CDC20

Cyklus buněčného dělení 20
Dostupné struktury
PNR Ortologické vyhledávání: PDBe , RCSB
Identifikátory
SymbolCDC20  ; CDC20A; bA276H19,3; p55CDC
Externí IDOMIM:  603618 MGI :  1859866 HomoloGene :  37459 GeneCards : CDC20 Gene
Profil exprese RNA
Více informací
ortology
PohledČlověkMyš
Entrez991107995
SouborENSG00000117399ENSMUSG00000006398
UniProtQ12834Q9JJ66
RefSeq (mRNA)NM_001255NM_023223
RefSeq (protein)NP_001246NP_075712
Locus (UCSC)Chr 1:
43,82 – 43,83 Mb		Chr 4:
118,43 – 118,44 Mb
Hledejte v PubMed[jeden][2]

Protein 20 cyklu buněčného dělení  je důležitý regulátor buněčného dělení, kódovaný v lidském těle genem CDC20 [1] [2] . Na úrovni současných znalostí je jeho nejdůležitější funkcí aktivace anafázového stimulačního komplexu (APC/C), velkého komplexu 11-13 podjednotek, který iniciuje separaci chromatid a vstup do anafáze . APC/C Cdc20 proteinový komplex má dva hlavní downstream cíle. Za prvé se zaměřuje na destrukci sekurinu, což umožňuje případnou destrukci kohesinu a tím oddělení sesterských chromatid . Zaměřuje se také na S a M fáze (S/M) cyklinů , aby je zničil, což inaktivuje S/M cyklin dependentní kinázy (Cdks) a umožňuje buňce vystoupit z mitózy . Úzce příbuzný protein , Cdc20homologue-1 (Cdh1), hraje podpůrnou roli v buněčném cyklu.

Zdá se, že Cdc20 působí jako regulační protein interagující s mnoha dalšími proteiny v několika bodech buněčného cyklu . To je nutné pro dva procesy závislé na mikrotubulech: jaderný pohon k anafázi a separaci chromozomů [3] .

Objev

CDC20, spolu s dalšími Cdc proteiny, byl objeven na počátku 70. let 20. století, kdy Hartwell a kolegové prováděli cyklus dělení mutantních buněk, který nedokázal dokončit hlavní události buněčného cyklu u kvasinkového kmene S. cerevisiae [4] . Hartwell našel mutanty, které nevstoupily do anafáze a nemohly tak dokončit mitózu; tento fenotyp je spojen s genem Cdc20 [5] . Nicméně i poté, co byla biochemie proteinu nakonec objasněna, zůstala molekulární role Cdc20 nepolapitelná až do objevu APC/C v roce 1995 [6] [7] .

Struktura

Cdc20 je protein spojený s beta podjednotkou heterotrimerních G proteinů . V blízkosti svého C-konce obsahuje sedm repetic WD40 , což je několik krátkých strukturních motivů o přibližně 40 aminokyselinách, které často hrají důležitou roli ve vazbě na velké proteinové komplexy. V případě Cdc20 tvoří sedmilistou beta vrtuli. Lidský Cdc20 je dlouhý přibližně 499 aminokyselin a obsahuje alespoň čtyři fosforylační místa blízko N-konce. Mezi těmito fosforylačními místy, která hrají regulační roli, jsou C-box, KEN-box, Mad2 interagující motiv a Cry-box. KEN box, stejně jako Cry box, jsou důležité rozpoznávací a degradační sekvence pro APC/C Cdh1 komplex .

Interakce

Ukázalo se, že Cdc20 spolupracuje s:

