประโยชน์เสียหาย ทำให้เซลล์ดังกล่าวสามารถแบ่งตัวได้อย่างต่อเนื่อง^{[ 7 ]} เซลล์อื่นๆ บางเซลล์ไม่มีกลไกการหยุดการแบ่งเซลล์ เนื่องจากเซลล์เหล่านั้นไม่มีฟังก์ชันการแบ่งเซลล์ด้วยซ้ำ ตัวอย่างเช่น เซลล์เม็ดเลือดแดงไม่มีสารพันธุกรรมเมื่อโตเต็มที่ ดังนั้นจึงไม่สามารถทำการแบ่งเซลล์หรือหยุดการแบ่งเซลล์ได้^{[ 8 ]}

สิ่งมีชีวิตบางชนิดก็ไม่มีกลไกการถอนตัว   สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตเป็นตัวอย่างหนึ่ง โครงสร้าง DNA ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ในรูปของโครโมโซมวงกลมซึ่งหมายความว่าจะไม่มี "ปลาย" ปรากฏใน DNA ดังนั้น การสึกกร่อนของ DNA จะไม่เกิดขึ้น และข้อมูลทางพันธุกรรมจะยังคงเหมือนเดิม และจะไม่มีการถอนตัวเกิดขึ้น^{[ 9 ]}  นี่เป็นการป้องกันการหยุดการแบ่งเซลล์ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต หรือแม้กระทั่งการถอนตัวจาก กระบวนการ สืบพันธุ์ ขั้นพื้นฐาน ของเซลล์ยูคาริโอต

การหยุดวงจรเซลล์มีความสำคัญหลายประการ หนึ่งในนั้นคือการป้องกันการแบ่งเซลล์อย่างไม่จำกัดในเซลล์ร่างกายเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์สะสมมากเกินไปในร่างกายของสิ่งมีชีวิต ทำให้มั่นใจได้ว่าเซลล์ในอวัยวะต่างๆ จะมีสัดส่วนที่คงที่เพื่อให้การทำงานเป็นไปอย่างเหมาะสม^{[ 10 ]} การหยุดการเจริญเติบโตแบบทวีคูณของเซลล์ยังช่วยหลีกเลี่ยงโรคที่เกิดจากการเจริญเติบโตของเซลล์ เช่นเนื้องอกหรือมะเร็งที่อาจเกิดขึ้นในร่างกายของสิ่งมีชีวิต^{[ 11 ] [ 12 ]} การศึกษาต่างๆ ได้ค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างการเติมเต็มเทโลเมียร์ที่ผิดปกติ การทำงานมากเกินไปของเทโลเมอเรส และการเจริญเติบโตของมะเร็ง^{[ 13 ]} ในที่นี้ เทโลเมียร์ทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นเซลล์ไม่ให้แบ่งตัวอย่างผิดปกติ จึงช่วยสร้างสภาพแวดล้อมที่เสถียรสำหรับการทำงานของร่างกาย กระบวนการหยุดวงจรเซลล์ยังช่วยป้องกันเซลล์ที่เป็นโรค หรือเซลล์ที่มี ดีเอ็นเอ ที่กลายพันธุ์หรือเสียหาย ไม่ให้แบ่งตัวต่อไปและเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของเซลล์ที่ผิดปกติในร่างกาย นอกจากนี้ยังช่วยให้เซลล์เหล่านี้หยุดการทำงานและการแบ่งตัวเพื่อเข้าสู่กระบวนการตายของเซลล์ตามโปรแกรมที่เรียกว่าอะพอพโทซิสได้อีก ด้วย ^{[ 14 ]}

นอกจากนี้ กระบวนการถอนตัวยังช่วยให้เซลล์ได้พบกับส่วนอื่นๆ ของวงจรชีวิตเซลล์ ได้แก่การเสื่อมสภาพและการตายของเซลล์ตามธรรมชาติ ในระหว่างกิจกรรมของร่างกายตามปกติ เซลล์จะแบ่งตัว เติบโต และแตกต่างไปเป็นเซลล์ประเภทต่างๆ และทำหน้าที่ต่างๆ กระบวนการข้างต้นเรียกว่าการเสื่อมสภาพ^{[ 15 ]} หลังจากการเสื่อมสภาพ เซลล์ในร่างกายจะเริ่มแก่ลง และสูญเสียหน้าที่หลายอย่างไปในระหว่างกระบวนการ เนื่องจากเซลล์เหล่านี้ที่มีหน้าที่จำกัดไม่สามารถทำกิจกรรมของร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงถูกตั้งโปรแกรมให้ทำลายตัวเองเมื่อมีสัญญาณการตายของเซลล์ เช่นโปรตีนแคสเปสและโปรตีนควบคุมตระกูล Bcl-2 ^{[ 16 ]} ก่อนกระบวนการดังกล่าว การถอนตัวของวงจรเซลล์จะช่วยให้เซลล์ที่แก่แล้วเหล่านี้ไม่แบ่งตัวเป็นเซลล์ลูกอื่นๆ ก่อนตาย เพื่อรักษาระดับอายุของเซลล์ในสิ่งมีชีวิตให้สามารถทำกิจกรรมของร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 17 ]}

