Mad1 - Википедия - Mad1

Безумный1
Тетрамер Mad1 Mad2.png
Кристаллическая структура, тетрамер комплекса Mad1-Mad2, желтый и красный = мономеры Mad1, бледно-зеленый = мономеры Mad2
Идентификаторы
ОрганизмС. cerevisiae S288c
СимволMAD1
Entrez852794
PDB1GO4
RefSeq (мРНК)NM_001180951.3
RefSeq (Prot)NP_011429.3
UniProtP40957
Прочие данные
ХромосомаVII: 0,35 - 0,35 Мб

Mad1 несущественный белок который в дрожжи имеет функцию в КПП шпиндельной сборки (САК).[1]Эта контрольная точка отслеживает прикрепление хромосом к микротрубочкам веретена и предотвращает начало анафазы клеток до тех пор, пока веретено не будет построено. Название Mad относится к наблюдению, что мутантные клетки дефицитны по остановке митоза (MAD) во время деполимеризации микротрубочек. Mad1 задействует ингибитор анафазы Mad2 к неприсоединенным кинетохорам и необходим для Mad2-Cdc20 сложное образование in vivo но нет in vitro. В естественных условиях, Mad1 действует как конкурентный ингибитор комплекса Mad2-Cdc20.[2] Mad1 фосфорилируется Mps1, который затем вместе с другими активностями приводит к образованию комплекса митотических контрольных точек (MCC). Тем самым он подавляет активность комплекса / циклосомы, способствующего анафазе (APC / C). Гомологи Mad1 законсервированы у эукариот от дрожжей до млекопитающих.

Вступление

В начале 90-х годов были идентифицированы гены дрожжей, мутации которых приводили к дефекту остановки митоза в ответ на разборку микротрубочек (гены, дефицитные для остановки митоза - гены MAD). Эти клетки не показали митотической остановки в присутствии ингибиторов полимеризации микротрубочек и, следовательно, не были способны задерживать деление клеток.[1] Выявленные гены включали MAD1, MAD2 и MAD3 гены. Они сохранены во всех эукариоты и участвуют в пути, который активен в прометафаза предотвратить преждевременное расставание сестры хроматиды и составляют так называемые КПП шпиндельной сборки (САК). Эта контрольная точка отслеживает состояние прикрепления хромосомы к митотическому веретену и подавляет метафаза к анафаза переход, предотвращая активацию комплекс, способствующий анафазе / cyclosome (APC / C), и тем самым деградация из клеточный цикл регуляторы.[3] Mad1 на этом пути накапливается на неприсоединенных кинетохорах и действует как сенсор для неприсоединенных кинетохор в этом механизме.

Функция

Функция Mad1 в SAC. Гомодимер Mad1 в несвязанных кинетохорах связывается с двумя c-Mad2 и образует каталитический рецептор для цитозольного o-Mad2. Комплекс Mad1-cMadD2-oMad2 катализирует конформационное изменение неактивного oMad2 в активную форму c-Mad2. C-Mad2 затем связывается с Cdc20 и опосредует ингибирование APC / C и остановку митоза.

Эукариотические клетки обнаруживают остановку митоза в присутствии ингибиторов полимеризации микротрубочек. Контрольная точка сборки веретена отслеживает состояние веретена и связывает метафазно-анафазный переход с правильным биполярным прикреплением всех кинетохор к митотическому веретену. Контрольная точка сборки веретена подавляет активность комплекса, способствующего анафазе, предотвращая деградацию последующих эффекторов, которые в противном случае приводят к возникновению анафазы и выходу из митоза. Истощение Mad1 приводит к потере SAC функция. Mad1 локализуется преимущественно на неприсоединенных кинетохорах и запускает остановку митоза в случае одиночной неприсоединенной кинетохоры. Mad1 принимает на работу важный компонент SAC Mad2 к неприсоединенным кинетохорам и вызывает усиление сигнала остановки митоза. Существует пул свободного цитоплазматического Mad2 в его неактивной открытой конформации, называемой o-MAD2. При привязке к Mad1 Mad2 принимает активное конформация называется закрытым (c-Mad2) и образует гетеротетрамер двух единиц Mad1 и двух единиц c-Mad2. Гетеротетрамер Mad1 – c-Mad2 очень стабилен и работает как каталитический рецептор для свободного цитоплазматического o-Mad2. Свободный o-Mad2 связывается с этим рецептором и меняет его конформацию на активную закрытую форму. Этот второй c-MAD2 передается Cdc20 с пока неизвестным механизмом и образует комплекс Cdc20 – c-Mad2. Этот комплекс является важным компонентом комплекса митотических контрольных точек (MCC). MCC связывает и подавляет APC / C и, следовательно, останавливает прогрессирование через митоз.[3][4]

Регулирование

Есть две контрольные точки вверх по течению киназы участвует в регуляции функции Mad1 через фосфорилирование.[5] Mps1 фосфорилирует Mad1 как in vitro и in vivo и считается, что он регулирует локализацию Mad1 и Mad2 на кинетохоры и динамика их взаимодействия. BUB1 это другая киназа, которая рекрутирует Mad1 в кинетохоры и активирует его, если кинетохора не прикреплена.[3]Если кинетохора прикреплена к веретену, ингибитор SAC p31комета ингибирует опосредованную Mad1 конформационную перестройку Mad2 и предотвращает связывание Mad2 с Cdc20.[3]

