Whi5

G1-специфический транскрипционный репрессор WHI5
Идентификаторы
ОрганизмСахаромицеты S288C
СимволWHI5
Энтрез854249
RefSeq (Прот)NP_014726.1
UniProtQ12416
Другие данные
хромосомаXV: 0,48 - 0,48 Мб
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Whi5 является регулятором транскрипции в почкующихся дрожжах, особенно в фазе G1 . [1] Он играет важную роль в контроле размера клеток в фазе G1, аналогично белку ретинобластомы (Rb) у человека, хотя у них нет сходства в последовательности. [2] Whi5 является ингибитором SBF (фактор связывания SCB), который участвует в транскрипции генов, специфичных для G1. Cln3 способствует диссоциации Whi5 от SBF, и его диссоциация приводит к транскрипции генов, необходимых для входа в фазу S. [ 3]

Роли в прогрессировании клеточного цикла

Краткий очерк сети взаимодействия Whi5

Whi5 играет важную роль в начальной контрольной точке (контрольная точка G1/S), которая будет иметь ответ «все или нет», который позволяет клеткам перейти в фазу G1 , если только внутренние условия и внешняя среда подходят для входа в клеточный цикл. Например, если клетка голодает или наблюдается истощение питательных веществ, она остановит продвижение в клеточный цикл и войдет в фазу G0. Как только начальная контрольная точка (контрольная точка G1/S) будет достигнута, клетка войдет в фазу S и инициирует репликацию ДНК . В частности, Whi5 будет ингибировать SBF в ранней G1 и, следовательно, ингибировать синтез Cln1 и ​​Cln2. В поздней G1 активность Whi5 ингибируется фосфорилированием Cln1/2-Cdk, таким образом, снимая ингибирование SBF и нижестоящих генов. [4]

Гены, контролируемые Whi5 и SBF

SBF (факторы связывания SCB) — это факторы транскрипции, которые связываются с промоторными областями SCB, которые контролируют экспрессию специфичных для G1 белков и сигнализируют о переходе из фазы G1 в фазу S. [1] SBF — это гетеродимеры , которые содержат ДНК-связывающую единицу (Swi4) и регуляторную субъединицу (Swi6). [3] Таким образом, активация SBF приведет к транскрипции генов, специфичных для G1. Гипофосфорилированный Whi5 стабильно связан с промоторами SCB через SBF в ранней фазе G1 и подавляет нисходящую транскрипцию. В поздней фазе G1 Whi5 будет гиперфосфорилирован комплексом Cln1/2-Cdk, что приведет к диссоциации Whi5 с SBF и экспорту Whi5 из нуклеазы, [4] снимая транскрипционное ингибирование и переходя в переход G1/S.

Как только Whi5 отделяется от генов, контролируемых SBF, это приводит к транскрипции множества генов, связанных с клеточным циклом, которые позволяют клетке войти в фазу S. Эти гены включают циклины G1/S и S, которые имеют решающее значение для начала фазы S. [1] Гены, контролируемые SBF, также важны для почкования и для биосинтеза мембраны и клеточной стенки. Таким образом, Whi5 является важным регулятором для конечных событий клеточного цикла. [5]

фосфорилирование Whi5

Whi5 содержит в общей сложности 19 фосфорилирований, семь из которых способствуют гипофосфорилированию во время ранней фазы G1 [4] , а четыре сайта облегчают высвобождение Whi5 из комплекса SBF при фосфорилировании, тем самым активируя переход G1/S. [6]

Cln1/2-Cdk1 способствует диссоциации Whi5 от SBF через ингибирующее гиперфосфорилирование . [4] Считается, что Cdc28 CDK также участвует в этом процессе, [3] который активируется Cln1, Cln2 и Cln3. После активации ассоциация Whi5 и его диссоциация от SBF приведут к переходу G1/S. Подобно белку Rb , Whi5 фосфорилируется в различных участках во время G1, но только определенные фосфорные остатки будут способствовать переходу из G1 в S фазу. [3]

Кроме того, де Брюин объясняет, что фосфорилирование Whi5 определяет время SBF-зависимой транскрипционной активации и прогрессирования клеточного цикла. Например, в мутанте cln3Δ и whi5Δ клетки войдут в S-фазу раньше, поскольку отсутствие whi5 обходит необходимость активации Cln3. Следовательно, в клетке cln3Δ и whi5Δ время прогрессирования клеточного цикла не регулируется ингибирующим фосфорилированием Cln3/Cdk1 и другими циклинами, что приводит к меньшему размеру клетки. Таким образом, Cln3/Cdk1 важен для диссоциации Whi5 и времени, когда он должен диссоциировать. [3] Whi5 сам по себе не может определить правильное время для событий клеточного цикла, но он влияет на начало перехода. [7]

Whi5 также меняет свою локализацию в зависимости от уровней фосфорилирования. [7] В поздней фазе G1, когда Cln1/2-CDK активируется и фосфорилирует CDK-зависимый сайт на Whi5, он не только вызывает диссоциацию Whi5 от SBF, но и облегчает экспорт Whi5 из ядра. [4] Whi5 повторно входит в ядро ​​в позднем митозе, когда активность CDK снижается, а CDK-зависимые сайты на Whi5 становятся нефосфорилированными.

Разбавление Whi5 и контроль размера клеток

Рост клеток является фактором, который запускает переход G1/S. Одним из молекулярных механизмов, которые могут регулировать рост клеток, является разбавление определенных регуляторов клеточного цикла, количество которых будет оставаться постоянным при увеличении объема клетки. [2] Whi5 регулирует размер клетки путем своего разбавления: количество Whi5 практически постоянно в течение фазы G1 по мере увеличения объема клетки. [8] Один из ингибиторов Whi5, Cln3, будет оставаться постоянным в концентрации при росте клеток, что приведет к снятию ингибирования нижестоящих генов, когда концентрация Whi5 опустится ниже порога ингибирования.

