Комплекс стимуляции анафазы

Ко́мплекс, стимули́рующий анафа́зу (англ. anaphase-promoting complex, APC), также называемый циклосома, представляет собой крупное белковое соединение, которому отводится решающая роль в активации анафазы митоза. Функционально комплекс стимуляции анафазы представляет собой убиквитинлигазу и катализирует реакции присоединения молекул убиквитина к различным целевым белкам, которые в итоге подвергаются протеолизу[2].

Комплекс стимуляции анафазы[1]

Строение

В структуре комплекса стимуляции анафазы выделяется порядка 11—13 субъединиц. Ядро комплекса составляют: субъединица куллина (Apc2) и RING-домен (Apc11), к которому присоединяется убиквитин-конъюгирующий фермент (E2). Функционирование комплекса регулируется за счёт присоединения активирующей субъединицы в нужный момент клеточного цикла. Два основных активатора — Cdc20 и Cdh1 — обеспечивают взаимодействие комплекса с целевыми белками[1].

Функции

Одной из ключевых мишеней комплекса стимуляции анафазы является белок секурин, разрушение которого приводит к высвобождению сепаразы — протеолитического фермента, обеспечивающего ликвидацию когезии сестринских хроматид. В завершении указанной цепочки реакций разделённые хроматиды расходятся к противоположным полюсам делящейся клетки. Второй ключевой мишенью комплекса стимуляции анафазы являются митотические циклины, деградация которых приводит к завершению митоза и цитокинеза[1]. И наконец, после окончания митотического деления на протяжении фазы G1 комплекс APC сдерживает активность циклин-зависимых киназ путём протеолитического разрушения S- и M-циклинов.

Регуляция

В основу регуляции активности комплекса APC заложен принцип отрицательной обратной связи. Взаимосвязь при этом прослеживается между активностью циклин-зависимых киназ (англ. Cdk) и активностью комплекса, стимулирующего анафазу (англ. APC). Начиная с анафазы митоза и до окончания фазы G1 в активном состоянии находится комплекс APC, который переводит в неактивное состояние циклин-зависимые киназы. К концу фазы G1, наоборот, активируются циклин-зависимые киназы, которые деактивируют комплекс APC и регулируют дальнейшее течение клеточного цикла вплоть до начала новой анафазы[3].

Установлено, что нарушение регуляции клеточного цикла в фибробластах человека при цитомегаловирусной инфекции связано с инактивацией комплекса APC и накоплением его субстратов[4].

Cdc20

Белок Cdc20 (англ. cell division cycle protein 20 — «белок клеточного цикла 20») активирует комплекс APC при переходе делящейся клетки из метафазы в анафазу. Происходит это следующим образом. На стадии метафазы циклин-киназный комплекс M-Cdk путём фосфорилирования трансформирует ядро комплекса APC. В результате указанного конформационного изменения повышается вероятность присоединения активатора Cdc20. В итоге, активированный комплекс APCCdc20 обретает убиквитинлигазную активность и убиквитинирует свои главные цели — секурин и митотические циклины[1].

Секурин (одна из главных мишеней APCCdc20) представляет собой ингибирующий белок, сдерживающий в неактивном состоянии фермент сепаразу. Вследствие реакции убиквитинирования секьюрин разрушается, а высвободившаяся при этом сепараза разрушает когезин. После деградации когезина, обеспечивающего сцепление сестринских хроматид, происходит разделение и расхождение хромосом к полюсам деления клетки[5].

Убиквитинирование и, как следствие, разрушение митотических циклинов (ещё одной важной мишени APCCdc20) запускает цепочку отрицательной обратной связи. Выглядит это следующим образом. Циклин-киназный комплекс M-Cdk активирует убиквитинлигазный комплекс APCCdc20, который целенаправленно разрушает митотические циклины, что ведёт к деградации циклин-киназного комплекса M-Cdk, т. е. цепочка реакций приводит к разрушению изначального активатора этой цепочки. Но, поскольку активность APCCdc20 зависит от комплекса M-Cdk, инактивация циклин-киназы M-Cdk приводит к инактивации APCCdc20. В итоге APCCdc20 деактивируется к концу митоза[1].

Cdh1

Во всех эукариотических клетках[~ 1], при переходе в фазу G1 возникает необходимость предотвращения повторной активации циклин-зависимых киназ, чтобы обеспечить стабильный рост клетки до вступления в следующий клеточный цикл. Сдерживание активности циклин-зависимых киназ на протяжении фазы G1 достигается как минимум тремя способами: снижением уровня экспрессии генов циклинов, активностью ингибиторов циклин-зависимых киназ и активностью комплекса APC, обеспечивающего протеолитическое разрушение S- и M-циклинов. В качестве активатора комплекса APC на протяжении фазы G1 выступает белок Cdh1[3].

Белок Cdh1 (англ. Cdc20-homologue 1 — «Cdc20-гомолог 1») активирует комплекс APC на заключительных этапах митоза и в начале фазы G1. При этом не требуется конформационного изменения комплекса APC, как в случае активации с участием Cdc20. Однако условиями образования активного комплекса APCCdh1 являются: деактивация циклин-зависимых киназ и высвобождение белка Cdc20 из комплекса APCCdc20. Оба данных условия достигаются к концу митоза, что и объясняет соответствующую по времени активацию комплекса APCCdh1. Свои функции APCCdh1 выполняет до наступления S-фазы клеточного цикла[3].

К окончанию фазы G1 возрастает концентрация G1/S-циклинов, которые не распознаются комплексом APCCdh1. Формирующиеся циклин-киназные комплексы G1/S-Cdk фосфорилируют Cdh1 и тем самым деактивируют комплекс APCCdh1, после чего комплекс APC пребывает в неактивном состоянии вплоть до анафазы митоза[3].

Примечания
Комментарии
  1. За исключением эмбриональных клеток на ранних стадиях дробления, когда клеточный цикл может протекать, минуя стадию G1.
Источники
  1. Morgan D. O., 2007, p. 48.
  2. Morgan D. O., 2007, p. 46.
  3. Morgan D. O., 2007, p. 49.
  4. Tran K., Mahr J. A., Choi J., Teodoro J. G., Green M. R., Spector D. H. Accumulation of substrates of the anaphase-promoting complex (APC) during human cytomegalovirus infection is associated with the phosphorylation of Cdh1 and the dissociation and relocalization of APC subunits. (англ.) // Journal of virology. — 2008. — Vol. 82, no. 1. — P. 529—537. — doi:10.1128/JVI.02010-07. — PMID 17942546.
  5. Alberts B. at al., 2008, p. 1087.

Литература
  • Alberts B. at al. Molecular biology of the cell. — 5th edition. — Garland science, 2008. — P. 1087. — 1601 p. — ISBN 978-0-8153-4105.
  • Morgan D. O. The cell cycle: principles of control. — New science press, 2007. — P. 46-49. — 297 p. — ISBN 978-0-9539181-2-6.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.