Nejdůležitější interakce Cdc20 je však s anafázovým stimulačním komplexem . APC/C je velká E3 ubikvitin ligáza, která způsobuje přechod z metafáze do anafáze vybraných proteinů pro degradaci. Dva hlavní cíle v APC/C jsou cykliny S/M a protein securin. S/M cykliny aktivují cyklin-dependentní kinázy (Cdks), které mají širokou škálu následných účinků, které řídí buňku mitózou. Aby buňky vstoupily do mitózy, musí být degradovány. Securin je protein, který inhibuje separázu , která zase inhibuje kohezin, protein, který obsahuje sesterské chromatidy. Aby tedy postoupil do anafáze, musí být sekurin blokován, aby kohezin mohl štěpit separázu. Tyto procesy závisí jak na APC/C, tak na Cdc20: Když Cdk fosforyluje APC/C, Cdc20 se na něj může vázat a aktivovat, což umožňuje jak degradaci Cdk, tak štěpení kohesinu. Aktivita APC/C je závislá na Cdc20 (a Cdh1), protože Cdc20 často přímo váže substráty APC/C [28] . Ve skutečnosti se předpokládá, že Cdc20 a Cdh1 jsou receptory pro motivy KEN-boxu a D-boxu v substrátech [29] . Tato sekvence však obecně není dostatečná pro ubikvitinaci a degradaci; Zbývá se ještě hodně naučit o tom, jak Cdc20 váže své substráty.

Nařízení

Komplex APC/C Cdc20 se sám reguluje tak, aby byl přítomen během vhodné doby buněčného cyklu. Aby se Cdc20 vázal na APC/C, musí být specifické podjednotky APC/C fosforylovány pomocí Cdk1 (mezi jinými Cdk). Proto, když Cdk aktivuje vysokou mitózu a buňky jsou připraveny vstoupit do anafáze a opustit mitózu, aktivuje se komplex APC/C Cdc20 . Jakmile je aktivován, komplex APC/C Cdc20 podporuje degradaci Cdk inaktivací S/M cyklinu. Degradace Cdk je charakterizována nižší fosforylací APC/C a tedy nižší vazbou Cdc20. Komplex APC/C Cdc20 se tedy inaktivuje na konci mitózy [30] . Protože však buňka nevstoupí okamžitě do buněčného cyklu, nelze Cdk okamžitě znovu aktivovat. Několik různých mechanismů inhibice Cdk v G1: Inhibiční proteiny Cdk jsou exprimovány a exprese genu cyklinu je downregulována. Je důležité poznamenat, že Cdh1 zabraňuje akumulaci cyklinu [30] .

Cdc20 a Cdh1

Cdc20 homolog 1 (Cdh1) hraje podpůrnou roli pro Cdc20 v progresi buněčného cyklu. Během aktivity APC/C Cdc20 je Cdh1 fosforylován a nemůže se vázat na APC/C. Po metafázi jsou však S/M-Cdk inaktivovány APC/C Cdc20 a Cdh1 může existovat v nefosforylovaném stavu a vázat APC/C. To umožňuje APC/C pokračovat v degradaci S/M cyklinu (a tedy S/M Cdk), dokud nejsou znovu vyžadovány v další S-fázi. Jak mohou S/M cykliny vrátit buňku zpět do mitózy? APC/C Cdc20 nerozpozná G1/S cykliny. Jejich koncentrace se zvyšuje během aktivace G1, G1/S Cdk, která naopak fosforyluje Cdh1 a postupně snižuje inhibici S/M cyklinů [30] .

Kontrolní bod montáže vřetena

Cdc20 je také součástí regulace kontrolního bodu vřetena (SAC). To zajišťuje, že kontrolní bod projde anafázi pouze tehdy, když se centromery všech sesterských chromatid seřadí v metafázové destičce se správnými mikrotubuly. Kontrolní bod prochází aktivní jakoukoliv osamocenou centromerou; pouze když jsou připojeny všechny centromery, začne anafáze. APC/C Cdc20 je důležitá entita SAC, která se skládá z několika různých proteinů, včetně Mad2, Mad3 (BubR1) a Bub3. Ve skutečnosti tyto tři proteiny spolu s Cdc20 pravděpodobně tvoří mitotický kontrolní bodový komplex (MCC), který inhibuje APC/C Cdc20 , takže anafáze nemůže začít předčasně. Bub1 navíc fosforyluje, a tím přímo inhibuje Cdc20, zatímco v kvasinkách Mad2 a Mad3, když jsou navázány na Cdc20, způsobují autoubikvitinaci [31] .

