Семейство XMAP215-Dis1
Семейство XMAP215/Dis1 представляет собой высококонсервативную группу белков, ассоциированных с микротрубочками (MAP) в эукариотических организмах . [1] Эти белки являются уникальными MAP, поскольку они в первую очередь взаимодействуют с растущим концом (плюс-концом) микротрубочек . Это особое свойство классифицирует это семейство белков как белки отслеживания плюс-конца (+TIP). [2]
Структура
[ редактировать ]Базовая структура семейства белков состоит из TOG ( опухолевый O - верэкспрессируемый ген ) доменов длиной от 2 до 5 единиц. Семейство подразделяется на три группы в зависимости от количества доменов TOG, которые содержит конкретный белок. Высшие эукариотические организмы, отнесенные к первой группе, содержат пять N-концевых доменов TOG и вариабельную область, которая соединяется с C-концевым доменом. [3] Эти домены представляют собой высококонсервативные мономерные последовательности. Вторая группа состоит только из белка zyg-9 Caenorhabditis elegans , имеющего три TOG-домена. [3] Однако он похож на высшие эукариоты из-за своей вариабельной области и С-концевого домена. Третью группу составляют низшие эукариотические организмы, главным образом дрожжи , содержащие только два TOG-домена и спирально-спиральный домен. [3]
Тщательный анализ домена TOG3 в zyg-9 дает базовое понимание этого домена, который консервативен у всех членов семейства XMAP215/Dis1. [3] Каждый домен состоит из шести HEAT ( H -унтингтин, фактор удлинения E 3, субъединица PR65/A протеинфосфатазы 2A и липидкиназы T или), повторяющихся единиц которые выровнены рядом. Каждая молекула HEAT состоит из двух α-спиралей , соединенных одной петлей . [3] Эти α-спирали образуют широкую плоскую поверхность домена. Петли между повторами HEAT и между отдельными α-спиралями проходят вдоль короткой стороны домена. Этот короткий участок необходим для связывания с тубулином . Дополнительный повтор HEAT, локализованный между первым и вторым повтором HEAT, является эксклюзивным для домена TOG3 в zyg-9 и доменов TOG5 в белках семейства первой группы. [3]
С-концевой конец белка обладает группоспецифичными характеристиками. В третьей группе белков спиральный домен необходим для димеризации у простых эукариот. [3] Это связано с тем, что простые эукариоты, такие как дрожжи, производят белки в димерах. Известно, что в первой и второй группах С-концевой домен взаимодействует с трансформирующим кислым спиральным белком 3 (TACC3), который транспортирует белок к центросомам во время митоза . [4]
Функция
[ редактировать ]Модель механизма
[ редактировать ]Белки XMAP215/Dis1 могут добавлять или удалять димеры тубулина в двухэтапном процессе. Было показано, что XMAP215 связывается с тубулином в комплексе 1:1 , а это означает, что XMAP215 не может связывать несколько димеров тубулина одновременно. [5] Известно, что димер αβ-тубулина взаимодействует по крайней мере с доменом TOG, TOG1, который прочно связывается внутри изгиба димера тубулина, а также находится за пределами прямого плюс-конца микротрубочки. [6] Затем тубулин «выпрямляется», образуя слабое взаимодействие с TOG1. TOG2, однако, может образовывать прочное связывание с прямым тубулином. Подобно передаче, TOG1 высвобождает димер, который затем связывается с TOG2. Затем TOG2 интегрирует димер тубулина в решетку, удлиняя микротрубочку. [6]
Функция микротрубочек
[ редактировать ]
Белки семейства XMAP215/Dis1 способствуют как росту, так и уменьшению длины микротрубочек в зависимости от концентрации свободного тубулина; это известно как динамическая нестабильность . [1] Поведение белка также зависит от клеточного цикла. Снижение экспрессии ch-TOG приводит к неправильному выравниванию хромосом во время метафазы. [7] Одно исследование показывает, что у Schizosaccharomyces pombe белок Cdc2 регулирует Dis1 посредством фосфорилирования и дефосфорилирования во время метафазы и анафазы . Фосфорилирование Dis1 приводит к локализации в кинетохорах во время метафазы, тогда как дефосфорилирование во время анафазы приводит к накоплению Dis1 на веретенах микротрубочек. [8] У дрозофилы член семейства Мини-веретена (Msps) необходим для поддержания целостности митотических веретен , которые важны для разделения хромосом во время митоза. Снижение активности Msps создает короткие микротрубочки, что и описывает название гена . [9] Msps также важен во время оогенеза . Когда ооциты лишены экспрессии Msps, локализация bicoid мРНК менее эффективна на ранних стадиях оогенеза, но затем полностью рассеивается на более поздних стадиях развития . [10] Msps