Hücre bölünmesi kontrol proteini 4 - Cell division control protein 4

Cdc4
Cdc4 yapısı.jpg
Cdc4'ün kristal yapısı
Tanımlayıcılar
SembolCdc4
Alt. sembollerhücre bölünmesi kontrol proteini 4
NCBI geni850539
UniProtP07834

Cdc4 (hücre bölünmesi kontrol proteini 4) bir substrat Tanıma bileşeni SCF (SKP1-CUL1-F-box proteini) Ubikitin Hedef proteinlere ubikitin transferinin bir aracısı olarak görev yapan ligaz kompleksi, ubikitin-proteazom yolu. Cdc4, öncelikle hücre döngüsü düzenleyicilerini hedefler. proteoliz. Hedef molekülleri çekirdek SCF kompleksine getiren bir adaptör işlevi görür. Cdc4 orijinal olarak model organizmada tanımlandı Saccharomyces cerevisiae. CDC4 gen fonksiyonu, mitoz sırasında G1 / S ve G2 / M geçişlerinde ve mayoz bölünme sırasında çeşitli aşamalarda gereklidir.[1]

Homologlar

Cdc4 geninin insan homologu FBXW7 olarak adlandırılır. Karşılık gelen gen ürünü, F-box / WD tekrar içeren protein 7'dir.

F-box / WD tekrar içeren protein 7
Tanımlayıcılar
SembolFbw7
Alt. sembollerF-box ve WD-40 alan içeren protein 7, F-box protein FBX30, Takımadaları homologu (hAgo), SEL-10, hCdc4
UniProtQ969H0

Nematod içinde C. elegansCdc4'ün homologu, F-box / WD tekrar içeren protein sel-10'dur.

F-box / WD tekrar içeren protein sel-10
Tanımlayıcılar
SembolF-box / WD tekrar içeren protein sel-10
Alt. sembollerLin-12 proteini 10 Yumurtlayan kusurlu protein baskılayıcı / güçlendirici 41
UniProtQ93794

Bazı genel özellikler

Cdc4'te bir moleküler ağırlık 86'089Da, izoelektrik noktası 7.14'tür ve 779 amino asitten oluşur. N-terminal alanında 82-85 amino asitleri içeren tek bir monopartit nükleer lokalizasyon sekansı (NLS) nedeniyle yalnızca çekirdekte bulunur.[2]

Yapısı

Cdc4, E3 kompleksi SCF'nin (CDC4) bir bileşenidir ve aşağıdakileri içerir: CDC53, SKP1, RBX1 ve CDC4. 779 amino asitler (içinde S. cerevisiae) tek olarak düzenlenmiştir F kutusu alan (yaklaşık 40 amino asit ("F-kutusu" motifi)) ve 7 WD tekrar ediyor.[3]

Cdc4, WD-40 tekrarlı bir F-box proteinidir. Bu ailenin tüm üyeleri gibi, korunmuş bir dimerizasyon motif denir D alanı. Maya Cdc4'te, D etki alanı protomerleri bir süperhelik homodimerik tavır. SCF (Cdc4) dimerizasyonu, hedef moleküller için afiniteyi neredeyse hiç etkilemez, ancak ubikitin konjugasyonunu önemli ölçüde artırır. Cdc4 bir yüzüstü konfigürasyon: Substrat bağlama siteleri, katalitik sitelerle aynı düzlemde uzanır ve 64Å her SCF arasında ve 102Å içinde monomer.[4] Cdc4'te, substrat bağlama alanı, beta pervanesinin kanatlarını birleştirmek için her biri dört anti-paralel beta ipliği oluşturan 40 amino asitlik tekrarları kullanan WD40 alanları üzerine inşa edilir. Beta pervaneler, farklı proteinler arasındaki etkileşim için oldukça sık kullanılan bir uyarlanabilir yüzey biçimidir. Bu substrat etkileşim bölgesi C terminalinde bulunur.[5] Cdc4'ün üç izoformu vardır. memeliler: α, β ve γ. Bunlar alternatif olarak üretilir ekleme 3 benzersiz 5 ’ Eksonlar 10 ortak 3 ’ Eksonlar. Bu, yalnızca N-uçlarında farklılık gösteren proteinlerle sonuçlanır.[6]

Cdc4 proteini ile etkileşime girer Cdc34, bir ubikuitin-konjüge edici enzim ve Cdc53 in vivo. (Cdc34p'de bir Cdc4p / Cdc53p bağlanma bölgesi vardır.) Üç proteinin tümü, Hücre döngüsü.[7]

Fonksiyon

Şekil 1 Şekil, SCF kompleksinin nasıl çalıştığına ve bu yapıda Cdc4'ün rolünün (-> adaptör işlevi) ne olduğuna dair bir taslak göstermektedir.