Poznámky

  1. ↑ Weinstein J., Jacobsen FW, Hsu-Chen J., Wu T., Baum LG Nový savčí protein, p55CDC, přítomný v dělících se buňkách, je spojen s aktivitou proteinkinázy a má homologii s proteiny cyklu buněčného dělení Saccharomyces cerevisiae Cdc20 a Cdc4  //  Mol Cell Biol : deník. - 1994. - Květen ( roč. 14 , č. 5 ). - str. 3350-3363 . — PMID 7513050 .
  2. ↑ Weinstein J. Exprese, fosforylace a degradace p55Cdc regulovaná buněčným cyklem. Savčí homolog CDC20/Fizzy/slp1  (anglicky)  // J Biol Chem  : journal. - 1997. - prosinec ( roč. 272 , č. 45 ). - S. 28501-28511 . doi : 10.1074 / jbc.272.45.28501 . — PMID 9353311 .
  3. ↑ Entrez Gen: CDC20 cyklus buněčného dělení 20 homolog (S. cerevisiae) .
  4. ↑ Hartwell LH, Culotti J., Reid B. Genetic Control of the Cell-Division Cycle in Yeast, I. Detection of Mutants   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1970. - Červen ( roč. 66 , č. 2 ). - S. 352-359 . - doi : 10.1073/pnas.66.2.352 . — PMID 5271168 .
  5. ↑ Hartwell LH, Mortimer RK, Culotti J., Culotti M. Genetic Control of the Cell Division Cycle in Yeast: V. Genetic Analysis of cdc Mutants  //  Genetics : journal. - 1973. - Červen ( roč. 74 , č. 2 ). - str. 267-286 . — PMID 17248617 .
  6. ↑ King RW, Peters JM, Tugendreich S., Rolfe M., Hieter P., Kirschner MW Komplex 20S obsahující CDC27 a CDC16 katalyzuje mitózu specifickou konjugaci ubiquitinu na cyklin B  // Cell  :  journal. - Cell Press , 1995. - Duben ( roč. 81 , č. 2 ). - str. 279-288 . - doi : 10.1016/0092-8674(95)90338-0 . — PMID 7736580 .
  7. ↑ Sudakin V., Ganoth D., Dahan A., Heller H., Hershko J., Luca FC, Ruderman JV, Hershko A. Cyklosom, velký komplex obsahující aktivitu cyklin-selektivní ubikvitin ligázy, se zaměřuje na cykliny pro destrukci na end of mitosis  (anglicky)  // Molecular Biology of the Cell  : journal. - 1995. - únor ( roč. 6 , č. 2 ). - S. 185-197 . - doi : 10.1091/mbc.6.2.185 . — PMID 7787245 .
  8. ↑ 1 2 3 Vodermaier HC, Gieffers C., Maurer-Stroh S., Eisenhaber F., Peters JM TPR podjednotky komplexu podporujícího anafázi zprostředkovávají vazbu na aktivátorový protein CDH1   // Curr . Biol.  : deník. - 2003. - září ( roč. 13 , č. 17 ). - S. 1459-1468 . — ISSN 0960-9822 . - doi : 10.1016/S0960-9822(03)00581-5 . — PMID 12956947 .
  9. ↑ 1 2 3 4 5 Nilsson J., Yekezare M., Minshull J., Pines J. APC/C udržuje kontrolní bod sestavy vřetena zacílením na Cdc20 pro zničení   // Nat . Buněčný biol.  : deník. - 2008. - prosinec ( roč. 10 , č. 12 ). - S. 1411-1420 . doi : 10.1038 / ncb1799 . — PMID 18997788 .
  10. ↑ Fang G. Checkpoint Protein BubR1 působí synergicky s Mad2 při inhibici komplexu podporujícího anafázi  // Molekulární biologie buňky  : časopis  . - 2002. - březen ( roč. 13 , č. 3 ). - str. 755-766 . — ISSN 1059-1524 . - doi : 10.1091/mbc.01-09-0437 . — PMID 11907259 .
  11. ↑ Wu H., Lan Z., Li W., Wu S., Weinstein J., Sakamoto KM, Dai W.  p55CDC / /hCDC20 je spojen s BUBR1 a může být následným cílem vřetenové kontrolní kinázy  onkogenu : deník. - 2000. - září ( roč. 19 , č. 40 ). - S. 4557-4562 . — ISSN 0950-9232 . - doi : 10.1038/sj.onc.1203803 . — PMID 11030144 .
