Циклин E/Cdk2
Комплекс циклин E/Cdk2 представляет собой структуру, состоящую из двух белков: циклина E и циклин-зависимой киназы 2 (Cdk2). Подобно другим комплексам циклин/Cdk циклин E/Cdk2 , димер играет решающую роль в регуляции клеточного цикла , при этом этот специфический комплекс достигает пика активности во время перехода G1/S . [ 1 ] Как только две субъединицы циклина и Cdk соединяются вместе, комплекс активируется и приступает к фосфорилированию и связыванию с нижестоящими белками, что в конечном итоге способствует прогрессированию клеточного цикла. Хотя циклин E может связываться с другими белками Cdk, его основным партнером по связыванию является Cdk2, и большая часть активности циклина E возникает, когда он существует в виде комплекса циклин E/Cdk2. [ 2 ]
Переход G1/S
[ редактировать ]Во всех типах эукариотических клеток клеточный цикл высоко консервативен, и комплексы циклин/Cdk неизменно необходимы для продвижения всего процесса. Незадолго до окончания фазы G2 циклин E соединяется с Cdk2, чтобы активировать активность серин-треониновой киназы и, таким образом, способствовать переходу в фазу S. [ 1 ]
Эукариотические клетки содержат два типа циклина: циклин E1 и циклин E2, причем белковые последовательности имеют сходство с людьми на 69,3%, несмотря на то, что они кодируются двумя разными генами . [ 3 ] Хотя функции двух циклинов E существенно совпадают, существуют явные различия в конкретных ролях и регуляции для каждого типа циклина E. [ 3 ] Например, Xenopus laevis эмбрионам для жизнеспособности необходим только циклин Е1. [ 3 ]
В живых клетках сверхэкспрессия (избыточное количество) любого типа циклина E приводит к более ранней активации комплекса циклин E/Cdk2 и последующему укорочению фазы G1 и ускоренному переходу в фазу S. [ 1 ] Комплекс циклин E/Cdk2 не только важен для регуляции перехода G1/S, но и фактически необходим, поскольку клетки, лишенные функционального циклина E, не могут войти в S-фазу, оставаясь навсегда задержанными в G1. [ 1 ]
Комплексная активация
[ редактировать ]
Белок циклин E содержит участок, называемый циклиновым боксом, который взаимодействует со спиралью PSTAIRE на Cdk2, вызывая конформационные изменения в Т-петле Cdk2. [ 2 ] В результате обнажение каталитического сайта Cdk2 позволяет активирующей киназе Cdk (CAK) фосфорилировать Cdk2, обеспечивая полную активацию комплекса циклин E/Cdk2. [ 2 ] Как только димер белка сформирован и активирован, он фосфорилирует несколько важных белков, включая «белки, участвующие в центросом дупликации ( NPM , CP110 , Mps1), синтезе ДНК ( Cdt1 ), репарации ДНК ( Brca1 , Ku70 ), гистонов генов транскрипции (p220/ NPAT). , CBP/p300 , HIRA ) и ингибиторы Cdk p21 Ваф1/Cip1 или стр.27 Кип1 ." [ 3 ] Комплекс взаимодействует со своими субстратами благодаря двум различным областям белка циклина E – доменам MRAIL и VDCLE. MRAIL расположен на N-конце циклинового бокса циклина Е и взаимодействует с белками, содержащими последовательность RLX (аргинин-лейцин-любая аминокислота), такими как Rb и p27. КУРИЦА1 . VDCLE расположен в C-концевой области циклина E и взаимодействует с белками семейства ретинобластомы, включая Rb1, p107 и p130 . [ 2 ]
Локализация
[ редактировать ]Циклин Е преимущественно обнаруживается в ядре клетки , но на самом деле перемещается между ядром и цитоплазмой , однако при изучении он обычно проявляется как ядерный белок, поскольку его импорт в ядро происходит быстрее, чем экспорт. [ 4 ] Последовательность ядерной локализации циклина E (NLS) позволяет комплексу циклин E/Cdk2 легко проникать в ядро, хотя считается, что другие механизмы также помогают комплексу локализоваться в ядре. [ 2 ] Циклин E также содержит последовательность локализации центросом (CLS), которая играет ключевую роль, позволяя комплексу циклин E/Cdk2 контролировать дупликацию цетросом во время ранней S-фазы. [ 2 ] [ 5 ]
Белок ретинобластомы
[ редактировать ]Фон – фосфорилирование
[ редактировать ]Белок -супрессор опухоли ретинобластомы (Rb) играет ключевую регуляторную роль в нескольких клеточных действиях, таких как контрольная точка рестрикции G1, контрольная точка повреждения ДНК, выход из клеточного цикла и клеточная дифференцировка. [ 6 ] Как следует из полного названия, клетки, содержащие мутации в путях выше Rb или в самом белке (однако этот случай более редок), часто являются раковыми. Фактически, большинство раковых клеток человека содержат мутации в белках, ответственных за фосфорилирование Rb, такие как делеции (p16) или сверхэкспрессия (циклин D, Cdk4, Cdk6). [ 6 ]
В своей структуре Rb содержит 16 возможных сайтов фосфорилирования другими белками. Удивительно, однако, что он существует только в трех возможных состояниях: нефосфорилированном (нет фосфорилированных сайтов), монофосфорилированном (фосфорилирован один сайт) или гиперфосфорилированном (все доступные сайты фосфорилированы). [ 6 ] В фазе G0 Rb существует исключительно в нефосфорилированной форме, но на ранней фазе G1 комплекс циклин D:Cdk4/6 добавляет одну фосфатную группу , и белок остается в своей монофосфорилированной форме до поздней фазы G1, когда он быстро гиперактивируется. -фосфорилируется комплексом Cyclin E/Cdk 2. [ 6 ]
Прогресс клеточного цикла
[ редактировать ]Ключевой механизм, посредством которого комплекс циклин E/Cdk2 способен способствовать прогрессированию S-фазы, заключается в транскрипционных факторах Rb и E2F . [ 6 ] Факторы транскрипции (ТФ) регулируют скорость транскрипции конкретных генов-мишеней с ДНК на РНК, т.е. транскрипции. В конце G1 клетки проходят точку ограничения – по сути, «точку невозврата», поскольку проходящие через нее клетки необратимо участвуют в делении, и для развития клеточного цикла больше не требуются внеклеточные сигналы. [ 7 ] Быстрое накопление и активация комплекса циклин E/Cdk 2 через петли положительной обратной связи продвигает клетку вперед через G1.