Çeşitli hücresel düzenleyici mekanizmalar büyük ölçüde şunlara bağlıdır: ubikitin bağımlı bozunma. SCF (Cdc4) kompleksi, hücre döngüsü ilerlemesinde, sinyal transdüksiyonunda ve transkripsiyon.[8]Hücre döngüsünün ilerlemesi için, belirli zaman noktalarında birkaç inhibitör proteinin yanı sıra siklinlerin ortadan kaldırılması gerekir. Cdc4, hedef molekülleri C-terminal substrat etkileşim alanı (WD40 tekrar alanı) aracılığıyla her yerde bulunan makineye alarak yardımcı olur. Bu, ubikuitin moleküllerinin hedefe transferine neden olur, dolayısıyla onu bozunmaya işaret eder. Cdc4, fosforile hedef proteinleri tanır ve bunlara bağlanır.

Cdc4 olabilir önemli veya organizmaya bağlı olarak gerekli değildir. Örneğin, S. cerevisiae zorunlu olmasa da C. albicansBaşlamak için gereklidir. DNA kopyalama ve ayrılığı mil kutup gövdeleri dolayısıyla kutupların oluşumu için mitotik iğ. Tomurcuklanan mayada ayrıca tomurcuk gelişiminde, zigotik çekirdeklerin füzyonunda (karyogami ) konjugasyondan sonra ve sporlanma. Kabaca konuşursak, hücre döngüsünde Cdc4 işlevi aşağıdakiler için gereklidir: G1 / S ve G2 / M geçiş.

Cdc4'ün dahil olduğu bazı önemli etkileşimler şunlardır:

  • hücre döngüsü kinaz inhibitörünün fosforile formunun ubikitinasyonu (CKI ) SIC1
  • feromon yokluğunda CKI FAR1'in bozunması; kısıtlama FAR1 çekirdeğin bozulması (Cdc4 yalnızca nükleer olduğu için)
  • HTA1-HTB1 lokusunun transkripsiyon aktivasyonu
  • Cdc6'nın fosforile formunun bozulması

S fazının başlangıcı

Swi5 Sic1'in S-fazını inhibe eden bir transkripsiyonel aktivatörüdür CDK'lar. Böylece, Sic1 protein parçalanması girmek için gereklidir S fazı. SCF (Cdc4) kompleksinin S-fazı girişi ile ilgili düzenleyici işlevi, yalnızca bozulma Sic1, ama aynı zamanda Swi5 degradasyonu.[8] Substrat adaptör birimi Cdc4'ün Sic1'e bağlanması için, dokuzdan en az altısı sikline bağımlı kinaz Sic1 üzerindeki sitelerin fosforile edilmesi gerekir. Başka bir deyişle: Bir eşik sayısı vardır fosforilasyon reseptör-ligand bağlanmasını sağlamak için siteler. Yakın zamanda belirtildiği gibi, bu "Sic1-Cdc4 sistemindeki ultrasensitivitenin en azından kısmen kümülatif elektrostatik etkileşimler tarafından yönlendirilebileceğini göstermektedir".[9] Genel olarak, bir ultrasensitif enzim, onu% 10'dan% 90'a kadar aktiviteye götürmek için uyarıcıda 81 kattan daha az artış gerektirir. "Ultrasensitivite", uyaran / tepki eğrisinin yukarı vuruşunun, hiperbolik Michaelis-Menten enzimi için elde edilenden daha dik olduğunu vurgular.[10] Böylece, ultrasensitivite oldukça hassas bir tepkiye izin verir: Kademeli bir girdi, keskin eşikli bir çıktıya dönüştürülebilir. B-tipi sikline-sikline bağlı kinaz aktivitesinin gelişimi ve DNA replikasyonunun başlangıcı, hücre döngüsünün geç G1 fazında Sic1'in degradasyonunu gerektirir. Cdc4'ün WD alanı, Sic1'in fosforile edilmiş biçimine bağlanır. Bir Sic1-Fosfat'a her bağ zayıftır, ancak birlikte bağlanma, daha önce açıklanan yolla Sic1-bozulmasını mümkün kılacak kadar güçlüdür. Bu nedenle, bu durumda ultrasensitivite, Sicl'in tahribatının meydana geldiği zaman noktasının kesin olarak tanımlanmasına ("ince ayar") izin verir ve hücre döngüsünde bir sonraki adımın başlatılmasına yol açar (-> DNA replikasyonu).[9]