  12. ↑ 1 2 3 4 Kallio MJ, Beardmore VA, Weinstein J., Gorbsky GJ Rychlá na mikrotubulech nezávislá dynamika Cdc20 na kinetochorech a centrosomech v savčích buňkách  //  J. Cell Biol. : deník. - 2002. - září ( roč. 158 , č. 5 ). - S. 841-847 . — ISSN 0021-9525 . - doi : 10.1083/jcb.200201135 . — PMID 12196507 .
  13. ↑ Sudakin V., Chan GK, Yen TJ Checkpoint inhibice APC/C v HeLa buňkách je zprostředkována komplexem BUBR1, BUB3, CDC20 a MAD2  //  J. Cell Biol. : deník. - 2001. - září ( roč. 154 , č. 5 ). - S. 925-936 . — ISSN 0021-9525 . - doi : 10.1083/jcb.200102093 . — PMID 11535616 .
  14. ↑ 1 2 Skoufias DA, Andreassen PR, Lacroix FB, Wilson L., Margolis RL Mammalian mad2 a bub1  / bubR1 rozpoznávají odlišné kontrolní body připojení vřetena a kinetochoru  // Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických  : časopis. - 2001. - Duben ( roč. 98 , č. 8 ). - str. 4492-4497 . - doi : 10.1073/pnas.081076898 . — PMID 11274370 .
  15. ↑ 1 2 3 Kallio M., Weinstein J., Daum JR, Burke DJ, Gorbsky GJ savčí p55CDC zprostředkovává asociaci proteinu Mad2 vřetenového kontrolního bodu s komplexem podporujícím cyklosom/anafázi a podílí se na regulaci nástupu anafáze a pozdních mitotických událostí  (anglicky)  // J. Cell Biol. : deník. - 1998. - Červen ( roč. 141 , č. 6 ). - S. 1393-1406 . — ISSN 0021-9525 . doi : 10.1083 / jcb.141.6.1393 . — PMID 9628895 .
  16. ↑ 1 2 D'Angiolella V., Mari C., Nocera D., Rametti L., Grieco D. Kontrolní bod vřetena vyžaduje aktivitu cyklin-dependentní kinázy  // Genes Dev  .  : deník. - 2003. - říjen ( roč. 17 , č. 20 ). - str. 2520-2525 . — ISSN 0890-9369 . - doi : 10.1101/gad.267603 . — PMID 14561775 .
  17. ↑ 1 2 Wassmann K., Benezra R. Mad2 se během mitózy přechodně spojuje s komplexem APC  / p55Cdc  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1998. - září ( roč. 95 , č. 19 ). - S. 11193-11198 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.95.19.11193 . — PMID 9736712 .
  18. ↑ Kramer ER, Gieffers C., Hölzl G., Hengstschläger M., Peters JM Aktivace lidského komplexu podporujícího anafázi proteiny rodiny CDC20/Fizzy  //  Curr . Biol.  : deník. - 1998. - Listopad ( roč. 8 , č. 22 ). - S. 1207-1210 . — ISSN 0960-9822 . - doi : 10.1016/S0960-9822(07)00510-6 . — PMID 9811605 .
  19. ↑ Ohtoshi A., Maeda T., Higashi H., Ashizawa S., Hatakeyama M. Lidský p55(CDC)/Cdc20 se spojuje s cyklinem A a je fosforylován komplexem cyklin A-Cdk2   // Biochem . Biophys. Res. komunální. : deník. - 2000. - únor ( roč. 268 , č. 2 ). - str. 530-534 . — ISSN 0006-291X . - doi : 10.1006/bbrc.2000.2167 . — PMID 10679238 .
  20. ↑ Hsu JY, Reimann JD, Sørensen CS, Lukas J., Jackson PK E2F-dependentní akumulace hEmi1 reguluje vstup S fáze inhibicí APC/C(Cdh1  )  // Nat. Buněčný biol.  : deník. - 2002. - Květen ( díl 4 , č. 5 ). - str. 358-366 . — ISSN 1465-7392 . doi : 10.1038/ ncb785 . — PMID 11988738 .