Кроме того, Whi5 синтезируется в зависимости от размера в фазах S/G2/M: когда рождаются дочерние клетки, маленькая клетка имеет тенденцию иметь высокую концентрацию Whi5, что удерживает клетку в ранней фазе G1. По мере увеличения размера клетки предварительное количество Whi5 будет разбавляться в большем объеме цитозоля, а постоянная концентрация Cln3 будет больше, чем концентрация ингибитора Whi5. Таким образом, концентрация Whi5 и Cln3 может объяснить, почему существуют стандарты времени для того, когда клетка войдет в фазу S. [8] Таким образом, ингибитор Whi5 и его координация с Cln3 являются критическими белками, которые контролируют размер клетки.

Сходства между Whi5 и Rb

Несмотря на отсутствие сходства последовательностей и структурной гомологии, белки Whi5 и Rb по-прежнему имеют ряд схожих функций. [9] Наиболее существенным сходством должна быть их роль в контроле размера G1. Оба белка Whi5 и Rb действуют как ингибиторы в переходе G1/S. Количество обоих белков будет разбавляться ростом клеток по мере прогрессирования G1, что, в свою очередь, вызовет переход G1/S после достижения порога ингибирования. [2] [8]

Эти два белка также имеют сходство в прогрессировании фосфорилирования. И Whi5, и Rb изначально сохраняют низкий уровень фосфорилирования в течение раннего G1 (для Rb он изначально будет монофосфорилированным, как сообщалось; [10] для Whi5 он будет гипофосфорилированным). После принятия решения G1 активность Cdk увеличивается, и оба белка будут гиперфосфорилированы [4] [10] и снимут свое ингибирование.

Ссылки

  1. ^ abc Morgan D (2007). Клеточный цикл: принципы управления . Oxford: New Science Press. ISBN 978-0-19-920610-0.
  2. ^ abc Zatulovskiy E, Zhang S, Berenson DF, Topacio BR, Skotheim JM (июль 2020 г.). «Рост клеток разбавляет ингибитор клеточного цикла Rb, чтобы вызвать деление клеток». Science . 369 (6502): 466– 471. Bibcode :2020Sci...369..466Z. doi :10.1126/science.aaz6213. PMC 7489475 . PMID  32703881. 
  3. ^ abcde de Bruin RA, McDonald WH, Kalashnikova TI, Yates J, Wittenberg C (июнь 2004 г.). "Cln3 активирует специфичную для G1 транскрипцию посредством фосфорилирования связанного с SBF репрессора Whi5". Cell . 117 (7): 887– 898. doi : 10.1016/j.cell.2004.05.025 . PMID  15210110.
  4. ^ abcdef Xiao J, Turner JJ, Kõivomägi M, Skotheim JM (июнь 2024 г.). «Динамика гипо- и гиперфосфорилирования Whi5 контролирует вход и прогрессирование клеточного цикла». Current Biology . 34 (11): 2434–2447.e5. Bibcode :2024CBio...34.2434X. doi :10.1016/j.cub.2024.04.052. PMC  11247822. PMID  38749424.
  5. ^ Iyer VR, Horak CE, Scafe CS, Botstein D, Snyder M, Brown PO (январь 2001 г.). «Геномные сайты связывания факторов транскрипции клеточного цикла дрожжей SBF и MBF». Nature . 409 (6819): 533– 538. Bibcode :2001Natur.409..533I. doi :10.1038/35054095. PMID  11206552.
  6. ^ Palumbo P, Vanoni M, Cusimano V, Busti S, Marano F, Manes C и др. (апрель 2016 г.). «Фосфорилирование Whi5, встроенное в сеть G1/S, динамически контролирует критический размер и судьбу клетки». Nature Communications . 7 : 11372. doi :10.1038/ncomms11372. PMC 4843020 . PMID  27094800. 
  7. ^ ab Costanzo M, Nishikawa JL, Tang X, Millman JS, Schub O, Breitkreuz K и др. (июнь 2004 г.). «Активность CDK противодействует Whi5, ингибитору транскрипции G1/S у дрожжей». Cell . 117 (7): 899– 913. doi : 10.1016/j.cell.2004.05.024 . PMID  15210111.
  8. ^ abc Schmoller KM, Turner JJ, Kõivomägi M, Skotheim JM (октябрь 2015 г.). «Разбавление ингибитора клеточного цикла Whi5 контролирует размер клеток почкующихся дрожжей». Nature . 526 (7572): 268– 272. Bibcode :2015Natur.526..268S. doi :10.1038/nature14908. PMC 4600446 . PMID  26390151. 
  9. ^ Hasan MM, Brocca S, Sacco E, Spinelli M, Papaleo E, Lambrughi M и др. (2014-01-21). "Сравнительное исследование Whi5 и белков ретинобластомы: от анализа последовательности и структуры до внутриклеточных сетей". Frontiers in Physiology . 4 : 315. doi : 10.3389/fphys.2013.00315 . PMC 3897220. PMID  24478706 . 
  10. ^ ab Narasimha AM, Kaulich M, Shapiro GS, Choi YJ, Sicinski P, Dowdy SF (июнь 2014 г.). "Циклин D активирует супрессор опухолей Rb путем монофосфорилирования". eLife . 3 : e02872. doi : 10.7554/eLife.02872 . PMC 4076869 . PMID  24876129. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Whi5&oldid=1263664784"