WikiDer > Белок 4, контролирующий деление клеток - Википедия

Cell division control protein 4 - Wikipedia
Cdc4
Cdc4 structure.jpg
Кристаллическая структура Cdc4
Идентификаторы
СимволCdc4
Альт. символыбелок 4, контролирующий деление клеток
Ген NCBI850539
UniProtP07834

Cdc4 (белок 4, контролирующий деление клеток) представляет собой субстрат компонент распознавания SCF (Белок SKP1-CUL1-F-бокс) убиквитин лигазный комплекс, который действует как медиатор переноса убиквитина к белкам-мишеням, что приводит к их последующей деградации через убиквитин-протеасомный путь. Cdc4 нацелен в первую очередь на регуляторы клеточного цикла для протеолиз. Он выполняет функцию адаптера, который доставляет целевые молекулы к центральному комплексу SCF. Cdc4 был первоначально идентифицирован в модельном организме. Saccharomyces cerevisiae. Функция гена CDC4 необходима при переходах G1 / S и G2 / M во время митоза и на различных стадиях во время мейоза.[1]

Гомологи

Человеческий гомолог гена cdc4 называется FBXW7. Соответствующий генный продукт представляет собой белок 7, содержащий F-бокс / повтор WD.

Белок 7, содержащий F-бокс / WD-повтор
Идентификаторы
СимволFbw7
Альт. символыF-бокс и домен WD-40, содержащий белок 7, F-бокс-белок FBX30, гомолог архипелага (hAgo), SEL-10, hCdc4
UniProtQ969H0

В нематоде C. elegans, гомолог Cdc4 представляет собой белок sel-10, содержащий повтор F-бокс / WD.

Белок, содержащий F-бокс / повтор WD, sel-10
Идентификаторы
СимволБелок, содержащий F-бокс / WD-повторы, sel-10
Альт. символыСупрессор / усилитель белка lin-12 10 Белок с дефектом кладки яиц 41
UniProtQ93794

Некоторые общие особенности

Cdc4 имеет молекулярный вес 86'089Da, изоэлектрическая точка 7,14, и состоит из 779 аминокислот. Он находится исключительно в ядре из-за единой однораздельной последовательности ядерной локализации (NLS), содержащей аминокислоты 82-85 в N-концевом домене.[2]

Структура

Cdc4 является одним из компонентов комплекса E3 SCF (CDC4), который включает CDC53, SKP1, RBX1и CDC4. Его 779 аминокислоты (в С. cerevisiae) объединены в один F-бокс домен (приблизительно 40 аминокислот (мотив "F-бокс")) и 7 WD повторяет.[3]

Cdc4 представляет собой белок F-бокса с повтором WD-40. Как и все члены этого семейства, он содержит консервированный димеризация мотив называется D домен. В дрожжах Cdc4 протомеры D домена располагаются в виде сверхспиральный гомодимерный манера. Димеризация SCF (Cdc4) практически не влияет на сродство к молекулам-мишеням, но значительно увеличивает конъюгацию убиквитина. Cdc4 адаптирует надфасциальный конфигурация: Сайты связывания субстрата лежат в той же плоскости, что и каталитические сайты, с разделением 64Å в пределах и 102Å между каждым SCF мономер.[4] В Cdc4 домен связывания субстрата построен на доменах WD40, которые используют повторы из 40 аминокислот, каждый из которых образует четыре антипараллельных бета-цепи, чтобы собрать лопасти так называемого бета-пропеллера. Бета-пропеллеры - довольно частая форма адаптируемой поверхности для взаимодействия между различными белками. Эта область взаимодействия с субстратом расположена на С-конце.[5] Есть три изоформы Cdc4 в млекопитающие: α, β и γ. Они производятся альтернативными сращивание из 3 уникальных 5 ’ экзоны до 10 обычных 3 ’ экзоны. В результате получаются белки, которые различаются только на их N-концах.[6]

Белок Cdc4 взаимодействует с Cdc34, убиквитин-конъюгированный фермент, и Cdc53 in vivo. (На Cdc34p есть Cdc4p / Cdc53p-связывающая область.) Все три белка стабильны на всем протяжении клеточный цикл.[7]

Функция

рисунок 1 На рисунке показан набросок того, как функционирует комплекс SCF, и какова роль Cdc4 в этой структуре (-> функция адаптера).

Различные механизмы клеточной регуляции сильно зависят от убиквитин-зависимая деградация. Комплекс SCF (Cdc4) выполняет регуляторную функцию в развитии клеточного цикла, передаче сигнала и транскрипция.[8]Чтобы клеточный цикл продолжался, несколько ингибирующих белков, а также циклины должны быть устранены в определенные моменты времени. Cdc4 помогает в этом путем рекрутирования молекул-мишеней через свой C-концевой домен взаимодействия с субстратом (домен повтора WD40) в механизм убиквитинирования. Это вызывает перенос молекул убиквитина к мишени и, следовательно, маркирует ее для разложения. Cdc4 распознает фосфорилированные белки-мишени и связывается с ними.