не только отвечает за транспортировку бикоидной мРНК по клетке, но также локализует мРНК на переднем (головном) конце ооцита. [10] Кроме того, этот ген имеет решающее значение для организации канальцевой эндоплазматической сети и локализации белка Exuperantia. Exuperantia необходима для накопления бикоидной мРНК в головной части ооцита. [11] Другая ключевая функция XMAP215 в динамике микротрубочек заключается в регуляции направления аксонов . [12] Это когда микротрубочки расширяются или втягиваются из конуса роста аксонов , который направляет движение, получая концентрированные сигнальные сигналы . [13] У дрозофилы Msps способствует динамике микротрубочек в направлении аксонов по средней линии эмбрионального вентрального нервного канатика . [14]
Взаимодействие с белками, отслеживающими плюс-концы (+TIP)
[ редактировать ]Белки, отслеживающие плюс-конец, представляют собой ферменты , которые локализуются и взаимодействуют на плюс-конце микротрубочек. При метке зеленым флуоресцентным белком (GFP) +TIP можно визуализировать и отслеживать в направлении роста микротрубочек. В качестве +TIP белки семейства XMAP215/Dis1 взаимодействуют с другими +TIP. [2]
ЕВ1
[ редактировать ]в Xenopus Сообщалось, что XMAP215 и EB1 взаимодействуют друг с другом. В то время как XMAP215 способствует как росту, так и сжатию микротрубочек, EB1 присутствует только во время роста. [15] По отдельности эти белки оказывают слабое влияние на рост микротрубочек. Вместе эти белки действуют синергично и удлиняют микротрубочки с гораздо большей скоростью. Без XMAP215 EB1 не имеет тубулиновой полимеразы , которая могла бы эффективно конструировать плюс-конец микротрубочки со свободным тубулином. Без EB1 XMAP215 продолжает добавлять тубулин к плюсовому концу, но целостность решетки микротрубочек становится нарушенной. Это связано с тем, что EB1 связывается с решеткой микротрубочек в качестве стабилизатора, удерживая тубулин в прямом положении. [15]
Члены
[ редактировать ]Группа 1 (5 доменов TOG)
[ редактировать ]XMAP215 : X enopus Microtubule - ассоциированный видов белок , обнаруженный у . Xenopus Число 215 относится к размеру белка, который составляет 215 кДа . Этот белок был открыт в 1987 году в ходе исследования регуляции микротрубочек в Xenopus . ооцитах [16] В 2008 году белок был идентифицирован как полимераза плюс-конца микротрубочек. [5]
ch-Tog : толстой и печени , опухоль кишки сверхэкспрессирующая Homo ген у , обнаруженный sapiens . Впервые он был идентифицирован у людей в 1996 году как сверхэкспрессируемый ген в опухолях , но был признан за его регуляцию плюс-конца микротрубочек в 1998 году. [17]
Msps : Мини - шпиндели . Этот белок обнаружен у видов дрозофилы . Этот белок был открыт в 1999 году. [9]
DdCP224 : белок Dictyostelium discoideum C. энтросомальный Размер этого белка составляет примерно 224 кДа. Он был обнаружен в 2000 году посредством иммуноскрининга библиотек ДНК на наличие центросомальных белков. [18]
Mor1 : микротрубочек организации ген 1 . Встречается у Arabidopsis thaliana . Этот белок был открыт в 2001 году как организатор корковых микротрубочек. [19]
Группа 2 (3 домена TOG)
[ редактировать ]zyg-9 : мутант с дефектом зиготики , обнаруженный у C. elegans . В 1976 году этот ген был идентифицирован, когда зиготы с такой мутацией не смогли вылупиться. Zyg-9 был идентифицирован как регулятор микротрубочек в 1980 году. [20]
Группа 3 (2 домена TOG)
[ редактировать ]alp14 / Dis1 : измененная Дефект полярность / виде в рассоединения хроматид сестерских . Эти белки обнаружены в S. pombe . Dis1 является предпочтительным гомологом при более низких температурах, тогда как alp14 предпочтителен при более высоких температурах. Dis1 был обнаружен в 1988 году, тогда как его гомолог alp14 был идентифицирован в 2001 году. [20]
Stu2p : супрессоры тубулина мутации . Этот белок содержится в Saccharomyces cerevisiae . Он был обнаружен в 1997 году с помощью скрининга и обнаружил, что он влияет на регуляцию микротрубочек. [21] AlpA : щелочная nidulans фосфотаза , обнаруженная в Aspergillus . В 2007 году было идентифицировано, что этот белок взаимодействует с плюс-концами микротрубочек, а также локализуется в тельцах веретена, что характерно для белков семейства XMAP215/Dis1. [22]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Киносита, Казухиса; Бьянка Хаберманн и Энтони Хайман (июнь 2002 г.). «XMAP215: ключевой компонент динамического цитоскелета микротрубочек» . Тенденции в клеточной биологии . 12 (6): 267–273. дои : 10.1016/S0962-8924(02)02295-X . ПМИД 12074886 .