Конструктивные особенности и механизм

Кристаллическая структура, димер комплекса Mad1-Mad2, желтый и красный = мономеры Mad1, бледно-зеленый = мономеры Mad2

С помощью биохимических методов было предсказано, что Mad1 кодирует 90 кДа, 718-остаток,[6] спиральная катушка белок с характерной формой стержня[1]в 1995 году. Вскоре последовали кристаллические структуры. Затем в 2002 году была опубликована кристаллическая структура человеческого Mad1 в комплексе с человеческим Mad2, образующим тетрамер. Из-за экспериментальных ограничений в структуре присутствуют только остатки 484-584 Mad1. Удлиненные мономеры Mad1 прочно удерживаются вместе с помощью параллельной спиральной спирали, включающей N-концевые альфа-спирали. Цепи Mad1 направлены от спиральной спирали к своим лигандам Mad2, образуя два субкомплекса с Mad2. Сегмент между альфа-спиралями 1 и 2 содержит связывающий домен Mad2. Первая часть этого связывающего домена является гибкой и принимает разные конформации, приводящие к асимметричному комплексу. В своей работе, используя термодинамические исследования, Sironi et al.[2]показывают, что функция Mad1 замедляет скорость Mad2-Cdc20 комплексообразования и, следовательно, действует как конкурентный ингибитор in vivo. Более того, авторы предполагают, что сайты связывания Mad1-Mad2 скрыты внутри структуры, возможно, делая сайты связывания недоступными для связывания Cdc20. Связывание Mad1-Mad2 необычно тем, что C-конец Mad2 сворачивается по Mad1. Авт. Поэтому заключают, что невозмущенный комплекс Mad1-Mad2 не будет высвобождать Mad2, что требует нового, пока плохо изученного механизма конформационных изменений.[2]

Рак

Несоответствие количества хромосом (анеуплоидии) во время мейоза являются причиной таких заболеваний человека, как синдром Дауна, а также часто возникают в раковых клетках. Существенная функция SAC дает начало гипотезе о том, что мутации SAC и особенно инактивация SAC могут быть причиной онкогенеза или, по крайней мере, способствовать онкогенезу.[3] В противовес этой идее было показано, что раковые клетки подвергаются апоптозу, когда компоненты SAC отсутствуют.[7] В этой модели, в отличие от другой модели, инактивация SAC становится потенциальным способом убить быстро делящиеся раковые клетки. Молекулярные связи между Mad1p, SAC, апоптозом и раком до сих пор полностью не изучены.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Хардвик KG, Мюррей AW (1995). «Mad1p, фосфопротеиновый компонент контрольной точки сборки веретена у почкующихся дрожжей». Журнал клеточной биологии. 131 (3): 709–720. Дои:10.1083 / jcb.131.3.709. ЧВК  2120625. PMID  7593191.
  2. ^ а б c Сирони Л., Мапелли М., Кнапп С., Де Антони А., Джанг К. Т., Мусаккио А. (2002). «Кристаллическая структура тетрамерного основного комплекса Mad1-Mad2: последствия механизма привязки« ремня безопасности »для контрольной точки шпинделя». Журнал EMBO. 21 (10): 2496–2506. Дои:10.1093 / emboj / 21.10.2496. ЧВК  126000. PMID  12006501.
  3. ^ а б c d е ж Musacchio A, Salmon ED (май 2007 г.). «Шпиндельно-сборочный пункт в пространстве и времени». Nat. Преподобный Мол. Cell Biol. 8 (5): 379–93. Дои:10.1038 / nrm2163. PMID  17426725. S2CID  205494124.
  4. ^ Ю Х (апрель 2006 г.). «Структурная активация Mad2 в контрольной точке митотического веретена: модель Mad2 с двумя состояниями по сравнению с моделью шаблона Mad2». J. Cell Biol. 173 (2): 153–157. Дои:10.1083 / jcb.200601172. ЧВК  2063805. PMID  16636141.
  5. ^ Бхарадвадж Р. Ю. Х. (2000). «Контрольная точка веретена, анеуплоидия и рак». Онкоген. 23 (11): 2016–27. Дои:10.1038 / sj.onc.1207374. PMID  15021889.
  6. ^ Чен Р.Х., Шевченко А., Манн М., Мюррей А.В. (1998). "Протеин Xmad1 контрольной точки веретена вербует Xmad2 в непривязанные кинетохоры". Журнал клеточной биологии. 143 (2): 283–295. Дои:10.1083 / jcb.143.2.283. ЧВК  2132829. PMID  9786942.
  7. ^ Копс Г.Дж., Фольц Д.Р., Кливленд Д.В. (июнь 2004 г.). «Смертельность для раковых клеток человека из-за массивной потери хромосом из-за ингибирования митотической контрольной точки». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 101 (23): 8699–704. Bibcode:2004PNAS..101.8699K. Дои:10.1073 / pnas.0401142101. ЧВК  423258. PMID  15159543.