SCF komplex

Komplex SCF  (zkratka je tvořena počátečními písmeny tří podjednotek komplexu: S kp1, Cul1 , F -box ) je proteinová sloučenina , která hraje významnou roli v regulaci buněčného cyklu . Ve struktuře komplexu je nejprve izolováno jádro, sestávající ze tří podjednotek: strukturotvorný protein cullin , katalytická RING doména a adaptorový protein . Enzym konjugující ubikvitin se připojuje k jádru komplexu SCF prostřednictvím domény RING , která zajišťuje přenos molekuly ubikvitinu do cílového proteinu. Přes doménu adaptéru je doména specifická pro substrát připojena ke komplexu SCF , který zajišťuje vazbu cílového proteinu [1] .

Funkčně je komplex SCF ubikvitin ligáza a katalyzuje ubikvitin - dependentní proteolýzu cílových proteinů. Během celého buněčného cyklu zůstává jádro komplexu SCF v aktivním stavu [1] [2] , ale aktivita celého komplexu je zcela regulována dvěma faktory: za prvé připojením vhodné domény specifické pro substrát, která rozpoznává a váže cílové proteiny a za druhé, ve většině případů musí být cíle komplexu SCF fosforylovány , aby mohly být rozpoznány doménou specifickou pro substrát [1] [3] .

Komplex SCF hraje důležitou roli při přechodu buňky z fáze G1 do fáze S . V této fázi SCF zajišťuje ubikvitinaci a následnou proteolýzu inhibitorů cyklin-dependentních kináz [4] , což vede k tvorbě komplexů G 1 /S-Cdk cyklin kináz, které zase zajišťují přechod G 1 /S [3] .

Další zavedenou funkcí komplexu SCF je účast na regulaci M-fáze . V této fázi SCF nejprve ubikvitinuje protein kinázu Wee1 , čímž usnadňuje aktivaci mitotických cyklin kináz M-Cdk. Za druhé, SCF ubikvitinuje Emi1  , inhibitor komplexu APC , zajišťující přechod buňky do anafáze mitózy [3] .

Struktura a klasifikace

Ve struktuře komplexu SCF se rozlišuje především jádro, které se skládá ze tří podjednotek: strukturotvorný protein cullin, katalytická RING doména a adaptorový protein. Enzym konjugující ubikvitin (E2) se připojuje k jádru komplexu SCF prostřednictvím domény RING , která zajišťuje přenos molekuly ubikvitinu do cílového proteinu. Přes doménu adaptéru je s komplexem SCF spojena doména specifická pro substrát, která zajišťuje vazbu cílového proteinu [1] .

Zkratka SCF je složena z počátečních písmen tří podjednotek komplexu: Skp1 (angl. S-phase kinase-associated protein 1  – „protein spojený s kinázami S-phase 1“), Cul1 (ang. cullin 1  - “cullin 1”) , F-box (anglicky F-box ) [1] .

Na základě strukturálních rozdílů existují alespoň tři typy komplexů SCF: SCF1, SCF2 a SCF3. Sériová čísla se používají k označení odpovídajícího Cullinu, který je součástí SCF: Cul1, Cul2 nebo Cul3. Kromě toho se všechny tři komplexy SCF liší v doménách adaptérů: pro SCF1 je to Skp1; pro SCF2 je to EloB/C ( elongin  B/C). POZ) kontaktuje přímo culinovou podjednotku Cul3, tj. současně provádí substrát -funkce vazby a adaptéru. Každá skupina SCF se také liší charakteristickým typem substrátově specifické domény: pro SCF1 jsou to proteiny skupiny F-box , pro SCF2 proteiny skupiny BC-box, pro SCF3 doména BTB/POZ ( BTB — široký komplex/tramtrack /bric-a-brac ; POZ - poxvirus zinc finger protein  - "zinc-obsahující finger-like poxvirus protein"). Jediným společným prvkem pro všechny tři typy SCF je doména RING - Rbx1 (angl. RING box protein-1  - “RING box protein 1”), nazývaná také Roc1 (angl. regulátor cullins-1  - “regulátor z cullins 1") [5] [6] .