- ^ Перейти обратно: а б Гальярт, Нильс (июнь 2010 г.). «Белки, отслеживающие плюс-концы, и их взаимодействие на концах микротрубочек» . Современная биология . 20 (12): 528–37 рандов. дои : 10.1016/j.cub.2010.05.022 . ПМИД 20620909 . S2CID 17558620 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Аль-Басам, Джавдат; Николас Ларсен; Энтони Хайман; Стивен Харрисон (март 2007 г.). «Кристаллическая структура домена TOG: консервативные особенности доменов TOG семейства XMAP215/Dis1 и последствия для связывания тубулина» . Структура . 15 (3): 355–362. дои : 10.1016/j.str.2007.01.012 . ПМИД 17355870 .
- ^ Киносита, Казухиса; Тим Л. Нётцель; Лоуренс Пеллетье; Карл Мехтлер; Дэвид Н. Дрексел; Энн Швагер; Майк Ли; Джордан В. Рафф; Энтони А. Хайман (19 сентября 2005 г.). «Фосфорилирование Aurora A TACC3/maskin необходимо для зависимой от центросомы сборки микротрубочек в митозе» . Журнал клеточной биологии . 170 (7): 1047–1055. дои : 10.1083/jcb.200503023 . ПМК 2171544 . ПМИД 16172205 .
- ^ Перейти обратно: а б Брухард, Гэри; Джеффри Стир; Тим Нотцель; Джавдат аль-Бассам; Кадзухиса Киносита; Стивен Харрисон; Джонатон Ховард; Энтони Хайман (11 января 2008 г.). «XMAP215 представляет собой процессивную полимеразу микротрубочек» . Клетка . 132 (1): 79–88. дои : 10.1016/j.cell.2007.11.043 . ПМК 2311386 . ПМИД 18191222 .
- ^ Перейти обратно: а б Аяз, Пелин; Сюэчэн Е; Патрик Хаддлстон; Чад Бротигам; Люк Райс (август 2012 г.). «Структура комплекса TOG: аб-тубулин раскрывает конформационные механизмы полимеразы микротрубочек» . Наука . 337 (6096): 857–60. Бибкод : 2012Sci...337..857A . дои : 10.1126/science.1221698 . ПМЦ 3734851 . ПМИД 22904013 .
- ^ Гергели, Фанни; Виджи Давиам; Джордан Рафф (2003). «Белок ch-TOG/XMAP215 необходим для организации полюсов веретена в соматических клетках человека» . Гены и развитие . 17 (3): 336–41. дои : 10.1101/gad.245603 . ЧВК 195983 . ПМИД 12569123 .
- ^ Кейта, Аоки; Юкинобу Я рассмеялся; Кадзухиса Киносита; Гохта Гошима; Мицухиро Янагида (август 2006 г.). «Фосфорилирование Cdc2 делящихся дрожжей Dis1 обеспечивает точную сегрегацию хромосом» . Текущая биология 16 (16): 1627–1635. дои : 10.1016/j.cub.2006.06.065 . ПМИД 16920624 .
- ^ Перейти обратно: а б Каллен, К. Фиона; Питер Деак; Дэвид Гловер; Хироюки Окура (сентябрь 1999 г.). «Ген, кодирующий консервативный белок, связанный с микротрубочками, необходимый для целостности митотического веретена у дрозофилы» (PDF) . Журнал клеточной биологии . 146 (5): 1005–1018. дои : 10.1083/jcb.146.5.1005 . ПМК 2169485 . ПМИД 10477755 .
- ^ Перейти обратно: а б Мун, Унчжун; Тюль Хейзелригг (ноябрь 2004 г.). «Мини-веретена белка, ассоциированного с микротрубочками дрозофилы, необходимы для цитоплазматических микротрубочек в оогенезе» . Современная биология . 14 (21): 1957–1961. дои : 10.1016/j.cub.2004.10.023 . ПМИД 15530399 .
- ^ Покрывка, Нэнси; Анна Пейн-Тобин; Кэтлин Рэйли-Сусман; Саша Шварцман (май 2009 г.). «Микротрубочки, ЭР и Эксу: новые ассоциации, выявленные путем анализа мутаций мини-веретена» . Механизмы развития . 126 (5–6): 289–300. дои : 10.1016/j.mod.2009.03.002 . ПМЦ 2731561 . ПМИД 19303437 .
