Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
(а) SCF содержит три ядерные субъединицы - белок RING Rbx1, кулин Cul1 и Skp1. Rbx1 связывает конъюгат E2-убиквитин. Целевой белок связывается с белком F-бокса, который связан с ядром фермента через взаимодействия с субъединицей Skp1. После связывания белка-мишени с белком F-бокса убиквитин переносится с E2 и присоединяется через пептидную связь к боковой цепи лизина в белке-мишени. (b) Составная модельная структура для SCF человека, полученная из рентгеновских структур человеческого комплекса Rbx1-Cul1-Skp1-Skp2 и фермента E2 Ubc7. Целевой белок (здесь не показан) взаимодействует с F-бокс-белком Skp2, который тем самым позиционирует субстрат для убиквитинирования ферментом E2. Убиквитин не показан в этой модели, но в начале реакции он будет связан с ферментом E2 в цистеине в активном центре, показанном синим цветом.(По материалам Zheng, N. et al .: Nature 2002, 416: 703–709.) (PDB 1fbv, 1ldk, 1fqr)

Skp, Cullin, комплекс, содержащий F-бокс (или комплекс SCF ), представляет собой комплекс убиквитин-лигазы с несколькими белками E3, который катализирует убиквитинирование белков, предназначенных для протеасомной деградации 26S . [1] Наряду с комплексом, стимулирующим анафазу , [2] SCF играет важную роль в убиквитинировании белков, участвующих в клеточном цикле. Комплекс SCF также маркирует различные другие клеточные белки для разрушения. [3]

Основные компоненты [ править ]

SCF содержит вариабельный белок F-бокса и три основные субъединицы:

  • Белок F-бокса (FBP) - FBP вносит вклад в субстратную специфичность комплекса SCF, сначала агрегируя с белками-мишенями независимо от комплекса. Каждый FBP (например, Skp2) может распознавать несколько разных субстратов способом, который зависит от посттрансляционных модификаций, таких как фосфорилирование или гликозилирование. Затем FBP связывается с Skp1 комплекса SCF с использованием мотива F-бокса, сближая целевой белок с функциональным ферментом, конъюгированным с убиквитином E2. FBP также важен для регуляции активности SCF в ходе клеточного цикла. Считается, что уровни SCF остаются постоянными на протяжении клеточного цикла. Вместо этого сродство FBP к белковым субстратам регулируется посредством циклин-CDK-опосредованного фосфорилирования белков-мишеней. [4]
  • Skp1 - Skp1 - это адаптерный белок, который необходим для распознавания и связывания белков F-бокса.
  • Cullin ( CUL1 ) - Cullin образует основной структурный каркас комплекса SCF и связывает домен skp1 с доменом Rbx1. Различные комбинации Cullin и FBP могут генерировать порядка сотни типов E3 ubiquitin ligases, которые нацелены на разные субстраты. [5]
  • RBX1 - Rbx1 содержит небольшой пальчиковый домен, связывающий цинк, действительно интересный новый ген (RING), с которым связывается фермент, конъюгированный с убиквитином E2. Это событие связывания позволяет переносить убиквитин от E2 к остатку лизина на целевом белке.

Открытие [ править ]

Первый намек, который привел к открытию комплекса SCF, был получен при генетическом скрининге Saccharomyces cerevisiae , также известных как почкующиеся дрожжи. Чувствительные к температуре мутанты цикла деления клеток (Cdc), такие как Cdc4, Cdc34 и Cdc53 [6], арестованы в G1 с нереплицированной ДНК и множественными удлиненными зачатками. [7] Фенотип был приписан неспособности деградировать Sic1, ингибитор комплексов S-циклин-CDK. [6] Эти данные показали, что протеолиз важен при переходе G1 / S.

Затем биохимические исследования показали, что Cdc34 представляет собой фермент E2, который физически взаимодействует с комплексом убиквитин-лигазы E3, содержащим Skp1, Cdc4 и несколько других белков. [6] Известные партнеры связывания Skp1 - в частности, Skp2, Cyclin F и Cdc4 - имеют общий мотив из примерно 40 остатков, который был придуман как мотив F-бокса. Гипотеза F-box [8], которая последовала за этими открытиями, предположила, что белки F-box рекрутируют субстраты, нацеленные на деградацию, и что Skp1 связывает белок F-box с основным комплексом убиквитинирования.