Funkce

Komplex SCF patří do podtřídy enzymů ubikvitin ligázy a katalyzuje ubikvitinační reakce – kovalentní připojení molekul ubikvitinu k cílovým proteinům. Současně jsou v proteazomech 26S rozpoznány a štěpeny cílové proteiny označené jako výsledek ubikvitinace . Rozpoznání cílových proteinů poskytuje doménu specifickou pro substrát v rámci komplexu SCF [1] [7] .

Navzdory strukturální rozmanitosti komplexů podobných SCF zůstává úloha většiny z nich neznámá. Ve skutečnosti byla tato role stanovena pouze pro komplexy skupiny SCF1 (Skp1-Cul1-Rbx1- F-box ) [5] . Navíc i v rámci skupiny SCF1 existuje asi 70 různých substrátově specifických domén F-boxu, jejichž funkce jsou ve většině případů také stále málo známé [2] .

Hlavní zavedenou funkcí komplexu SCF je účast na regulaci buněčného cyklu. Implementaci této funkce zajišťují odpovídající substrátově specifické domény skupiny F-box: Skp2 (anglicky S-phase kinase-associated protein 2  - „protein spojený s kinázami S-phase 2“), Fbw7 ( Anglický F-box a WD repeat domain-obsahující 7  - "doménový F-box obsahující WD-repeat 7"), β-TRCP (anglický beta-transducin repeat obsahující protein  - "protein obsahující opakované sekce beta-transducinu ") [2] . Doména Skp2 umožňuje komplexu SCF řídit aktivitu následujících regulátorů buněčného cyklu: cyklin D1 , cyklin E , p130 Rb2 , E2F1 a také aktivitu skupiny inhibitorů cyklin-dependentních kináz  — p27 kip1 (p27), p21 Wafl/Cip1/Sdi1 (p21), p57 kip2 (p57). Za účasti domény Fbw7 je zajištěno řízení regulátorů: c-myc , c-jun , cyklin E, Notch . β-TRCP doména poskytuje kontrolu nad dvěma důležitými regulátory aktivity mitotických cyklin-dependentních kináz, Wee1 kinázy a Cdc25 fosfatázy . Kromě toho β-TRCP řídí aktivitu beta-kateninu a Emi1 [2] .

Během interfáze komplex SCF reguluje aktivitu následujících substrátů: Cdc25A ; cyklin Dl; cyklin E; cyklin-dependentní kináza 2 (Cdk2); DNA replikační faktor  - Cdt1 ; protein p130; inhibitory cyklin-dependentních kináz - p21 , p27 , p57 ; transkripční faktor E2F1 . Komplex SCF hraje důležitou roli při přechodu buňky z G 1 fáze do S fáze. V této fázi SCF Skp2 zajišťuje ubikvitinaci a následnou proteolýzu inhibitorů cyklin-dependentních kináz [4] . což vede k tvorbě G1 /S-Cdk cyklinkinázových komplexů , které zase poskytují G1 / S přechod. Po dokončení přechodu z G 1 fáze do S fáze jsou G 1 /S-cykliny (cyklin E, cyklin D1) zničeny za účasti komplexu SCF [3] .

Druhým významným regionem, kde jsou také implementovány funkce komplexu SCF, je M fáze. V této fázi SCF β-TRCP nejprve ubikvitinuje proteinkinázu Wee1, čímž podporuje aktivaci mitotických cyklinkináz M-Cdk. Za druhé, SCF β-TRCP ubikvitinuje Emi1, inhibitor komplexu APC , zajišťující přechod buňky do anafáze mitózy [3] .

Nařízení

V průběhu buněčného cyklu zůstává jádro komplexu SCF v aktivním stavu [1] [2] , ale aktivita celého komplexu je zcela regulována dvěma faktory: za prvé připojením vhodné domény specifické pro substrát, která rozpoznává a váže cílové proteiny a za druhé, ve většině případů musí být cíle komplexu SCF fosforylovány, aby byly rozpoznány doménou specifickou pro substrát [1] [3] .