После фосфорилирования циклином D:Cdk4/6 монофосфорилированный Rb связывается с белками семейства E2F, предотвращая транскрипцию их целевых генов; Интересно, что одним из указанных генов-мишеней является циклин Е. [ 6 ] [ 7 ] Неизвестным путем, как только метаболический порог превышен, сенсор запускает активацию комплекса Cyclin E/Cdk2, что приводит к гиперфосфорилированию Rb. [ 6 ] Монофосфорилированный Rb инактивирует ТФ E2F, но гиперфосфорилирование Rb инактивирует его, что приводит к высвобождению белков E2F и последующей активации E2F и транскрипции его генов-мишеней. [ 6 ] В результате транскрибируется больше циклина E и образуется и активируется больше комплекса циклин E/Cdk2. Циклин E/Cdk2 способен облегчать собственную активацию, что приводит к быстрому накоплению комплекса и одновременному быстрому гиперфосфорилированию (т.е. инактивации) Rb, что приводит к переключающемуся переходу через точку рестрикции в позднюю фазу G1. [ 6 ] Таким образом, циклин E/Cdk2 инактивирует Rb, который активирует E2F, который активирует больше цилиндра E (и, следовательно, комплекса циклин E/Cdk2), перезапуская цикл и создавая петлю положительной обратной связи, которая приводит к внезапной инактивации Rb и выходу за точку ограничения. .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Оцубо, Мотоаки; Теодорас, Энн М.; Шумахер, Джилл; Робертс, Джеймс М.; Пагано, Микеле (1 мая 1995 г.). «Человеческий циклин E, ядерный белок, необходимый для фазового перехода G 1 -S» . Молекулярная и клеточная биология . 15 (5): 2612–2624. дои : 10.1128/MCB.15.5.2612 . ISSN 1098-5549 . ПМК 230491 . ПМИД 7739542 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Фагундес, Рафаэла; Тейшейра, Леонардо К. (2021). «Циклин E/CDK2: репликация ДНК, репликационный стресс и геномная нестабильность» . Границы клеточной биологии и биологии развития . 9 . дои : 10.3389/fcell.2021.774845 . ISSN 2296-634X . ПМК 8652076 . ПМИД 34901021 .
- ^ Jump up to: а б с д Калдон, К; Масгроув, Элизабет А. (2010). «Различные и повторяющиеся функции циклина E1 и циклина E2 в развитии и раке» . Отделение клеток . 5 (1): 2. дои : 10.1186/1747-1028-5-2 . ISSN 1747-1028 . ПМЦ 2835679 . ПМИД 20180967 .
- ^ Джекман, Марк; Кубота, Юмико; ден Эльзен, Николь; Хагтинг, Аня; Пайнс, Джонатон (март 2002 г.). Сильвер, Памела А. (ред.). «Комплексы циклин A- и циклин E-Cdk курсируют между ядром и цитоплазмой» . Молекулярная биология клетки . 13 (3): 1030–1045. дои : 10.1091/mbc.01-07-0361 . ISSN 1059-1524 . ПМК 99617 . ПМИД 11907280 .
- ^ Холланд, Эндрю Дж.; Лан, Вэйцзе; Кливленд, Дон В. (15 июля 2010 г.). «Дупликация центриолей: урок самоконтроля» . Клеточный цикл . 9 (14): 2803–2808. дои : 10.4161/cc.9.14.12184 . ISSN 1538-4101 . ПМК 3040958 . ПМИД 20647763 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Нарасимха, Анил М; Каулич, Мануэль; Шапиро, Гэри С; Чхве, Юн Дж; Сичинский, Петр; Дауди, Стивен Ф (4 июня 2014 г.). «Циклин D активирует опухолевый супрессор Rb путем монофосфорилирования» . электронная жизнь . 3 . doi : 10.7554/eLife.02872 . ISSN 2050-084X . ПМК 4076869 . ПМИД 24876129 .
- ^ Jump up to: а б Благосклонный Михаил Владимирович; Парди, Артур Б. (2013), «Точка ограничения клеточного цикла» , База данных биологических наук мадам Кюри [Интернет] , Landes Bioscience , получено 15 декабря 2023 г.