Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Связывание циклина само по себе вызывает частичную активацию Cdks, но для полной активации также требуется активация фосфорилирования с помощью CAK. В клетках животных CAK фосфорилирует субъединицу Cdk только после связывания циклина, поэтому две стадии активации Cdk обычно упорядочены, как показано здесь, причем связывание циклина происходит первым. Бутонированные дрожжи содержат другую версию CAK, которая может фосфорилировать Cdk даже в отсутствие циклина, и поэтому две стадии активации могут происходить в любом порядке. Во всех случаях CAK имеет тенденцию постоянно находиться в избытке в клетке, так что связывание циклина является лимитирующим этапом в активации Cdk.

Киназа, активирующая CDK ( САК), активирует комплекс циклин- CDK путем фосфорилирования остатка 160 треонина в петле активации CDK . Сам CAK является членом семейства Cdk и функционирует как положительный регулятор Cdk1 , Cdk2 , Cdk4 и Cdk6 . [1]

Каталитическая активность [ править ]

Активация CDK требует двух шагов. Во-первых, циклин должен связываться с Cdk . На второй стадии CAK д. Фосфорилировать комплекс cyclin- Cdk по остатку 160 треонина, который расположен в сегменте активации Cdk . Поскольку для активации Cdks должны быть свободны от белков-ингибиторов Cdk (CKI) и связаны с циклинами, считается, что активность CAK косвенно регулируется циклинами. [ кем? ]

Фосфорилирование обычно считается обратимой модификацией, используемой для изменения активности фермента в различных условиях. Однако активация фосфорилирования Cdk с помощью CAK, по-видимому, является исключением из этой тенденции. Фактически, активность САК остается высокой на протяжении всего клеточного цикла и не регулируется никаким известным механизмом контроля клеточного цикла. Однако по сравнению с нормальными клетками активность САК снижена в покоящихся клетках G0 и немного повышена в опухолевых клетках. [1]

У млекопитающих активация фосфорилирования САК может происходить только после связывания циклина. У почкующихся дрожжей активация фосфорилирования САК может происходить до связывания циклина. Как у людей, так и у дрожжей связывание циклина является лимитирующей стадией активации Cdk . Следовательно, фосфорилирование Cdk с помощью CAK считается посттрансляционной модификацией , необходимой для активности фермента. Хотя активация фосфорилирования с помощью САК не используется для целей регуляции клеточного цикла, это высококонсервативный процесс, поскольку САК также регулирует транскрипцию.

Ортологи [ править ]

У животных (например, H. sapiens, слева) тримерный фермент CAK, содержащий Cdk7, действует как в активации Cdks, так и в регуляции транскрипции с помощью РНК-полимеразы II. В почкующихся дрожжах S. cerevisiae (справа) гомологичный фермент, Kin28, не вносит вклад в активацию Cdk, но полностью сосредоточен на контроле транскрипции. У этого вида неродственная протеинкиназа Cak1 активирует Cdks. Делящиеся дрожжи S. pombe (в центре) занимают промежуточное положение, в котором активация Cdk может быть достигнута как гомологом Cdk7 Mcs6, так и гомологом Cak1, Csk1. Cdk7, Kin28 и Mcs6 все являются Cdks, активность которых также усиливается за счет фосфорилирования остатков в их Т-петлях. У почкующихся и делящихся дрожжей это фосфорилирование осуществляется Cak1 и Csk1 соответственно.

САК сильно различается у разных видов. У позвоночных и дрозофилии CAK представляет собой тримерный белковый комплекс, состоящий из Cdk7 (Cdk-родственная протеинкиназа), cyclinH и Mat1 . [2] Субъединица Cdk7 отвечает за активацию Cdk, тогда как субъединица Mat1 отвечает за транскрипцию. Тример САК может фосфорилироваться на активационном сегменте субъединицы Cdk7. Однако, в отличие от других Cdk , это фосфорилирование может не быть существенным для активности CAK. В присутствии Mat1 активация САК не требует фосфорилирования активационного сегмента. Однако в отсутствие Mat1, фосфорилирование активационного сегмента необходимо для активности САК. [1]

У позвоночных САК локализуется в ядре. Это предполагает, что САК участвует не только в регуляции клеточного цикла, но также и в транскрипции. Фактически, Cdk7 субъединица САК позвоночных фосфорилирует несколько компонентов транскрипционного аппарата.

У почкующихся дрожжей САК является мономерной протеинкиназой и обозначается как Cak1. [2] Cak1 отдаленно гомологичен Cdks . Cak1 локализуется в цитоплазме и отвечает за активацию Cdk . Гомолог Cdk7 почкующихся дрожжей , Kin28, не обладает активностью CAK.

