Безумный1
| Безумный1 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура, тетрамер комплекса Mad1-Mad2, желтый и красный = мономеры Mad1, бледно-зеленый = мономеры Mad2 | |||||||
| Идентификаторы | |||||||
| Организм | |||||||
| Символ | MAD1 | ||||||
| Энтрез | 852794 | ||||||
| ПДБ | 1GO4 | ||||||
| РефСек (мРНК) | NM_001180951.3 | ||||||
| RefSeq (Прот) | NP_011429.3 | ||||||
| UniProt | Р40957 | ||||||
| Другие данные | |||||||
| хромосома | VII: 0,35 - 0,35 Мб | ||||||
| |||||||
Mad1 — это несущественный белок , который в дрожжах выполняет функцию в контрольной точке сборки веретена (SAC). [1] Эта контрольная точка контролирует прикрепление хромосом к микротрубочкам веретена и не дает клеткам начать анафазу до тех пор, пока веретено не будет построено. Название Mad относится к наблюдению, что мутантные клетки имеют дефицит митотической остановки (MAD) во время деполимеризации микротрубочек. Mad1 привлекает ингибитор анафазы Mad2 к неприкрепленным кинетохорам и необходим для образования комплекса Mad2- Cdc20 in vivo, но не in vitro . In vivo Mad1 действует как конкурентный ингибитор комплекса Mad2-Cdc20. [2] Mad1 фосфорилируется Mps1, что затем приводит вместе с другими видами деятельности к образованию комплекса митотической контрольной точки (MCC). Тем самым он ингибирует активность комплекса/циклосомы, способствующего анафазе (APC/C). Гомологи Mad1 сохраняются у эукариот от дрожжей до млекопитающих.
Введение
В начале 90-х годов были идентифицированы гены дрожжей, мутации которых приводили к дефекту митоза в ответ на разборку микротрубочек (гены с дефицитом митоза - гены MAD). Эти клетки не демонстрировали митоза в присутствии ингибиторов полимеризации микротрубочек и, следовательно, не могли задерживать деление клеток. [1] Идентифицированные гены включали гены MAD1 , MAD2 и MAD3 . Они сохраняются у всех эукариот и участвуют в пути, который активен в прометафазе, предотвращая преждевременное разделение сестринских хроматид и образуя так называемую контрольную точку сборки веретена (SAC). Эта контрольная точка контролирует состояние прикрепления хромосом к митотическому веретену и ингибирует переход метафазы в анафазу , предотвращая активацию комплекса , способствующего анафазе /циклосомы (APC/C), и, таким образом, деградацию регуляторов клеточного цикла . [3] Mad1 в этом пути накапливается в неприкрепленных кинетохорах и действует как датчик для неприкрепленных кинетохор в этом механизме.
Функция
Эукариотические клетки демонстрируют остановку митоза в присутствии ингибиторов полимеризации микротрубочек. Контрольная точка сборки веретена контролирует состояние веретена и связывает переход метафаза-анафаза с правильным биполярным прикреплением всех кинетохор к митотическому веретену. Контрольная точка сборки веретена ингибирует активность комплекса, способствующего анафазе, предотвращая деградацию нижестоящих эффекторов, которые в противном случае приводят к началу анафазы и выходу из митоза. Истощение Mad1 приводит к потере функции SAC . Mad1 локализуется преимущественно на неприкрепленных кинетохорах и запускает остановку митоза в случае единственной неприкрепленной кинетохоры. Mad1 привлекает важный компонент SAC Mad2 к неприкрепленным кинетохорам и вызывает усиление сигнала остановки митоза. Существует пул свободного цитоплазматического Mad2 в его неактивной открытой конформации, называемой o-MAD2. При связывании с Mad1, Mad2 принимает активную конформацию , называемую закрытой (c-Mad2), и образует гетеротетрамер из 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 изменяет свою конформацию на активную закрытую форму. Этот второй c-MAD2 переносится на Cdc20 с пока неизвестным механизмом и образует комплекс Cdc20–c-Mad2. Этот комплекс является важным компонентом комплекса митотических контрольных точек (MCC). MCC связывает и ингибирует APC /C и, следовательно, останавливает прогрессирование через митоз. [3] [4]
Регулирование
