BUB1

Bub1 содержит консервативный N-терминальный регион, центральный неконсервативный регион и С-концевой домен серин/треонин-киназы[5]. N-терминальный регион опосредствует связывание HS-BUB1 с митотической кинетохорой белка AF15q14. Последнее взаимодействие имеет важное значение для кинетохорной локализации Bub1 и его функции блокировки индуцированной активации контрольной точки сборки веретена деления(SAC) в клеточного цикле[6]. Кристаллическая структура человеческого Bub1 показывает наличие N-концевого тетратрикопептидного повтора домена (TPR) и С-концевой киназы домена (остатки 784—1085), имеющей вид канонической киназы с двумя лопастями. АТФ-связываемые и каталитические сайты расположены на границе двух долей. Расширение N-конца содержит три β-листа и α-спираль, обернутые вокруг N-доли киназы домена[1].

В организме человека Bub1 накапливается постепенно в течение G1- и S-фаз клеточного цикла, пики на G2/M, и резко падает после митоза. В профазе он локализуется в одном из первых белков в наружной кинетохоре, процесс обычно вовлекается в корректный тайминг митотической и ответной контрольных точек повреждения веретена.

Протеинкиназа Bub1 обладает различными универсальными функциями в ходе клеточного цикла, в основном, в SAC и хромосомного выравнивания во время метафазы. Сетевое взаимодействие белка в настоящее время определены комплексным образом (рисунок 1).

рисунок 1: Сетевое белковое взаимодействие Bub1 человека.[7]

В эукариотических клетках SAC служит в качестве центрального механизма наблюдения для обеспечения передачи хромосом следующему поколению надежным способом. Некоторые компоненты контролируют правильность биполярного прикрепления микротрубочек к кинетохорам, предположительно посредством обнаружения напряжения. Переход от метафазы к анафазе остановливается SAC тех пор, пока не появится достаточного количества одиночных кинетохор для биполярного вложение микротрубочек; здесь подразумевая необходимость высокочувствительного сигнального пути. Bub1 — главный регулятор формирования SAC и сигнализации. По крайней мере, тринадцать других белков (MAD1, MAD2, MAD3/BubR1, BUB3, Mps1 и т. д.) являются частью контрольной точки, среди которых многие были идентифицированы в качестве агентов для взаимодействовать с Bub1.

После активации SAC Bub1 непосредственно фосфорилирует коактиватор APC/C в CDC20[8]. Это событие фосфорилирования, вероятно, достигается в комплексе с Bub3, который сам по себе был подвергнут предварительному фосфорилирования Bub1. Фосфорилирование Cdc20 в конечном счете, приводит к снижению активности APC/C, которая определяет переход от метафазы к анафазе. В свою очередь APC/C, теперь уже в комплексе с CDH1, также действует на Bub1 главным образом для деградации, чтобы выйти в митоз[9].

Кроме того, локализация кинетохор Bub1 в начале G2 или профазы — ещё один аспект функционирования SAC. Bub1, как полагают, служит в качестве платформы рекрутирования других контрольных точек и моторных белков, таких как MAD1, Mad2, BubR1, CENP-E и PLK1 кинетохорам[10][11][12]. В самом деле, последние данные показывают, что основная роль Bub1 в деятельности SAC не фосфорилирование CDC20, а рекрутирование BubR1, Mad1 и Mad2[13].

При повреждении веретена Bub1 также переключается на фосфорилирование MAD1[14][15], приводя к диссоциации комплекса MAD1-Mad2 и, тем самым делая доступным для Mad2 ингибирование Cdc20. Bub1 в целом защищает сестринские хроматидные сплоченности путём усиления белка Шугошин(англ. Shugoshin) (Sgo1), локализованного в центромерном регионе. Путём рекрутирования фосфатазы PP2A Bub1 ингибирует действие PLK1, который удаляет Sgo1 из центромеры[16][17][18][19].

Противоположная локализация PLK1, как уже упоминалось, также зависит от активности Bub1. Исследования экстракций, проведенные с Xenopus с использованием RNAi или истощением антител, показали решающую функцию Bub1 в организации внутренней центромеры. Подобно своей роли в сборке кинетохор, он рекрутирует членов хромосомного пассажирского комплекса (CPC), подобно киназе Aurora B, сурвивину и INCENP. Наблюдается также прямое фосфорилирование INCENP посредством Bub1[20].

Опосредованое РНК истощение человеческого Bub1 показывает его функцию в правильной конгрессии метафазы. Нижерасположенные цели, определённые в различных кинетохорах — белки CENPF, KIF2C и указанный выше Sgo1[13].

Дефекты митотических контрольных точек являются общей чертой многих раковых заболеваний человека. Точнее, мутация в контрольных точках веретена может привести к хромосомной нестабильности и анеуплоидии, элементам, представленным в более чем 90 % всех солидных опухолей[21]. Потери функций в результате мутации или снижение экспрессии гена Bub1 были выявлены в нескольких опухолях человека, таких как рак толстой кишки, пищевода, желудка, молочной железы, и меланомы[13]. Была найдена корреляция между уровнями экспрессии Bub1 и локализацией опухолей, в зависимости от их тяжести. Например, низкие уровни экспрессии Bub1 приводят к саркоме, лимфоме и опухоли легких, тогда как более высокие из них вызывают саркомы и опухоли в печени[22]. Кроме того, Bub1 был идентифицирован как цель большого Т-антигена вируса SV-40, возможно, способствуя своим потенциалом для опухолевой трансформации[23]. Показания для возможного участия Bub1 в онкогенезе также получены из экспериментов на животных, где мыши при уменьшением экспрессии Bub1 показали увеличение восприимчивости опухоли[24][25]. Нокдаун In vitro Bub1 вызвавший в p53 нарушение клеток (например, HeLa клеток) приводил к анеуплоидии[26]. Является ли достаточной причиной анеуплоидии вождение во время онкогенеза или, скорее, просто его следствием, был вопросом научных дискуссий.

Недавно Bub1 был идентифицирован как негативный регулятор CIMD. Истощение Bub1 приводит к увеличению CIMD во избежание анеуплоидии, обусловливая снижение функционирования SAC. Транскрипционная активность p73, таким образом, ингибируется с помощью фосфорилирования. Непосредственное взаимодействие между этими двумя игроками не визуализировано до сих пор, поэтому молекулы связывающие Bub1 и р73 ещё предстоит определить[27]. Кроме того, предполагается, что Bub1 связывается с р53, чтобы предотвратить активацию проапоптозных генов, поэтому р53 способен индуцировать апоптоз, когда исчерпан Bub1. Тем не менее, взаимодействие между р53 и Bub1 ещё не было выявлено, в то время как поступала информация о связывание р53 и BubR1[28].

• Митоз
• Клеточный цикл