Cdc4 может быть существенный, или несущественное, в зависимости от организма. Например, это важно в С. cerevisiae, а в C. albicans.Это важно для инициации Репликация ДНК и разделение тела полюса шпинделя, следовательно, для образования полюсов митотическое веретено. У почкующихся дрожжей он также участвует в развитии почек, слиянии зиготических ядер (кариогамия) после спряжения, и некоторые аспекты спороношение. Грубо говоря, в клеточном цикле функция Cdc4 необходима для G1 / S и G2 / M переход.

Некоторые важные взаимодействия, в которых участвует Cdc4:

  • убиквитинирование фосфорилированной формы ингибитора киназы клеточного цикла (CKI) SIC1
  • деградация CKI FAR1 в отсутствие феромона; ограничение FAR1 деградация до ядра (поскольку Cdc4 является исключительно ядерным)
  • активация транскрипции локуса HTA1-HTB1
  • деградация фосфорилированной формы Cdc6

Начало S-фазы

Swi5 является активатором транскрипции Sic1, который ингибирует S-фазу CDK. Таким образом, Sic1 расщепление белков необходимо, чтобы войти S-фаза. Регуляторная функция комплекса SCF (Cdc4) в отношении вступления в S-фазу включает не только деградация Sic1, но и деградация Swi5.[8] Чтобы блок адаптера подложки Cdc4 мог связываться с Sic1, как минимум любые шесть из девяти циклин-зависимая киназа сайты на Sic1 должны быть фосфорилированы. Другими словами: существует пороговое количество фосфорилирование сайты для достижения связывания рецептор-лиганд. Как недавно было заявлено, это «предполагает, что сверхчувствительность в системе Sic1-Cdc4 может быть вызвана, по крайней мере частично, кумулятивными электростатическими взаимодействиями».[9] В общем, сверхчувствительный фермент требует менее чем 81-кратного увеличения стимула, чтобы управлять его активностью с 10% до 90%. «Сверхчувствительность» подчеркивает, что подъем кривой «стимул / ответ» круче, чем тот, который получается для гиперболического фермента Михаэлиса-Ментен.[10] Таким образом, сверхчувствительность позволяет получить высокочувствительный отклик: ступенчатый входной сигнал можно преобразовать в выходной сигнал с жестким пороговым значением. Развитие активности циклин-циклин-зависимой киназы B-типа, так же как начало репликации ДНК, требует деградации Sic1 в поздней фазе G1 клеточного цикла. Домен WD Cdc4 связывается с фосфорилированной формой Sic1. Каждая связь с Sic1-фосфатом слабая, но вместе эта связь достаточно сильна, чтобы обеспечить деградацию Sic1 по пути, описанному ранее. Следовательно, в этом случае сверхчувствительность позволяет точно определить («тонкую настройку») временной точки, в которой происходит разрушение Sic1, что приводит к инициации следующего шага в клеточном цикле (-> репликация ДНК).[9]

Переход G2 / M

До сих пор не до конца понятно, как Cdc4 запускает переход G2-M. В общем, второй комплекс деградации, вовлеченный в развитие клеточного цикла, APC, Ответственный за протеолиз на этом этапе. Однако экспериментальные данные предполагают, что функция Cdc4 при переходе G2 / M может быть связана с деградацией Pds1 (анафаза ингибитор). Более того, CDC4 и CDC20, активатор APC, взаимодействуют генетически.[11]

Cdc4 привлекает несколько других субстратов, кроме Sic1, в основной комплекс SCF, включая ингибитор Cln-Cdc28 / цитоскелет. каркасный белок Far1, фактор транскрипции Gcn4 и репликация белок Cdc6. В дополнение к функциям, упомянутым выше, Cdc4 участвует в некоторых других зависимых от деградации событиях у S. cerevisiae, таких как, например, ответ на развернутый белок.[12]

Клиническое значение

У млекопитающих, среди прочего c-Myc, Src3, Циклин E, а Notch внутриклеточные домены являются субстратами Cdc4. Из-за его участия в деградации различных регуляторов клеточного цикла, а также нескольких соединений сигнальных путей (например, Notch), Cdc4 является очень чувствительным компонентом каждого организма, в котором он функционирует. гапло-недостаточный ген-супрессор опухоли. Нокаут этого гена у мышей приводит к гибели эмбриона. фенотип. Мутации CDC4 встречаются при нескольких типах рака. Они лучше всего описаны при колоректальных опухолях, а также оказались мутационной мишенью при раке поджелудочной железы.[13]