Делящиеся дрожжи имеют два САК с перекрывающимися и специализированными функциями. Первый САК представляет собой комплекс Msc6 и Msc2. Комплекс Msc6 и Msc2 связан с комплексом Cdk7-cyclinH позвоночных. Комплекс Msc6 и Msc2 не только активирует Cdks клеточного цикла, но также регулирует экспрессию генов, поскольку он является частью фактора транскрипции TFIIH . Вторые делящиеся дрожжи CAK, Csk1, являются ортологом почкующихся дрожжей Cak1. Csk1 может активировать Cdk, но не важен для работы Cdk. [2]

Таблица киназ, активирующих Cdk
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-3-3_7.jpg .
Предоставлено: Издательство Оксфордского университета "Морган: клеточный цикл"

Cdkactivation
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-3-3_8.jpg Источник
: Oxford University Press «Морган: клеточный цикл»

Структура [ править ]

Конформация активного сайта Cdk2 резко меняется при связывании циклина и фосфорилировании CAK. Активный сайт Cdk2 находится в щели между двумя долями киназы. АТФ связывается глубоко внутри расщелины, а его фосфат ориентирован наружу. Белковые субстраты связываются со входом в щель активного сайта.

В своей неактивной форме Cdk2 не может связывать субстрат, потому что вход в его активный сайт блокируется Т-петлей. Неактивный Cdk2 также имеет неправильно ориентированный сайт связывания АТФ . Когда Cdk2 неактивен, малая спираль L12 толкает большую спираль PSTAIRE наружу. Спираль PSTAIRE содержит остаток глутамата 51, который важен для позиционирования фосфатов АТФ . [2]

Когда cyclinA связывается, происходит несколько конформационных изменений. Т-петля выходит за пределы входа в активный сайт и больше не блокирует сайт связывания субстрата. Спираль PSTAIRE движется внутрь. Спираль L12 становится бета-цепью. Это позволяет глутамату 51 взаимодействовать с лизином 33. Аспартат 145 также меняет положение. Вместе эти структурные изменения позволяют фосфатам АТФ правильно связываться. [2]

Когда CAK фосфорилирует остаток треонина 160 Cdk , Т-петля сглаживается и более тесно взаимодействует с циклином A. Фосфорилирование также позволяет Cdk более эффективно взаимодействовать с субстратами, которые содержат последовательность SPXK. Фосфорилирование также увеличивает активность комплекса циклинA- Cdk2 . Различные циклины вызывают разные изменения конформации в Cdk .

Ссылка на изображение - Структурная основа активации Cdk
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-4-3_12.jpg
Источник: Oxford University Press "Morgan: Клеточный цикл »

Дополнительные функции [ править ]

Помимо активации Cdks , CAK также регулирует транскрипцию. Были идентифицированы две формы САК: свободный САК и САК, ассоциированный с TFIIH. Свободных САК больше, чем САК, ассоциированных с TFIIH. [1] Свободный САК фосфорилирует Cdks и участвует в регуляции клеточного цикла. Ассоциированный САК является частью общего транскрипционного фактора TFIIH . CAK, связанный с TFIIH, фосфорилирует белки, участвующие в транскрипции, включая РНК-полимеразу II. Более конкретно, ассоциированный САК участвует в клиренсе промотора и прогрессировании транскрипции от преинициации до стадии инициации.

У позвоночных тримерный комплекс САК отвечает за регуляцию транскрипции. У почкующихся дрожжей гомолог Cdk7 , Kin28, регулирует транскрипцию. У делящихся дрожжей комплекс Msc6 Msc2 контролирует транскрипцию базальных генов. [2]

Помимо регуляции транскрипции, САК также усиливает транскрипцию, фосфорилируя рецепторы ретиноевой кислоты и эстрогена. Фосфорилирование этих рецепторов приводит к повышенной экспрессии генов-мишеней. В лейкозных клетках, где ДНК повреждена, способность САК фосфорилировать ретиноевую кислоту и рецепторы эстрогена снижается. Снижение активности CAK создает петлю обратной связи, которая отключает активность TFIIH.

САК также играет роль в ответе на повреждение ДНК. [1] Активность CAK, связанного с TFIIH, снижается, когда ДНК повреждается УФ-облучением. Ингибирование САК предотвращает развитие клеточного цикла. Этот механизм обеспечивает точность передачи хромосом. [1]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е Lolli G, LN Джонсон (апрель 2005 г.). «САК-циклин-зависимая активирующая киназа: ключевая киназа в контроле клеточного цикла и мишень для лекарств?» . Клеточный цикл . 4 (4): 572–7. DOI : 10.4161 / cc.4.4.1607 . PMID  15876871 .
  2. ^ Б с д е е Морган, Дэвид Л. (2007). Клеточный цикл: принципы управления . Лондон: Издается New Science Press совместно с Oxford University Press. ISBN 0-87893-508-8.

Внешние ссылки [ править ]

  • Cdk-activating + kinase в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)