G2 / M geçişi

Şimdiye kadar Cdc4'ün G2-M geçişini nasıl tetiklediği tatmin edici bir şekilde anlaşılmadı. Genel olarak, hücre döngüsü ilerlemesinde yer alan ikinci bozunma kompleksi, APC, sorumlu proteoliz o aşamada. Bununla birlikte, deneysel veriler, G2 / M geçişindeki Cdc4 fonksiyonunun, Pds1 (anafaz inhibitörü). Ve dahası, CDC4 ve CDC20 APC'nin bir aktivatörü, genetik olarak etkileşime girer.[11]

Cdc4, Cln-Cdc28 inhibitörü / sitoskeletal dahil olmak üzere SCF çekirdek kompleksine Sic1'den başka birkaç substratı da dahil eder iskele proteini Far1, transkripsiyon faktörü Gcn4 ve çoğaltma Yukarıda bahsedilen fonksiyonlara ek olarak, Cdc4, örneğin katlanmamış protein tepkisi gibi S. cerevisiae'deki bazı diğer bozunmaya bağlı olaylarda rol oynar.[12]

Klinik önemi

Memelilerde, diğerleri arasında c-Myc, Src3, Siklin E, ve Çentik hücre içi alan Cdc4'ün substratlarıdır. Çeşitli hücre döngüsü düzenleyicilerinin ve çeşitli sinyal yollarının bileşiklerinin (örneğin Notch) parçalanmasına dahil olması nedeniyle, Cdc4, içinde işlev gördüğü her organizmanın oldukça duyarlı bir bileşenidir. Cdc4 geni, haplo yetersiz tümör baskılayıcı gen. Farelerde bu genin nakavt edilmesi, embriyonik bir ölümcül fenotip. CDC4 mutasyonları bir dizi kanser türünde ortaya çıkar. En iyi kolorektal tümörlerde tanımlanırlar ve ayrıca pankreas kanserinde mutasyonel bir hedef oldukları bulunmuştur.[13]