Последующие генетические исследования Caenorhabditis elegans позже внесли вклад в выяснение других компонентов комплекса SCF. [8]

Регуляция клеточного цикла [ править ]

Цикл эукариотических клеток [9] регулируется посредством синтеза, деградации, связывающих взаимодействий, посттрансляционных модификаций регуляторных белков. Из этих регуляторных белков две убиквитинлигазы имеют решающее значение для прохождения через контрольные точки клеточного цикла. Комплекс, способствующий анафазе (APC) контролирует переход метафаза-анафаза, в то время как комплекс SCF контролирует переходы G1 / S и G2 / M. В частности, было показано, что SCF регулирует расщепление центриолей от поздней телофазы до перехода G1 / S. [1]

Активность SCF в значительной степени регулируется посттрансляционными модификациями. Например, опосредованная убиквитином автокаталитическая деградация FBP является механизмом снижения активности SCF.

Хорошо охарактеризованные субстраты клеточного цикла SCF-комплексов включают:

  • белки семейства циклинов: Cyclin D, Cyclin E [2]
  • регуляторы транскрипции: Myc, E2f1, p130 [2]
  • Ингибиторы циклин-зависимых киназ (CKI): p27 Kip1 , p21, Wee1 [2]
  • белки центриолей: Cep250, Ninein [1]

Существует около семидесяти человеческих FBP, некоторые из которых участвуют в контроле клеточного цикла как компонент комплексов SCF. [10]

Skp2 - это FBP, который связывает CKI, такие как p27 Kip1 и p21. [11] Skp2 связывает p27 Kip1 только при соблюдении двух условий: p27 Kip1 фосфорилируется E / A / CKD2 и связывается с Cks1. Как следствие связывания Skp2, p27 Kip1 убиквитинируется и нацелен на деградацию в позднем G1 и раннем S. [4] SCF-Skp2 также нацелен на p130 для деградации зависимым от фосфорилирования способом.

Белок, содержащий повторы бета-трансдуцина (βTRCP), представляет собой FBP, который нацелен на emi1 - ингибитор APC / C-Cdh1 - и wee1 для деградации во время раннего митоза. [2] βTRCP распознает эти субстраты после того, как они фосфорилируются Polo-подобной киназой 1 или циклином B-CDK1.

Fbw7, который является человеческим гомологом cdc4 в дрожжах, представляет собой FBP, который нацелен на деградацию Cyclin E, Myc, Notch и c-Jun. [4] Fbw7 стабилен на протяжении всего клеточного цикла [12] и локализуется в ядре из-за присутствия последовательности ядерной локализации (NLS). [13] SCF-Fbw7 нацелен на Sic1 - когда по крайней мере шесть из девяти возможных сайтов фосфорилированы - и Swi5 для деградации. [14] Поскольку Sic1 обычно предотвращает преждевременное вступление в S-фазу, ингибируя Cyclin B-CDK1, нацеливание Sic1 на деградацию способствует переходу в S-фазу. Известно, что Fbw7 является гапло-недостаточным геном-супрессором опухоли, участвующим в нескольких спорадических карциномах, для которых достаточно одного мутантного аллеля, чтобы нарушить фенотип дикого типа. [15]

Fbxo4 - еще один опухолевый супрессор FBP, который участвует в карциномах человека. SCF-fbxo4 играет роль в контроле клеточного цикла, направляя циклин D1 на деградацию. [4]

Циклин F представляет собой FBP, который связан с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) и лобно-височной деменцией (ЛТД). [16] [17] Мутации, которые предотвращают фосфорилирование циклина F, изменяют активность SCF-циклин F, что, вероятно, влияет на последующие процессы, относящиеся к дегенерации нейронов при БАС и ЛТД. [17] Обычно Cyclin F нацелен на разложение E2f1.

Рак [ править ]

В последнее время комплексы SCF стали привлекательной противораковой мишенью из-за их активации при некоторых раковых заболеваниях человека и их биохимически различных активных сайтов. [18] Хотя многие из вышеупомянутых FBP были вовлечены в развитие рака, цитотоксичность была ограничивающим фактором при разработке лекарств. [19]

Нацеленные на skp2 антисмысловые олигонуклеотиды и миРНК находятся в стадии разработки лекарств. Предварительные исследования показали, что подавление Skp2 может подавлять рост меланом, клеток рака легких, клеток рака полости рта и клеток глиобластомы. [19]

Было показано, что siRNA, нацеленные на βTRCP, повышают чувствительность клеток рака груди и клеток рака шейки матки к существующим химиотерапевтическим средствам. [19]

Передача сигналов гормонов растений [ править ]

