Clb5 и Clb6 являются В-типа, S-фазы циклины в дрожжах , которые помогают в регуляции клеточного цикла. [1] Clb5 и Clb6 связывают и активируют Cdk1 , и для перехода в S-фазу требуются высокие уровни этих циклинов . [2] Связывание циклина в S-фазе с Cdk1 напрямую стимулирует репликацию ДНК, а также переход к следующей фазе клеточного цикла. [3]
Состав
Clb5 и Clb6 - это два из шести циклинов B-типа в почкующихся дрожжах , которые содержат короткую гидрофобную аминокислотную последовательность, которая обеспечивает целенаправленную деградацию и фосфорилирование некоторых белков, регулирующих репликацию ДНК. Эта деградация происходит в позднем митозе и регулируется комплексом, способствующим анафазе (APC). [1] Все Clb1-6 нацелены и активируют единственную дрожжевую циклин-зависимую киназу, Cdk1. [1]
Clb6 кодируется 380 аминокислотами (44,1 кДа) и на 49,7% идентичен Clb5. [2] Clb5 составляет 435 аминокислот (50,4 кДа). [2] Мотив гидрофобного бокса находится на С-конце обоих циклинов и включает консервативную последовательность FLRRISK, характеризующую циклины В-типа. [2]
Функция
Clb5 и Clb6 являются частью регуляторной сети, которая инициирует репликацию ДНК во время S-фазы. Уровни Clb5 и Clb6 повышаются во время G1 (раньше, чем у других циклинов B-типа) и остаются высокими в течение S- и M-фаз . [1]
Во время S-фазы Clb5 и Clb6 одновременно экспрессируются с другими генами, кодирующими белки, необходимые для репликации и разделения отдельных цепей ДНК. [1] Clb5 и Clb6 по-разному связываются с Cdk1, и эта активация напрямую способствует запуску различных источников репликации . [1] Clb5, в частности, имеет уникальную гидрофобную секцию аминокислот, которая позволяет специфические взаимодействия с белками в пререпликационном комплексе, связанном с ДНК, и помогает локализовать Clb5 в источниках репликации ДНК.
Clb5 и Clb6 также способствуют дублированию тела полюса веретена во время S-фазы, в первую очередь, когда Clb3 и Clb4 инактивированы. [2] Однако дупликация тела полюса веретена и его взаимодействия с Clb5 изучены недостаточно. В отличие от других циклинов B-типа, которые негативно регулируют фактор связывания SCB (SBF) и фактор связывания MCB (MBF), [1] [2] Clb5 и Clb6 могут активировать переход G1 / S в отсутствие Циклины G1 Cln1,2,3. Эти регуляторные белки генов контролируют гены G1 / S, и их отрицательная регуляция помогает выключить экспрессию циклинов G1 во время S-фазы. Наконец, было показано, что Clb5-Cdk1 важен для фосфорилирования Cdh1 у дрожжей, а разрушение Clb5 способствует дефосфорилированию Sic1 . [1] Разрушение Clb5 и Clb6 обычно опосредуется APC-Cdc20 . [1] Исследования также показали, что клетки, лишенные Clb5 и Clb6, резко снижают эффективность споруляции.