E3 выполняет дополнительную функцию по сравнению с его основной ролью в деградации определенных регуляторов клеточного цикла: он также участвует в формировании нервного гребня. Следовательно, Cdc4 представляет собой белок «с отдельными, но комплементарными функциями контроля пролиферации и дифференцировки клеток».[6] Это вызывает предположение - помимо регуляции прогрессии клеточного цикла - Cdc4 как белок-супрессор опухолей может расширять свою способность непосредственно регулировать дифференцировку тканей. Однако его конкретная роль в развитии болезней еще предстоит выяснить.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Симхен Дж., Хиршберг Дж. (Май 1977 г.). «Влияние мутации митотического клеточного цикла cdc4 на мейоз дрожжей». Генетика. 86 (1): 57–72. ЧВК 1213672. PMID 328339.
  2. ^ Блондель М., Галан Дж. М., Чи Й, Лафуркад С., Лонгаретти С., Деше Р. Дж., Питер М. (ноябрь 2000 г.). «Ядерно-специфическая деградация Far1 контролируется локализацией белка F-бокса Cdc4». Журнал EMBO. 19 (22): 6085–97. Дои:10.1093 / emboj / 19.22.6085. ЧВК 305831. PMID 11080155.
  3. ^ http://www.abcam.com/Cdc4-Fbw7-hSel-10-peptide-ab12311.html
  4. ^ Тан Х, Орлики С., Лин З, Виллемс А., Некулай Д., Чеккарелли Д., Меркурио Ф., Шилтон Б. Х., Сичери Ф., Тайерс М. (июнь 2007 г.). «Супрафациальная ориентация димера SCFCdc4 приспосабливает множественные геометрические формы для убиквитинирования субстрата». Клетка. 129 (6): 1165–76. Дои:10.1016 / j.cell.2007.04.042. PMID 17574027. S2CID 14050047.
  5. ^ Орлики С., Тан Х, Виллемс А., Тайерс М., Сичери Ф. (январь 2003 г.). «Структурная основа для выбора и ориентации фосфодезависимого субстрата убиквитинлигазой SCFCdc4» (PDF). Клетка. 112 (2): 243–56. Дои:10.1016 / S0092-8674 (03) 00034-5. PMID 12553912. S2CID 13032437.
  6. ^ а б Алмейда А.Д., Мудрый Х.М., Хиндли С.Дж., Слевин М.К., Хартли Р.С., Филпотт А. (2010). «Белок F-бокса Cdc4 / Fbxw7 - новый регулятор развития нервного гребня у Xenopus laevis». Нейронное развитие. 5: 1. Дои:10.1186/1749-8104-5-1. ЧВК 2819241. PMID 20047651.
  7. ^ Матиас Н., Стейсси С.Н., Гебл М.Г. (февраль 1998 г.). «Важный домен в Cdc34p необходим для связывания с комплексом, содержащим Cdc4p и Cdc53p, в Saccharomyces cerevisiae». Журнал биологической химии. 273 (7): 4040–5. Дои:10.1074 / jbc.273.7.4040. PMID 9461595.
  8. ^ а б Киши Т., Икеда А., Кояма Н., Фукада Дж., Нагао Р. (сентябрь 2008 г.). «Уточненная двухгибридная система показывает, что SCF (Cdc4) -зависимая деградация Swi5 способствует регулятивному механизму перехода в S-фазу». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 105 (38): 14497–502. Bibcode:2008PNAS..10514497K. Дои:10.1073 / pnas.0806253105. ЧВК 2567208. PMID 18787112.
  9. ^ а б Борг М., Миттаг Т., Поусон Т., Тайерс М., Форман-Кей Д.Д., Чан Х.С. (июнь 2007 г.). «Полиэлектростатические взаимодействия неупорядоченных лигандов предполагают физическую основу сверхчувствительности». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (23): 9650–5. Bibcode:2007ПНАС..104.9650Б. Дои:10.1073 / pnas.0702580104. ЧВК 1887549. PMID 17522259.
  10. ^ Хуанг CY, Феррелл JE (сентябрь 1996 г.). «Сверхчувствительность в каскаде митоген-активируемых протеинкиназ». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 93 (19): 10078–83. Bibcode:1996PNAS ... 9310078H. Дои:10.1073 / пнас.93.19.10078. ЧВК 38339. PMID 8816754.
  11. ^ Го П.Ю., Сурана У. (август 1999 г.). «Cdc4, белок, необходимый для начала S-фазы, выполняет важную функцию во время перехода G (2) / M в Saccharomyces cerevisiae». Молекулярная и клеточная биология. 19 (8): 5512–22. Дои:10.1128 / mcb.19.8.5512. ЧВК 84393. PMID 10409741.
  12. ^ Пал Б., Чан Н. С., Хельфенбаум Л., Тан К., Танси В. П., Гетинг М. Дж. И др. (Февраль 2007 г.). «SCFCdc4-опосредованная деградация фактора транскрипции Hac1p регулирует ответ развернутого белка в Saccharomyces cerevisiae» (PDF). Молекулярная биология клетки. 18 (2): 426–40. Дои:10.1091 / mbc.E06-04-0304. ЧВК 1783797. PMID 17108329.
  13. ^ Калхун Э.С., Джонс Дж. Б., Ашфак Р., Адсей В., Бейкер С. Дж., Валентайн В., Хемпен П. М., Хилгерс В., Йео Си-Джей, Хрубан Р. Х., Керн С. Е. (октябрь 2003 г.). «Мутации BRAF и FBXW7 (CDC4, FBW7, AGO, SEL10) в различных подгруппах рака поджелудочной железы: потенциальные терапевтические мишени». Американский журнал патологии. 163 (4): 1255–60. Дои:10.1016 / S0002-9440 (10) 63485-2. ЧВК 1868306. PMID 14507635.