Пом1 - Pom1

Пом1
Идентификаторы
ОрганизмSchizosaccharomyces pombe
СимволSPAC2F7.03c
Entrez2541889

Пом1 белок полярности киназа в делящихся дрожжах, Schizosaccharomyces pombe (С. Помбе), который локализуется на концах клеток и регулирует деление клеток. По мере удлинения клетки уровень Pom1 в середине снижается, что вызывает митоз.[1]

В ген pom1 кодирует белок длиной 1087 аминокислот вместе с белком киназа домен, вероятно, расположенный на карбоксильном конце.[1] Pom1 регулирует сигнальный путь, который включает: Cdk1 и в конечном итоге регулирует митотический вход.[2] Клетки с мутантным pom1 образуют перегородки и зону роста, но обнаруживают множество аномалий, включая смещенные или неправильно ориентированные перегородки, биполярный рост, замененный случайным ростом на одном конце, или неправильное расположение оси роста, ведущее к аномальному ветвлению.[1][3]

Pom1 играет важную роль в различении старого и нового конца С. Помбе клетка. Нормальный рост клеток начинается немедленно на старом конце клетки и задерживается на новом конце.[3] pom1 мутанты показывают немедленный рост с обоих концов. Поскольку было показано, что Pom1 сильно концентрируется на новом конце и почти отсутствует на старом конце, он, наряду с другими факторами, является частью тормозного сигнала, который предотвращает немедленный рост на новом конце.[1] Сверхэкспрессия Pom1 также может приводить к образованию новых концов роста.[3]

Pom1 - относительно уникальный белок киназа как его ближайший гомолог в С. Помбе идентична только на 55%. Гомологи у других организмов включают Dyrk у крыс, Dyrk2 и Dyrk3 у людей, Yak1p у С. cerevisiae,[4] и минибрейн у дрозофилы и человека.[1][5]

Локализация клетки

В течение межфазный, Pom1 располагается по всей клетке, включая медиальные кортикальные узлы. Локализация Pom1 на полюсах во время деления клеток регулируется Tea1 и Tea2.[6][7] В отсутствие Tea1 и Tea2 Pom1 сохраняет свое киназа активность, но не локализуется на концах клетки.[3][7] Микротрубочки также помогают локализовать Pom1 в ячейке, поскольку было показано, что делокализация Pom1 является результатом микротрубочка разборка.[1] Структурно как каталитические, так и некаталитические области Pom1 необходимы для локализации конца клетки.[3]

Cdr2, Cdr1, Wee1, Белки Mid1 и Blt1 также расположены в медиальном узле во время межфазный и, как полагают, являются частью сигнального пути для митотического входа.[2][8] Локализация Cdr2 в середине клетки регулируется экспрессией Pom1 и других сигналов, поскольку мутанты pom1 позволяют Cdr2 диффундировать из локализации медиального узла в одну половину клетки.[2]

Размер ячейки и пространственный градиент

Рисунок 1: Предполагаемый путь регуляции Pom1 митотического входа. Pom1 подавляет Cdr2, который активирует Cdr1 и подавление Wee1. Подавление Wee1 позволяет Cdk1 помогать клетке вступать в митоз.

Pom1 образует пространственный градиент по мере удлинения клеток Фаза G2.[2] На рисунке 1 в виде карикатуры показан градиент Pom1 (показанный темной штриховкой) через первую относительно небольшую ячейку во время межфазный и удлиненная ячейка, проходящая через Фаза G2. Когда клетки удлиняются, концентрация Pom1 достигает пика на двух полюсах и уменьшается к центру клетки. Cdr2 считывает убывающий ингибирующий сигнал от градиента концентрации Pom1 и активирует Cdr1 и Blt1, которые были локализованы в медиальном узле из-за привлечения Cdr2.[2] Cdr1 затем фосфорилирует и ингибирует Wee1, также рекрутируется в медиальный узел за счет присутствия Cdr2.[2] Фосфорилированный Wee1 позволяет Cdc25 дефосфорилировать Cdk1 и переместите ячейку в митоз.[2] Рис. 2 изображает упрощенный путь передачи сигналов для зависящего от размера входа в митоз на основе этой модели. Торможение Wee1 непосредственно от Cdr2, показанного пунктирной линией, еще предстоит подтвердить.