Растительный гормон ауксин связывает Tir1 (Ответ ингибитора транспорта 1). Tir1 - это белок F-бокса, передающий сигнал ауксина (AFB), который действует как рецептор ауксина. Связанный с ауксином Tir1 стимулирует связывание SCF-Tir1 с репрессором AUX / IAA. Последующая деградация репрессора приводит к активации генов AUX / IAA (т.е. ауксин-чувствительных). [20]

Растительный гормон жасмонат связывает Coi1, FBP. Затем SCF-Coi1 связывает фактор транскрипции JAZ и направляет его на деградацию. Деградация фактора транскрипции JAZ позволяет транскрипцию чувствительных к жасмонату генов. [21]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Ou, Янг; Ратнер, JB (2004), "центросома в высших организмах: структура, состав и тиражирование", Международный обзор цитологии , Elsevier, 238 : 119-182, DOI : 10.1016 / s0074-7696 (04) 38003-4 , ISBN 978-0-12-364642-2, PMID  15364198
  2. ^ a b c d e Фишер, Мартин; Dang, Chi V .; DeCaprio, Джеймс А. (2018), "Контроль клеточного деления", гематология ., Elsevier, стр 176-185, DOI : 10.1016 / b978-0-323-35762-3.00017-2 , ISBN 978-0-323-35762-3
  3. ^ Морган, Дэвид "Деградация белка в контроле клеточного цикла", Клеточный цикл; Принципы контроля 2007
  4. ^ a b c d Молекулярные основы рака . Эльзевир. 2008. DOI : 10.1016 / b978-1-4160-3703-3.x5001-7 . ISBN 978-1-4160-3703-3.
  5. ^ Хедж, Ashok Н. (2010), "Ubiquitin-зависимого белка Деградация" , Всестороннее Natural Products II ., Elsevier, стр 699-752, DOI : 10.1016 / b978-008045382-8.00697-3 , ISBN 978-0-08-045382-8, получено 2019-12-01
  6. ^ a b c Паттон, E (1998-06-01). «Комбинаторный контроль убиквитин-зависимого протеолиза: не пренебрегайте гипотезой F-бокса». Тенденции в генетике . 14 (6): 236–243. DOI : 10.1016 / s0168-9525 (98) 01473-5 . ISSN 0168-9525 . PMID 9635407 .  
  7. ^ Schwob, E (1994-10-21). «Ингибитор циклинкиназы B-типа p40SIC1 контролирует переход G1 в S у S. cerevisiae». Cell . 79 (2): 233–244. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (94) 90193-7 . ISSN 0092-8674 . PMID 7954792 .  
  8. ^ a b Виллемс, Эндрю Р .; Шваб, Майкл; Тайерс, Майк (ноябрь 2004 г.). "Автостопом по лигазам убиквитина cullin: SCF и его родственники". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток . 1695 (1–3): 133–170. DOI : 10.1016 / j.bbamcr.2004.09.027 . ISSN 0167-4889 . PMID 15571813 .  
  9. ^ Vodermaier, Хартмут С. (сентябрь 2004). «APC / C и SCF: управление друг другом и циклом ячейки». Текущая биология . 14 (18): R787 – R796. DOI : 10.1016 / j.cub.2004.09.020 . ISSN 0960-9822 . PMID 15380093 .  
  10. ^ Lambrus, Bramwell G .; Мойер, Тайлер С .; Голландия, Эндрю Дж. (31.08.2017). «Применение системы индуцируемой ауксином деградации (AID) для быстрого истощения белка в клетках млекопитающих» . DOI : 10.1101 / 182840 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ Frescas, Дэвид; Пагано, Микеле (июнь 2008 г.). «Дерегулированный протеолиз с помощью белков F-бокса SKP2 и β-TrCP: склонение к раку» . Обзоры природы Рак . 8 (6): 438–449. DOI : 10.1038 / nrc2396 . ISSN 1474-175X . PMC 2711846 . PMID 18500245 .   
  12. ^ Матиас, Нил; Стюсси, К. Ник; Гебл, Марк Г. (13 февраля 1998 г.). «Важный домен в Cdc34p необходим для связывания с комплексом, содержащим Cdc4p и Cdc53p, в Saccharomyces cerevisiae» . Журнал биологической химии . 273 (7): 4040–4045. DOI : 10.1074 / jbc.273.7.4040 . ISSN 0021-9258 . PMID 9461595 .  