E3, belirli hücre döngüsü düzenleyicilerinin bozulmasındaki birincil rolüne ek bir işleve sahiptir: Ayrıca sinir tepesinin oluşumunda rol oynar. Bu nedenle Cdc4, "hücre proliferasyonu ve farklılaşmasının kontrolünde ayrılabilir ancak tamamlayıcı işlevlere sahip" bir proteindir.[6] Bu, bir tümör baskılayıcı protein olarak Cdc4'ün -hücre döngüsü ilerlemesini düzenlemenin ötesinde- doku farklılaşmasını doğrudan düzenleme kabiliyetini genişletebileceği varsayımını uyandırır. Bununla birlikte, hastalıklardaki somut rolü hala açıklığa kavuşturulmalıdır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Simchen G, Hirschberg J (Mayıs 1977). "Mitotik hücre döngüsü mutasyonu cdc4'ün maya mayozu üzerindeki etkileri". Genetik. 86 (1): 57–72. PMC  1213672. PMID  328339.
  2. ^ Blondel M, Galan JM, Chi Y, Lafourcade C, Longaretti C, Deshaies RJ, Peter M (Kasım 2000). "Far1'in nükleer spesifik bozunması, F-box proteini Cdc4'ün lokalizasyonu ile kontrol edilir". EMBO Dergisi. 19 (22): 6085–97. doi:10.1093 / emboj / 19.22.6085. PMC  305831. PMID  11080155.
  3. ^ http://www.abcam.com/Cdc4-Fbw7-hSel-10-peptide-ab12311.html
  4. ^ Tang X, Orlicky S, Lin Z, Willems A, Neculai D, Ceccarelli D, Mercurio F, Shilton BH, Sicheri F, Tyers M (Haz 2007). "SCFCdc4 dimerinin yüzey üstü yönelimi, substratın her yerde bulunmasına yönelik çoklu geometrileri barındırır". Hücre. 129 (6): 1165–76. doi:10.1016 / j.cell.2007.04.042. PMID  17574027. S2CID  14050047.
  5. ^ Orlicky S, Tang X, Willems A, Tyers M, Sicheri F (Ocak 2003). "SCFCdc4 ubikuitin ligaz ile fosfod bağımlı substrat seçimi ve oryantasyonu için yapısal temel" (PDF). Hücre. 112 (2): 243–56. doi:10.1016 / S0092-8674 (03) 00034-5. PMID  12553912. S2CID  13032437.
  6. ^ a b Almeida AD, Wise HM, Hindley CJ, Slevin MK, Hartley RS, Philpott A (2010). "F-box proteini Cdc4 / Fbxw7, Xenopus laevis'te nöral krest gelişiminin yeni bir düzenleyicisidir". Sinirsel Gelişim. 5: 1. doi:10.1186/1749-8104-5-1. PMC  2819241. PMID  20047651.
  7. ^ Mathias N, Steussy CN, Goebl MG (Şubat 1998). "Cdc34p içindeki önemli bir alan, Saccharomyces cerevisiae'de Cdc4p ve Cdc53p içeren bir komplekse bağlanmak için gereklidir". Biyolojik Kimya Dergisi. 273 (7): 4040–5. doi:10.1074 / jbc.273.7.4040. PMID  9461595.
  8. ^ a b Kishi T, Ikeda A, Koyama N, Fukada J, Nagao R (Eylül 2008). "Geliştirilmiş iki hibrit bir sistem, Swi5'in SCF (Cdc4) bağımlı bozulmasının S fazına girişin düzenleyici mekanizmasına katkıda bulunduğunu ortaya koyuyor". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 105 (38): 14497–502. Bibcode:2008PNAS..10514497K. doi:10.1073 / pnas.0806253105. PMC  2567208. PMID  18787112.
  9. ^ a b Borg M, Mittag T, Pawson T, Tyers M, Forman-Kay JD, Chan HS (Haziran 2007). "Düzensiz ligandların polielektrostatik etkileşimleri, ultrasensitivite için fiziksel bir temel önermektedir". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 104 (23): 9650–5. Bibcode:2007PNAS..104.9650B. doi:10.1073 / pnas.0702580104. PMC  1887549. PMID  17522259.
  10. ^ Huang CY, Ferrell JE (Eylül 1996). "Mitojenle aktive olan protein kinaz kademesinde ultrasensitivite". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 93 (19): 10078–83. Bibcode:1996PNAS ... 9310078H. doi:10.1073 / pnas.93.19.10078. PMC  38339. PMID  8816754.
  11. ^ Goh PY, Surana U (Ağu 1999). "S fazının başlangıcı için gerekli bir protein olan Cdc4, Saccharomyces cerevisiae'de G (2) / M geçişi sırasında önemli bir işleve hizmet eder". Moleküler ve Hücresel Biyoloji. 19 (8): 5512–22. doi:10.1128 / mcb.19.8.5512. PMC  84393. PMID  10409741.
  12. ^ Pal B, Chan NC, Helfenbaum L, Tan K, Tansey WP, Gething MJ, vd. (Şubat 2007). "Hac1p transkripsiyon faktörünün SCFCdc4 aracılı degradasyonu, Saccharomyces cerevisiae'deki katlanmamış protein yanıtını düzenler" (PDF). Hücrenin moleküler biyolojisi. 18 (2): 426–40. doi:10.1091 / mbc.E06-04-0304. PMC  1783797. PMID  17108329.
  13. ^ Calhoun ES, Jones JB, Ashfaq R, Adsay V, Baker SJ, Valentine V, Hempen PM, Hilgers W, Yeo CJ, Hruban RH, Kern SE (Ekim 2003). "Pankreas kanserinin farklı alt kümelerinde BRAF ve FBXW7 (CDC4, FBW7, AGO, SEL10) mutasyonları: potansiyel terapötik hedefler". Amerikan Patoloji Dergisi. 163 (4): 1255–60. doi:10.1016 / S0002-9440 (10) 63485-2. PMC  1868306. PMID  14507635.