  21. ↑ 1 2 Yoon YM, Baek KH, Jeong SJ, Shin HJ, Ha GH, Jeon AH, Hwang SG, Chun JS, Lee CW WD mitotické kontrolní proteiny obsahující opakování působí během interfáze jako transkripční represory  //  FEBS Lett . : deník. - 2004. - září ( roč. 575 , č. 1-3 ). - S. 23-9 . — ISSN 0014-5793 . - doi : 10.1016/j.febslet.2004.07.089 . — PMID 15388328 .
  22. ↑ Zhang Y., Lees E. Identifikace překrývající se vazebné domény na Cdc20 pro Mad2 a komplex podporující anafázi: Model pro regulaci kontrolního bodu vřetena   // Mol . buňka. Biol. : deník. - 2001. - srpen ( roč. 21 , č. 15 ). - S. 5190-5199 . — ISSN 0270-7306 . - doi : 10.1128/MCB.21.15.5190-5199.2001 . — PMID 11438673 .
  23. ↑ Sihn CR, Suh EJ, Lee KH, Kim TY, Kim SH mutant p55CDC/hCDC20 indukuje mitotickou katastrofu inhibicí aktivity kontrolního bodu vřeténka závislého na MAD2 v nádorových buňkách  // Cancer Lett  . : deník. - 2003. - Listopad ( roč. 201 , č. 2 ). - S. 203-210 . — ISSN 0304-3835 . - doi : 10.1016/S0304-3835(03)00465-8 . — PMID 14607335 .
  24. ↑ Luo X., Fang G., Coldiron M., Lin Y., Yu H., Kirschner MW, Wagner G. Struktura proteinu kontrolního bodu sestavy vřetena Mad2 a jeho interakce s Cdc20   // Nat . Struktura. Biol.  : deník. - 2000. - březen ( ročník 7 , č. 3 ). - str. 224-229 . — ISSN 1072-8368 . - doi : 10.1038/73338 . — PMID 10700282 .
  25. ↑ Sironi L., Melixetian M., Faretta M., Prosperini E., Helin K., Musacchio A. Pro kontrolní bod vřetena je vyžadována vazba Mad2 na Mad1 a Cdc20 spíše než oligomerizace  // EMBO  J. : deník. - 2001. - Listopad ( roč. 20 , č. 22 ). - S. 6371-6382 . — ISSN 0261-4189 . - doi : 10.1093/emboj/20.22.6371 . — PMID 11707408 .
  26. ↑ Fang G., Yu H., Kirschner MW Protein kontrolního bodu MAD2 a mitotický regulátor CDC20 tvoří ternární komplex s komplexem podporujícím anafázi k řízení iniciace anafáze  // Genes Dev  .  : deník. - 1998. - Červen ( roč. 12 , č. 12 ). - S. 1871-1883 . — ISSN 0890-9369 . - doi : 10.1101/gad.12.12.1871 . — PMID 9637688 .
  27. ↑ Privette LM, Weier JF, Nguyen HN, Yu X., Petty EM Ztráta CHFR v lidských mléčných epiteliálních buňkách způsobuje genomovou nestabilitu narušením kontrolního bodu sestavování mitotického vřetena  //  Neoplasia : journal. - 2008. - Červenec ( roč. 10 , č. 7 ). - S. 643-652 . — PMID 18592005 .
  28. ↑ Vodermaier HC Buněčný cyklus: Číšníci obsluhující stroje Destruction   // Curr . Biol.  : deník. - 2001. - říjen ( roč. 11 , č. 20 ). - P. R834-7 . - doi : 10.1016/S0960-9822(01)00498-5 . — PMID 11676939 .
  29. ↑ Kraft C., Vodermaier HC, Maurer-Stroh S., Eisenhaber F., Peters JM Vrtulová doména WD40 Cdh1 funguje jako receptor destrukčního boxu pro substráty APC/C   // Mol . buňka : deník. - 2005. - Květen ( roč. 18 , č. 5 ). - str. 543-553 . - doi : 10.1016/j.molcel.2005.04.023 . — PMID 15916961 .
  30. ↑ 1 2 3 Morgan DL Buněčný cyklus: principy  kontroly . - Londýn: Vydalo New Science Press ve spolupráci s Oxford University Press, 2007. - ISBN 0-87893-508-8 .
  31. ↑ Yu H. Cdc20: aktivátor WD40 pro stroj na degradaci buněčného cyklu   // Mol . buňka : deník. - 2007. - Červenec ( roč. 27 , č. 1 ). - str. 3-16 . - doi : 10.1016/j.molcel.2007.06.009 . — PMID 17612486 .

Literatura