  13. ^ Блондель, М. (2000-11-15). «Ядерно-специфическая деградация Far1 контролируется локализацией F-бокса белка Cdc4» . Журнал EMBO . 19 (22): 6085–6097. DOI : 10.1093 / emboj / 19.22.6085 . ISSN 1460-2075 . PMC 305831 . PMID 11080155 .   
  14. ^ Киши, Т .; Икеда, А .; Koyama, N .; Fukada, J .; Нагао, Р. (11 сентября 2008 г.). «Уточненная двухгибридная система показывает, что SCFCdc4-зависимая деградация Swi5 вносит вклад в регуляторный механизм входа в S-фазу» . Труды Национальной академии наук . 105 (38): 14497–14502. Bibcode : 2008PNAS..10514497K . DOI : 10.1073 / pnas.0806253105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2567208 . PMID 18787112 .   
  15. ^ Calhoun, Эрик S .; Джонс, Джесса Б .; Ашфак, Рахила; Адсай, Волкан; Бейкер, Сюзанна Дж .; Валентин, Вирджиния; Hempen, Paula M .; Хильгерс, Вернер; Йео, Чарльз Дж .; Hruban, Ralph H .; Керн, Скотт Э. (октябрь 2003 г.). «Мутации BRAF и FBXW7 (CDC4, FBW7, AGO, SEL10) в различных подгруппах рака поджелудочной железы» . Американский журнал патологии . 163 (4): 1255–1260. DOI : 10.1016 / s0002-9440 (10) 63485-2 . ISSN 0002-9440 . PMC 1868306 . PMID 14507635 .   
  16. ^ Ю, Юйцзяо; Накагава, Тадаши; Морохоши, Аканэ; Накагава, Макико; Исида, Норико; Судзуки, Наоки; Аоки, Масаси; Накаяма, Кейко (30.09.2019). «Патогенные мутации в гене БАС CCNF вызывают неправильную локализацию цитоплазмы циклина F и повышенную активность АТФазы VCP». Молекулярная генетика человека . 28 (20): 3486–3497. DOI : 10,1093 / HMG / ddz119 . ISSN 0964-6906 . PMID 31577344 .  
  17. ^ а б Ли, Альберт; Райнер, Стефани Л .; Де Лука, Алана; Gwee, Serene SL; Морш, Марко; Сундарамурти, Винод; Шаххейдари, Хамида; Раганьен, Одри; Ши, Биньян; Ян, Шу; Уильямс, Келли Л. (октябрь 2017 г.). «Фосфорилирование казеинкиназой II циклина F по серину 621 регулирует активность Lys48-убиквитилирования E3-лигазы комплекса SCF (циклин F)» . Открытая биология . 7 (10): 170058. DOI : 10.1098 / rsob.170058 . ISSN 2046-2441 . PMC 5666078 . PMID 29021214 .   
  18. ^ Скаар, Джеффри Р .; Пэган, Юлия К .; Пагано, Микеле (декабрь 2014 г.). "Терапия, направленная на убиквитинлигазу SCF" . Обзоры природы Открытие лекарств . 13 (12): 889–903. DOI : 10.1038 / nrd4432 . ISSN 1474-1776 . PMC 4410837 . PMID 25394868 .   
  19. ^ a b c Сун, Л. Цзя и Ю. (28 февраля 2011 г.). «SCF E3 Ubiquitin Ligases как противораковые мишени» . Текущие цели противораковых препаратов . 11 (3): 347–356. DOI : 10.2174 / 156800911794519734 . PMC 3323109 . PMID 21247385 .  
  20. ^ Дхармасири, Нихал; Дхармасири, Сунетра; Эстель, Марк (май 2005 г.). «Белок F-бокса TIR1 является рецептором ауксина». Природа . 435 (7041): 441–445. Bibcode : 2005Natur.435..441D . DOI : 10,1038 / природа03543 . ISSN 0028-0836 . PMID 15917797 .  
  21. ^ Devoto, Алессандра; Ньето-Ростро, Мануэла; Се, Даосинь; Эллис, Кристина; Хармстон, Ребекка; Патрик, Элейн; Дэвис, Джеки; Шерратт, Ли; Коулман, Марк; Тернер, Джон Г. (ноябрь 2002 г.). «COI1 связывает передачу сигналов жасмоната и фертильность с комплексом SCF убиквитин-лигаза у арабидопсиса». Заводской журнал . 32 (4): 457–466. DOI : 10.1046 / j.1365-313x.2002.01432.x . ISSN 0960-7412 . PMID 12445118 .  

  • Морган, Дэвид «Деградация белка в контроле клеточного цикла», «Клеточный цикл»; Принципы контроля 2007

  • Хартмут С. Водермайер (2004). «APC / C и SCF: управление друг другом и клеточным циклом», Current Biology, 14 (787)