- ^ Лоури, Лаура Энн; Алина Стаут; Анна Э Фарис; Лия Дин; Мишель Бэрд; Майкл Дэвидсон; Гауденц Данузе; Дэвид Ван Вектор (декабрь 2013 г.). «Специфические для ростовых конусов функции XMAP215 по ограничению динамики микротрубочек и стимулированию роста аксонов» (PDF) . Нейронное развитие . 8:22 . дои : 10.1186/1749-8104-8-22 . ПМК 3907036 . ПМИД 24289819 .
- ^ Лоури, Лаура Энн; Дэвид Ван Вектор (май 2009 г.). «Путешествие кончика: понимание механизма роста конуса» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 10 (5): 332–43. дои : 10.1038/nrm2679 . ПМЦ 2714171 . ПМИД 19373241 .
- ^ Лоури, Луизиана; Ли, Х.; Лу, К.; Мерфи, Р.; Обар, РА; Чжай, Б.; Шедл, М.; Ван Вектор, Д.; Жан, Ю. (2010). «Параллельные генетические и протеомные скрининги идентифицируют Msps как посредника пути CLASP-Abl у дрозофилы» . Генетика . 185 (4): 1311–1325. дои : 10.1534/genetics.110.115626 . ISSN 0016-6731 . ПМЦ 2927758 . ПМИД 20498300 .
- ^ Перейти обратно: а б Занич, Мария; Пер Видлунд; Энтони Хайман; Джонатон Ховард (июнь 2013 г.). «Синергия между XMAP215 и EB1 увеличивает скорость роста микротрубочек до физиологического уровня». Природная клеточная биология . 15 (6): 688–93. дои : 10.1038/ncb2744 . ПМИД 23666085 . S2CID 3025200 .
- ^ Гард, Дэвид; Марк Киршнер (ноябрь 1987 г.). «Связанный с микротрубочками белок из яиц Xenopus, который специфически способствует сборке на плюс-конце» . Журнал клеточной биологии . 105 (5): 2203–2215. дои : 10.1083/jcb.105.5.2203 . ПМК 2114854 . ПМИД 2890645 .
- ^ Шаррасс, Софи; Марианна Шредер; Сесиль Готье-Рувьер; Фабрис Анго; Линн Кассимерис; Дэйвид. Л. Гард; Кристиан Ларрок (апрель 1998 г.). «Белок TOGp представляет собой новый человеческий белок, связанный с микротрубочками, гомологичный Xenopus XMAP215» . Журнал клеточной науки . 111 (Пт 10) (10): 1371–83. дои : 10.1242/jcs.111.10.1371 . ПМИД 9570755 .
- ^ Граф, Ральф; Кристин Даундерер; Манфред Шлива (апрель 2000 г.). «Dictyostelium DdCP224 представляет собой белок, связанный с микротрубочками, и постоянный резидент центросом, участвующий в дупликации центросом» . Журнал клеточной науки . 113 (Часть 10) (10): 1747–58. дои : 10.1242/jcs.113.10.1747 . ПМИД 10769206 .
- ^ Уиттингтон, Анджела; Оливер Вугрек; Кэ Цзюнь Вэй; Нортруда Г. Хазенбейн; Кейко Сугимото; Мадлен К. Рэшбрук; Джеффри О. Уэстенис (апрель 2001 г.). «MOR1 необходим для организации корковых микротрубочек у растений». Природа . 411 (6837): 610–613. Бибкод : 2001Natur.411..610W . дои : 10.1038/35079128 . ПМИД 11385579 . S2CID 205017664 .
- ^ Перейти обратно: а б Мэтьюз, Лиза; Филип Картер; Даниэль Тьерри-Миг; Кен Кемфуес (июнь 1998 г.). «ZYG-9, белок Caenorhabditis elegans, необходимый для организации и функционирования микротрубочек, является компонентом мейотических и митотических полюсов веретена» . Журнал клеточной биологии . 141 (5): 1159–1168. дои : 10.1083/jcb.141.5.1159 . ПМК 2137183 . ПМИД 9606208 .
- ^ Смех, Юкинобу Джереми; Гохта Гошима; Джун Моррисита; Мицухиро Янагида (ноябрь 2000 г.). «Специфические для M-фазы кинетохорные белки делящихся дрожжей» . Текущая биология 11 (8): 537–549. дои : 10.1016/S0960-9822(01) 00155-5 ПМИД 11369198 . S2CID 18195930 .
- ^ Энке, К.; Зекерт, Н.; Вейт, Д.; Шааф, К.; Конзак, С.; Фишер, Р. (март 2007 г.). «Белок AlpA Aspergillus nidulans Dis1/XMAP215 локализуется в телах полюсов веретена и плюсовых концах микротрубочек и способствует направленности роста» . Эукариотическая клетка . 6 (3): 555–562. дои : 10.1128/EC.00266-06 . ПМЦ 1828926 . ПМИД 17237365 .