Существуют две киназы контрольных точек , участвующие в регуляции функции Mad1 посредством фосфорилирования . [5] Mps1 фосфорилирует Mad1 как in vitro , так и in vivo и, как полагают, регулирует локализацию Mad1 и Mad2 на кинетохорах и динамику их взаимодействия. BUB1 — это другая киназа, которая привлекает Mad1 к кинетохорам и активирует его, если кинетохора не прикреплена. [3] Если кинетохора прикреплена к веретену, ингибитор SAC p31 comet ингибирует опосредованную Mad1 конформационную перестройку Mad2 и предотвращает связывание Mad2 с Cdc20. [3]
Конструктивные особенности и механизм
С помощью биохимических методов было предсказано, что Mad1 кодирует 90kD, 718-остатков, [6] спирально-спиральный белок с характерной стержневой формой [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 структура показывает только остатки Mad1 484 - 584. Удлиненные мономеры Mad1 прочно удерживаются вместе параллельной спиралью, включающей N-концевые альфа-спирали. Цепи Mad1 направлены от спиральной спирали к своим лигандам Mad2, образуя два подкомплекса с Mad2. Сегмент между альфа-спиралями 1 и 2 содержит домен связывания Mad2. Первая часть этого домена связывания является гибкой и принимает различные конформации, что приводит к асимметричному комплексу. В своей работе, используя термодинамические исследования, Сирони и др. [2] показывают, что Mad1 функционирует таким образом, чтобы замедлять скорость образования комплекса Mad2 - Cdc20 и, следовательно, действует как конкурентный ингибитор in vivo . Кроме 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 над Mad1. Поэтому авторы делают вывод, что невозмущенный комплекс Mad1-Mad2 не высвободит Mad2, требуя нового, пока плохо изученного механизма конформационного изменения. [2]
Рак
Несоответствия в числе хромосом (анеуплоидии) во время мейоза ответственны за такие заболевания человека, как синдром Дауна, а также часто возникают в раковых клетках. Основная функция SAC порождает гипотезу о том, что мутации SAC и особенно инактивация SAC могут быть причиной возникновения опухолей или, по крайней мере, способствовать возникновению опухолей. [3] Вопреки 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 уничтожения быстро делящихся раковых клеток. Молекулярные связи между Mad1p, SAC, апоптозом и раком до сих пор не полностью изучены. [3]
Смотрите также
Ссылки
- ^ abc Hardwick KG, Murray AW (1995). "Mad1p, фосфопротеиновый компонент контрольной точки сборки веретена у почкующихся дрожжей". Журнал клеточной биологии . 131 (3): 709– 720. doi :10.1083/jcb.131.3.709. PMC 2120625. PMID 7593191 .
- ^ abc Sironi L, Mapelli M, Knapp S, De Antoni A, Jeang KT, Musacchio A (2002). «Кристаллическая структура тетрамерного комплекса ядра Mad1–Mad2: последствия механизма связывания «ремня безопасности» для контрольной точки веретена». The EMBO Journal . 21 (10): 2496–2506 . doi :10.1093/emboj/21.10.2496. PMC 126000. PMID 12006501 .
- ^ abcdef Musacchio A, Salmon ED (май 2007). «Контрольная точка сборки веретена в пространстве и времени». Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 8 (5): 379– 93. doi :10.1038/nrm2163. PMID 17426725. S2CID 205494124.
- ^ Yu H (апрель 2006 г.). «Структурная активация Mad2 в контрольной точке митотического веретена: модель Mad2 с двумя состояниями в сравнении с моделью шаблона Mad2». J. Cell Biol . 173 (2): 153– 157. doi : 10.1083/jcb.200601172. PMC 2063805. PMID 16636141.
- ^ Бхарадвадж Р., Ю Х. (2000). «Контрольная точка веретена, анеуплоидия и рак». Онкоген . 23 (11): 2016–27 . doi :10.1038/sj.onc.1207374. PMID 15021889.
- ^ Chen RH, Shevchenko A, Mann M, Murray AW (1998). «Белок контрольной точки веретена Xmad1 привлекает Xmad2 к неприсоединенным кинетохорам». Журнал клеточной биологии . 143 (2): 283–295 . doi :10.1083/jcb.143.2.283. PMC 2132829. PMID 9786942 .
- ^ Kops GJ, Foltz DR, Cleveland DW (июнь 2004 г.). «Смертоносность человеческих раковых клеток через массовую потерю хромосом путем ингибирования митотической контрольной точки». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 101 (23): 8699– 704. Bibcode : 2004PNAS..101.8699K . doi : 10.1073/pnas.0401142101 . PMC 423258. PMID 15159543.