Z hlediska regulace také stojí za zmínku interakce komplexu SCF s další regulační ubikvitin ligázou buněčného cyklu, komplexem stimulace anafáze ( APC ).

Obě ubikvitin ligázy, SCF a APC, mohou řídit aktivitu stejných substrátů. Například u štěpných kvasinek je cyklin S-fáze (Cig2) řízen jak APC, tak SCF Pop1/2 [4] . V lidských buňkách je podobná dvoucestná kontrola pozorována pro Cdc25A fosfatázu. Během G 1 fáze je aktivita Cdc25A udržována pod kontrolou komplexem APC Cdh1 . Poté, v S-fázi buněčného cyklu, SCF β-TRCP řídí aktivitu Cdc25A v závislosti na přítomnosti poškození DNA [4] [8] .

Dalším rysem SCF a APC je vzájemně závislá regulace aktivity obou ubikvitinových ligáz. Během G 1 fáze se komplex APC Cdh1 účastní ubikvitinace substrátu rozpoznávající podjednotky Skp2, čímž inhibuje aktivitu komplexu SCF. Dále během přechodu buňky z G 1 fáze do S fáze zajišťuje aktivovaný komplex SCF Skp2 ubikvitinaci a následnou proteolýzu inhibitorů cyklin-dependentních kináz, což vede k tvorbě G 1 /S-Cdk cyklinkinázy komplexy (například cyklin A-Cdk2). Aktivované cyklinkinázy G1 /S-Cdk fosforylují podjednotku Cdh1, čímž deaktivují komplex APC. Konečně, v časné M fázi SCF , β-TRCP iniciuje proteolýzu Emi1, inhibitoru podjednotky Cdc20, která je součástí komplexu APC Cdc20 . Odstranění inhibitoru Emi1 zajišťuje aktivaci komplexu APC [9] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Morgan D.O., 2007 , s. 47.
2. ↑ 1 2 3 4 5 Fasanaro a kol., 2010 , str. 273.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Role komplexu SCF v regulaci buněčného cyklu  . Datum přístupu: 24. října 2012. Archivováno z originálu 8. října 2012.
4. ↑ 1 2 3 4 Vodermaier, 2004 , str. R791.
5. ↑ 1 2 Vodermaier, 2004 , s. R788.
6. ↑ 1 2 Passmore, Barford, 2004 , str. 519.
7. ↑ Fasanaro a kol., 2010 , s. 272.
8. ↑ Hayes SD , ​​Harper JW Cdc25A a Dub3 ve vyvažování vysokých sázek.  (anglicky)  // Přírodní buněčná biologie. - 2010. - Sv. 12, č. 4 . - S. 311-313. - doi : 10.1038/ncb2043 . — PMID 20228807 .
9. ↑ Fasanaro a kol., 2010 , s. 275.

Literatura

• Morgan DO Buněčný cyklus: principy kontroly. — New science press, 2007. — S. 47. — 297 s. - ISBN 978-0-9539181-2-6 .
• Lori A. Passmore, David Barford. Dostat se do pozice: katalytické mechanismy všudypřítomnosti proteinů  (anglicky)  // Biochemical Journal. - 2004. - Ne. 379 . - S. 513-525. - doi : 10.1042/BJ20040198 .
• Hartmut C. Vodermaier. APC/C a SCF: vzájemné ovládání a řízení buněčného cyklu  //  Současná biologie. - Elsevier Ltd., 2004. - Sv. 14. - P. R787-R796. - doi : 10.1016/j.cub.2004.09.020 .  (nedostupný odkaz)
• Pasquale Fasanaro, Maurizio C. Capogrossi, Fabio Martelli. Regulace endoteliálního buněčného cyklu systémem ubikvitin-proteazom  (anglicky)  // Cardiovascular Research. - 2010. - Ne. 85 . - S. 272-280. - doi : 10.1093/cvr/cvp244 .