Испытания модели Pom1

Рисунок 2: Характеристика локализации Pom1 в разных точках клеточного цикла. Pom1 представлен темно-серой штриховкой. Белые области представляют низкие концентрации Pom1 после того, как клетка удлиняется, и Pom1 локализуется на концах клетки.

Было показано, что помеченный GFP Pom1 создает градиент в удлиненных клетках, как показано на фиг. 1. Согласно фиг. 2 уменьшение Pom1 в месте расположения Cdr2 в медиальном узле снижает ингибирование Cdr2. В подтверждение взаимодействия этой модели результаты показывают, что клетки с делокализованным Pom1, которые сохраняют полную киназа активность мутантов tea1 задерживает митотический вход. Вероятно, это связано с продолжающимся ингибированием Cdr2.[2] Дальнейшие эксперименты, в которых эктопически локализовали Pom1 по всей коре, также показали задержку митотического входа, эквивалентную cdr2 нокдаун, еще раз предполагая, что Pom1 ингибирует Cdr2, и поскольку Pom1 уменьшается с удлинением клеток, Cdr2 начинает сигнальный путь для ингибирования Wee1 и в конечном итоге войти митоз.[2]

Будущие исследования

Остается неясным, ингибирует ли Cdr2 Wee1 прямо или если он действует только косвенно через Cdr1 или другой киназы. Более того, Blt1, также локализованный в медиальном узле, может играть роль в регуляции митотического входа. Мутанты Blt1 показывают увеличенную длину, соответствующую отсроченному митотическому входу.[2] Хотя в настоящее время это не подтверждено, предполагается, что Blt1 действует путем ингибирования Wee1.[2]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Бахлер Дж. И Прингл Дж. Р. «Pom1p, протеинкиназа делящихся дрожжей, которая предоставляет информацию о положении как для поляризованного роста, так и для цитокинеза». Genes and Development 12, 1356-1370 (1998).
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k Мозли, Дж. Б., Майе, А., Паолетти, А. и Нерс, П. «Пространственный градиент координирует размер клетки и вход в митоз у делящихся дрожжей». Nature 459, 857-861 (2009).
  3. ^ а б c d е Бахлер Дж. И Нерс П. «Активность киназы Pom1p делящихся дрожжей регулируется клеточным циклом и необходима для клеточной симметрии во время роста и деления». EMBO Journal 20, 1064-1073 (2001).
  4. ^ Соуза, Г.М., Лу, С., и Куспа, А. «YakA, белок киназа необходим для перехода от роста к развитию у Dictyostelium. Development 125, 2291-2302 (1998).
  5. ^ Tejedor, F., Zhu, X.R., Kaltenbach, E., Ackermann, A., Baumann, A., Canal, I., Heisenberg, M., Fischbach, K.F., and Pongs, O. «Минибрейн: новый белок. киназа семейство, участвующее в постэмбриональном нейрогенезе у Drosophila. Neuron 14, 287-301 (1995).
  6. ^ Browning, H., Hayles, J., Mata, J., Aveline, L., Nurse, P. и McIntosh, J.R. «Tea2p представляет собой кинезиноподобный белок, необходимый для создания поляризованного роста делящихся дрожжей». Журнал клеточной биологии 151,15-27 (2000).
  7. ^ а б Беренс Р. и Нерс П. «Роль делящихся дрожжей tea1p в локализации факторов полярности и в организации микротрубочкового цитоскелета». Журнал клеточной биологии 157, 783-793 (2002).
  8. ^ Моррелл, Дж. Л., Николс, К. Б., Гулд, К. «Киназа семейства GIN4, Cdr2p, действует независимо от септинов у делящихся дрожжей. The Journal of Cell Science 117, 5293-5302 (2004).