กลไกนี้เกิดขึ้นจากการทำงานของตัวควบคุม เชิงบวกและเชิงลบ และมีจุดตรวจสอบเฉพาะเพื่อส่งสัญญาณให้วงจรเซลล์หยุดลง วงจรเซลล์จะดำเนินต่อไปได้ก็ต่อเมื่อได้รับสัญญาณอนุญาตให้ดำเนินการต่อจากจุดตรวจสอบแล้วเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าขั้นตอนต่างๆ ของวงจรเซลล์ทำงานตามปกติ

ไซคลินและไคเนสที่ขึ้นอยู่กับไซคลิน (CDK) เป็น ตัวควบคุมเชิงบวกหลักและปรากฏตลอดวงจรเซลล์ CDK ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมเชิงบวก ซึ่งจะดึงเซลล์ออกจากวงจรหากตรวจไม่พบไซคลินชนิดใดชนิดหนึ่งในกระบวนการแบ่งเซลล์ตลอดวงจรเซลล์ ไซคลินสามชนิด ได้แก่ G1/S, S และ M จะปรากฏในระยะต่างๆ ของวงจรเซลล์ตามลำดับ CDK ตรวจจับการมีอยู่ของไซคลินเหล่านี้โดยการจับกับไซคลินเหล่านี้และสร้างโปรตีนเป้าหมายชนิดหนึ่งเพื่อขับเคลื่อนวงจรเซลล์ไปข้างหน้า เมื่อไม่มีไซคลิน หมายความว่ากระบวนการก่อนหน้าในวงจรเซลล์ยังไม่เสร็จสิ้น ดังนั้นวงจรเซลล์จึงหยุดชะงักจนกว่ากระบวนการทั้งหมดจะเสร็จสมบูรณ์ การตรวจจับไซคลิน G1/S, S และ M เกิดขึ้นในระยะ G1ในตอนท้ายของระยะ G1 และในตอนท้ายของระยะ G2ตามลำดับ^{[ 19 ]}

ในวงจรเซลล์ มีตัวควบคุมเชิงลบ หลักสองประเภท ที่หยุดวงจรเซลล์ และต้องถูกกำจัดออกไปเพื่อให้กระบวนการดำเนินต่อไปได้ ประเภทแรกคือโปรตีนเรตินอบลาสโตมาซึ่งป้องกันไม่ให้เซลล์มีขนาดใหญ่เกินไปและยับยั้งการเปลี่ยนจากระยะ G1 ไปสู่ระยะ S ก่อนกำหนด โดยทำหน้าที่จับกับปัจจัยการถอดรหัสเช่นE2Fทำให้ DNA ไม่สามารถจำลองได้จนกว่าเซลล์จะเติบโตถึงระดับหนึ่งและโปรตีนเรตินอบลาสโตมาจะถูกฟอสโฟ รีเลต ^{[ 20 ]} ตัวควบคุมเชิงลบอีกประเภทหนึ่งคือp53ซึ่งจะหยุดกระบวนการวงจรเซลล์เมื่อตรวจพบความเสียหายของ DNA เพื่อให้มีเวลาในการซ่อมแซมตัวควบคุมนี้ยังสามารถกระตุ้นให้เกิดอะพอพโทซิสได้เมื่อความเสียหายของ DNA มีขนาดใหญ่เกินไปและไม่สามารถซ่อมแซมได้^{[ 21 ]}

จุดตรวจสอบในวงจรเซลล์ ได้แก่จุดตรวจสอบการจำลองดีเอ็นเอและจุดตรวจสอบการประกอบสปินเดิลจุดตรวจสอบการจำลองดีเอ็นเอจะอยู่ที่ระยะ G1, S และ G2 เพื่อตรวจสอบว่าดีเอ็นเอปกติหรือไม่ และจะดึงเซลล์ออกจากวงจรหากดีเอ็นเอเสียหายหรือมีการจำลองไม่สมบูรณ์ ในทาง กลับกัน จุดตรวจสอบการประกอบสปินเดิลจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครโมโซมในเซลล์จะถูกแยกออกจากกันอย่างถูกต้องโดยไมโครทิวบูลในเซลล์ระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโท ซิ ส หากเกิดข้อผิดพลาดเมื่อไมโครทิวบูลยึดติดกับเซนโทรเมียร์ซึ่งเป็นศูนย์กลางของโครโมโซม วงจรเซลล์จะหยุดลงจนกว่าจะแก้ไขข้อผิดพลาดได้^{[ 22 ]} ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ ไมโครทิวบูลไม่ได้ยึดติดกับเซนโทรเมียร์อย่างถูกต้อง หรือโครโมโซมไม่ได้ถูกแยกออกเป็นครึ่ง

ความสำคัญของการหยุดวงจรเซลล์คือเพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์จะไม่แบ่งตัวอย่างไม่เหมาะสม เมื่อการแบ่งตัวดังกล่าวเกิดขึ้น วงจรเซลล์จะหยุดโดยอัตโนมัติจนกว่าจะมีการซ่อมแซม หรือจะเข้าสู่ขั้นตอนอะพอพโทซิสโดยตรงเมื่อความเสียหายไม่สามารถซ่อมแซมได้ เช่นเดียวกับการหยุดวงจรเซลล์อย่างถาวร กลไกนี้มีไว้เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์ที่เสียหายพัฒนาต่อไปหรือแย่กว่านั้นคือแบ่งตัวและแพร่กระจาย^{[ 18 ]}