Циклинзависимая киназа 1
Циклинзависимая киназа 1 , также известная как CDK1 или гомолог белка 2 цикла клеточного деления, представляет собой высококонсервативный белок , который функционирует как серин/треонинкиназа и играет ключевую роль в регуляции клеточного цикла . [5] Он хорошо изучен у почкующихся дрожжей S. cerevisiae и делящихся дрожжей S. pombe , где он кодируется генами cdc28 и cdc2 соответственно. [6] У человека Cdk1 кодируется геном CDC2 . [7] Со своим циклиномпартнеры, Cdk1 образует комплексы, которые фосфорилируют различные субстраты-мишени (более 75 идентифицировано у почкующихся дрожжей); фосфорилирование этих белков приводит к прогрессированию клеточного цикла. [8]
Cdk1 представляет собой небольшой белок (приблизительно 34 кДа) и является высококонсервативным. Человеческий гомолог Cdk1, CDC2 , примерно на 63% разделяет аминокислотную идентичность со своим дрожжевым гомологом. Кроме того, человеческий CDC2 способен спасать делящиеся дрожжи, несущие мутацию cdc2 . [7] [9] Cdk1 состоит в основном из простого мотива протеинкиназы, который разделяют и другие протеинкиназы. Cdk1, как и другие киназы, содержит щель, в которую помещается АТФ . Субстраты Cdk1 связываются вблизи устья щели, а остатки Cdk1 катализируют ковалентное связывание γ-фосфата с кислородом гидроксильного серина/треонина субстрата.
Помимо этого каталитического ядра, Cdk1, как и другие циклинзависимые киназы , содержит Т-петлю, которая в отсутствие взаимодействующего циклина предотвращает связывание субстрата с активным центром Cdk1. Cdk1 также содержит спираль PSTAIRE, которая при связывании с циклином перемещает и перестраивает активный сайт, облегчая активность киназы Cdk1. [10]
При связывании со своими циклиновыми партнерами фосфорилирование Cdk1 приводит к прогрессированию клеточного цикла. Активность Cdk1 лучше всего изучена у S. cerevisiae , поэтому здесь описана активность Cdk1 S. cerevisiae .
У почкующихся дрожжей начальное вступление в клеточный цикл контролируется двумя регуляторными комплексами: SBF (SCB-связывающий фактор) и MBF (MCB-связывающий фактор). Эти два комплекса контролируют транскрипцию гена G1 / S; однако обычно они неактивны. SBF ингибируется белком Whi5 ; однако при фосфорилировании с помощью Cln3-Cdk1 Whi5 выбрасывается из ядра, обеспечивая транскрипцию регулона G1 / S , который включает циклины G1 / S Cln1,2. [11] Активность G 1 /S циклин-Cdk1 приводит к подготовке к вступлению в S-фазу (например, удвоение центромер или тела полюса веретена) и повышению уровня S-циклинов (Clb5,6 у S. cerevisiae ).). Комплексы Clb5,6-Cdk1 непосредственно приводят к инициации начала репликации; [12] , однако, они ингибируются Sic1 , предотвращая преждевременную инициацию S фазы.
Активность комплекса Cln1,2 и/или Clb5,6-Cdk1 приводит к внезапному падению уровней Sic1, что позволяет когерентно войти в S-фазу. Наконец, фосфорилирование M-циклинами (например, Clb1, 2, 3 и 4) в комплексе с Cdk1 приводит к сборке веретена и выравниванию сестринских хроматид. Фосфорилирование Cdk1 также приводит к активации ubiquitin-protein ligase APC Cdc20 , активации, которая обеспечивает сегрегацию хроматид и, кроме того, деградацию циклинов М-фазы. Это разрушение М-циклинов приводит к финальным событиям митоза (напр., разборке веретена, выходу из митоза).