Взаимодействия
Sic1 Регламент
Уровни Clb5 и Clb6 высоки в начале S-фазы, хотя первоначально они повышаются в G1. При обязательстве к клеточному делению уровни циклина G1 / S повышаются, связывают Cdk1 и сразу же образуют активные комплексы. Clb5 и Clb6 также экспрессируются и связывают Cdk1, но неактивны на основании контроля со стороны Clb-специфического ингибитора Cdk1 Sic1 . [1] Комплексы G1 / S циклин-Cdk способствуют разрушению Sic1 и позволяют активировать комплексы Clb5- и Clb6-Cdk1. [1]
Когда дрожжевые клетки переходят через G1, возникает большой неактивный пул комплексов Clb5 и Clb6-Cdk1. После активации Clb5 и Clb6 могут стимулировать репликацию ДНК, но также фосфорилировать Sic1, направляя его на разрушение. [1] Таким образом, Clb5 и Clb6 участвуют в петле положительной обратной связи, чтобы способствовать своей собственной активации в течение этого периода клеточного цикла. [1]
APC взаимодействие
Важным регуляторным событием во время G1 является инактивация комплекса, способствующего анафазе (APC-Cdh1) . [1] Активация Clb5 и Clb6 способствует инактивации APC-Cdh1, хотя полный механизм неясен. Предполагается, что Clb5 и Clb6 в некоторой степени устойчивы к деградации APC-Cdh1, поскольку они в первую очередь регулируются APC-Cdc20 . [1]
Мутации
Митоз
Существуют определенные источники репликации , которые активируются либо на ранней, либо на поздней стадии клеточного цикла. Направленные мутационные исследования, нацеленные на гены, кодирующие Clb5 и Clb6, показали, что оба могут активировать ориджины, обычно реплицируемые на ранних этапах клеточного цикла, но только Clb5 может активировать ориджины на поздних стадиях. В клетках без Clb5 S-фаза удлиняется, потому что требуется репликация источников на поздних стадиях посредством постепенного распространения репликационных вилок, а не репликации, стимулированной Clb5. [1] [4] Клетки без Clb6 практически не имеют фенотипических изменений, поскольку Clb5 может активировать оба типа происхождения. [4] У двойных мутантов по Clb5 и Clb6 начало S-фазы (а не ее продолжительность) значительно задерживается, но в конечном итоге происходит как побочный результат накопления других митотических циклинов (Clb1-4). [4] Длина S-фазы у этих двойных мутантов нормальна. [2]
Мейоз
Подобные исследования показали значительную разницу между митозом и прогрессированием мейоза в клетках, лишенных Clb5 или Clb6, в первую очередь, что S-фаза мейоза не может происходить должным образом без Clb5. Эти мутантные клетки отделить их нереплицированные ДНК, которая является смертельной, и не активировать MEC1 M-фазы -ДНК контрольной точки , которая обычно тормозит прогрессирование клеточного цикла , если ДНК не реплицируется. [1] [3] Неспособность Clb1-4 компенсировать недостаток активности Clb5 потенциально может быть объяснена аргументами времени и накопления. Согласно этой гипотезе, концентрации циклина должны расти и накапливаться, чтобы перейти к следующей стадии клеточного цикла. При митотическом росте уровни Clb1-4 повышаются сразу после уровней Clb5 и Clb6, обеспечивая быстрое накопление. При мейотическом росте интервал до повышения уровней Clb1-4 после экспрессии Clb5 и Clb6 удлиняется, оставляя меньше времени для накопления и, как следствие, высоких уровней, необходимых для восстановления. [3] Есть также свидетельства того, что мутантные клетки Clb5 с меньшей вероятностью будут иметь рекомбинацию ДНК из-за двухцепочечных разрывов (DSB), что может быть побочным эффектом этой регуляции Clb5. [5]
Различия между Clb5 и Clb6
Между этими двумя циклинами существуют «тонкие и малоизученные» функциональные различия. [1] Clb5 активирует начало репликации в ранней и поздней фазе, тогда как Clb6 активирует только начало в поздней фазе. Функционально Clb5 также имеет бокс митотического разрушения, который участвует в различных протеолитических функциях. Было также показано, что Clb5 спасает тройные мутанты Cln1-3, что является уникальным среди циклинов дрожжей B-типа. [4]
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Morgan, DO (2007) 'Клеточный цикл: принципы контроля, Oxford University Press
- ^ a b c d e f g Швоб, Э. и К. Нэсмит (1993). «CLB5 и CLB6, новая пара B-циклинов, участвующих в репликации ДНК в Saccharomyces cerevisiae». Гены и развитие 7 (7a): 1160.
- ^ a b c Стюарт, Д. и К. Виттенберг (1998). «CLB5 и CLB6 необходимы для премейотической репликации ДНК и активации мейотической контрольной точки S / M». Гены и развитие 12 (17): 2698.
- ^ a b c d Эпштейн, CB и FR Cross (1992). «CLB5: новый циклин B из почкующихся дрожжей с ролью в S-фазе». Гены и развитие 6 (9): 1695.
- ^ Smith, KN, A. Penkner, et al. (2001). «Циклины B-типа CLB5 и CLB6 контролируют инициацию рекомбинации и образование синаптонемных комплексов в мейозе дрожжей». Текущая биология 11 (2): 88-97.