Pom1 представляет собой протеинкиназу полярности в делящихся дрожжах, Schizosaccharomyces pombe ( S. pombe ), которая локализуется на концах клеток и регулирует деление клеток. По мере удлинения клетки уровень Pom1 в середине снижается, что запускает митоз. [1]
Пом1 | |
---|---|
Идентификаторы | |
Организм | |
Символ | SPAC2F7.03c |
Entrez | 2541889 |
В Ген pom1 кодирует белок , 1087 аминокислот с белком киназы домена , скорее всего , расположенного на карбоксильном конце. [1] Pom1 регулирует сигнальный путь, который включает Cdk1, и в конечном итоге регулирует митотический вход . [2] Клетки с мутантным pom1 образуют перегородку и зону роста, но демонстрируют множество аномалий, включая смещенные или неправильно ориентированные перегородки, биполярный рост, замененный случайным ростом на одном конце, или неправильное расположение оси роста, ведущее к аномальному ветвлению. [1] [3]
Pom1 играет важную роль в дифференциации старого и нового конца клетки S. pombe . Нормальный рост клеток начинается немедленно на старом конце клетки и задерживается на новом конце. [3] мутанты pom1 показывают немедленный рост с обоих концов. Поскольку было показано, что Pom1 сильно сконцентрирован на новом конце и почти отсутствует на старом конце, он, наряду с другими факторами, является частью тормозного сигнала, который предотвращает немедленный рост на новом конце. [1] Сверхэкспрессия Pom1 также может приводить к образованию новых концов роста. [3]
Pom1 является относительно уникальной протеинкиназой, поскольку ее ближайший гомолог у S. pombe идентичен только на 55%. Гомологи в других организмах , включают Dyrk у крыс, Dyrk2 и Dyrk3 у людей, Yak1p в S.cerevisiae , , [4] и Minibrain у дрозофилы и человека. [1] [5]
Локализация клетки
Во время интерфазы Pom1 располагается по всей клетке, включая медиальные кортикальные узлы. Локализация Pom1 на полюсах во время деления клеток регулируется Tea1 и Tea2. [6] [7] В отсутствие Tea1 и Tea2, Pom1 сохраняет свою киназную активность, но не локализуется на концах клеток. [3] [7] Микротрубочки также помогают локализовать Pom1 в клетке, поскольку было показано, что делокализация Pom1 является результатом разборки микротрубочек . [1] Структурно как каталитические, так и некаталитические области Pom1 необходимы для локализации конца клетки. [3]
Белки Cdr2, Cdr1, Wee1 , Mid1 и Blt1 также расположены в медиальном узле во время интерфазы и, как полагают, являются частью сигнального пути для входа в митоз. [2] [8] Локализация Cdr2 в середине клетки регулируется экспрессией Pom1 и других сигналов, поскольку мутанты pom1 позволяют Cdr2 диффундировать из локализации медиального узла в одну половину клетки. [2]
Размер ячейки и пространственный градиент
Pom1 образует пространственный градиент по мере удлинения клеток на протяжении фазы G2 . [2] На рис. 1 в виде карикатуры показан градиент Pom1 (показан темной штриховкой) через сначала относительно небольшую ячейку во время межфазной границы и удлиненную ячейку, проходящую через фазу G2 . По мере удлинения клеток концентрация Pom1 достигает пика на двух полюсах и уменьшается к центру клетки. Cdr2 считывает убывающий ингибирующий сигнал от градиента концентрации Pom1 и активирует Cdr1 и Blt1, которые были локализованы в медиальном узле из-за привлечения Cdr2. [2] Cdr1 затем фосфорилирует и ингибирует Wee1 , который также рекрутируется в медиальный узел за счет присутствия Cdr2. [2] Фосфорилированный Wee1 позволяет Cdc25 дефосфорилировать Cdk1 и переводить клетку в митоз . [2] Рисунок 2 изображает упрощенный путь передачи сигналов для зависящего от размера митотического входа на основе этой модели. Ингибирование Wee1 непосредственно Cdr2, показанное пунктирной линией, еще не подтверждено.
Испытания модели Pom1
Было показано, что помеченный GFP Pom1 создает градиент в удлиненных клетках, как показано на фиг. 1. Согласно фиг. 2 уменьшение Pom1 в месте расположения Cdr2 в медиальном узле снижает ингибирование Cdr2. В подтверждение взаимодействия этой модели результаты показывают, что клетки с делокализованным Pom1, которые сохраняют полную киназную активность от мутантов tea1, задерживают митотический вход. Вероятно, это связано с продолжающимся ингибированием Cdr2. [2] Дальнейшие эксперименты, в которых эктопически локализовали Pom1 по всей коре, также показали отсроченный митотический вход, эквивалентный нокдауну cdr2, что еще раз указывает на то, что Pom1 ингибирует Cdr2, а поскольку Pom1 уменьшается с удлинением клетки, Cdr2 начинает сигнальный путь для ингибирования Wee1 и, в конечном итоге, вступает в митоз . [2]
Будущие исследования
Остается неясным, ингибирует ли Cdr2 Wee1 напрямую или действует только опосредованно через Cdr1 или другие киназы . Более того, Blt1, также локализованный в медиальном узле, может играть роль в регуляции митотического входа. Мутанты Blt1 демонстрируют увеличенную длину, соответствующую отсроченному митотическому входу. [2] Хотя в настоящее время это не подтверждено, предполагается, что Blt1 действует путем ингибирования Wee1 . [2]
Рекомендации
- ^ a b c d e f Бахлер Дж. и Прингл Дж. Р. «Pom1p, протеинкиназа делящихся дрожжей, которая предоставляет информацию о положении как для поляризованного роста, так и для цитокинеза». Genes and Development 12, 1356-1370 (1998).
- ^ a b c d e f g h i j k Moseley, JB, Mayeux, A., Paoletti, A. и Nurse, P. «Пространственный градиент координирует размер клетки и митотический вход в делящихся дрожжах». Nature 459, 857-861 (2009).
- ^ a b c d e Бахлер Дж. и Нерс П. «Активность киназы Pom1p делящихся дрожжей регулируется клеточным циклом и необходима для клеточной симметрии во время роста и деления». EMBO Journal 20, 1064-1073 (2001).
- ^ Соуза, Г.М., Лу, С., и Куспа, А. «YakA, протеинкиназа, необходимая для перехода от роста к развитию у Dictyostelium. Development 125, 2291-2302 (1998).
- ^ Техедор, Ф., Чжу, XR, Кальтенбах, Э., Акерманн, А., Бауман, А., Канал, И., Гейзенберг, М., Фишбах, К. Ф., и Понгс, О. «Минибрейн: новый белок.семейство киназ, участвующих в постэмбриональном нейрогенезе у дрозофилы. Neuron 14, 287-301 (1995).
- ^ Browning, H., Hayles, J., Mata, J., Aveline, L., Nurse, P. и McIntosh, JR «Tea2p представляет собой кинезиноподобный белок, необходимый для генерации поляризованного роста делящихся дрожжей». Журнал клеточной биологии 151,15-27 (2000).
- ^ a b Беренс, Р., Нерс, П. «Роль делящихся дрожжей tea1p в локализации факторов полярности и в организации микротрубочкового цитоскелета». Журнал клеточной биологии 157, 783-793 (2002).
- ^ Моррелл, Дж. Л., Николс, CB, и Гулд, К. Л. «Киназа семейства GIN4, Cdr2p, действует независимо от септинов в делящихся дрожжах. The Journal of Cell Science 117, 5293-5302 (2004).