Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 336
Текст из файла (страница 336)
М-циклины активируют Ссйс, стимулирующие вход в митоз в контрольной точке О, 'М. Позднее мы рассмотрим механизмы, разрушающие М циклины в се. редине митоза. В большинстве клеток четвертый класс циклинов, Сз-циклины, управляет активностью С, . Я циклинов, контролируюгцпх прохождение через Старт в позднюю О,.фазу. В дрожжевых клетках единственный белок Сгйс связывает все эти классы циклинов и запускает различные события клеточного цикла за счет замены партнеров на различных стадиях цикла.
В клетках позвоночных, с другой стороны, находится четыре Ссйс. Две взаимодействуют с О, циклинами, одна — с О, ' Я и Я циклинами и одна — с М циклинами. В этой главе мы будем называть различные комплексы циклин Ссйс просто О,-СсПс, С /Я-СсПс, Я-СсПс и М-С<Пс. В таблице 17.1 перечне. лены названия отдельных Ссйс н циклинов. Как разные комплексы циклин Ссйс запускают разные события клеточного цикла? Ответ, по крайней мере частично, заключается в том, что циклины не про сто активируют Сгйс, но и направляют их к определенным белкам мишеням. В результате каждый комплекс циклин Ссйс фосфорилирует свой набор субстратных белков. Тот же самый комплекс циклин Ссйс может также вызывать различные эффекты на различных стадиях клеточного цикла, что обьясняется, по видимому, 172. Снстеаза контропя кяеточного цикла 1635 Таблица 17.1. Основные циклины и Сба позвоночнык и почкующихся дрожжей Сбй)- ЙКТ ' Сбй) Сбй) а)-С6К О С Мл, Сбкб апЗ 6(г5-С6К Е С6(г2 С!п3, 2 5-С6К А С6М2, С611"" С!Ь5, б М-Сбк В С6К) С)ЬТ,2,3,4 'У млекопитающих трн цикднна )У (цикликы 0С 02 н РЗ) "Изначально Сг)К! у позвоночных и делящихся дрожжей называлась Сбс2, а у почкующнхся дрожжей — Сг)с2Н изменением доступности некоторых субстратов СсИс в течение цикла.
Определенные функционируюп(ие в митозе белий, например, могут стать доступными для фос форилирования только в О.. Исследование трехмерных структур ССИс и циклинов показало, что в отсут ствие циклинов активный сайт Сс))с частично закрыт частью белка, как камнем, закрывающим вход в пещеру (рис. 17.17, а). Связывание циклина приводит к смг щению этого участка и открывает активный сайт, что частично активирует фермент Сс()с (рис. 17.17, б). Полная активация комплекса циклин.Сс))с происходит, когда другая киназа, Со)с-активирующая киназа (Ссйс-Ас6уа(зп)2 Кшаве, САК), фосфо рилирует аминокислоту вблизи активного сайта Сс))с.
Это приводит к небольшой конформационной перестройке, усиливающей активность Сс))с и позволяющей киназе эффективно фосфорилировать белки мишени и, таким обраюм, запускать определенные события клеточного цикла (рис. 17.17, в). цикпин,, иесвва (фф. вктивнрующий фосфвт Сгйг активный свйт в) Рис. 17.17. Структурная основа вктиввции Сбк. Эти рисунки основаны нз полученных при помощи рентгеновской кристаллографии трехмерных структурах человеческой С6К2. Показано положение связанного АТР.
Фермент показан в трех состояниях. а) В неактивном состоянии без связанного циклинз активный сейт блокирован участком белка, носящим название Т петля (красная), б) Связывание цикл и на приводит к смещению Т-петли от активного сайта и частичной активации С612. е) Фосфорилирование С612 (ферментом САК) по остатку треонинз в Т-пегле усиливает активацию фермента зз счет изменения формы Т-петли, что улучшает способность фермента связывать свои белковые субстрзты, 1636:: Часть Ф.Внутренняя организация кплтии 17.2.3. Ингибируюзцее фосфорилирование и белки-ингибиторы Сдк (СК!) способны подавлять активность ССПс В первую очередь активность Ссйс в течение клегочиого цикла определяется повьппеиием и снижением концентрации циклииов.
Однако иа некоторых этапах цикла несколько дополнительных механизмов способствуют более тонкой регули ровке активности Ссйс. Фосфорилироваиие пары аминокислот иа верхней стенке кииазиого активно го сайта иигибирует активиость комплекса циклии Ссйс. Фосфорилироваиие этих сайтов протеиикииазой %'ее1 иигибирует активность ССПс, а дефосфорилирование фосфатазой Сс)с25 увеличивает активность Ссйс (рис. 17.18).
Позднее мы увидим, что этот регуляторный механизм особенно важен для контроля активности М Сс(к в начале митоза. цикпин ингибирующий фосфаг хиназа ууее1 фосфатаза Сбс25 акгивирующий фосфаг ньвтивный Рис. 17.18. Регуляция акгивносги Сбй ингибирующзки фосфорилирован нем. Активный комплекс циклинСок выключается, когда киназа Ууее1 фосфорилирует два близкорасположенных сайта над активным сайтом. Удаление згих фосфатов фосфатазой Сбс25 активирует комплекс циклин-СФ.
Для наглядности показан только один ингибиторный фосфаг. САК добавляет акгивирующий фосфаг, как показано на рис. 17.17. Связывание белков-иигибиторов Ссйс (Сй~ 1пЫЬ11ог Рго(е1пв, СК1) также регули руст комплексы циклии-Ссйс. Трехмерная структура комплекса циклии Ссйс-СК1 показала, что связывание СК1 приводит к зиачительиым перестройкам структуры активного сайта Ссйс, делающим его неактивным (рис. 17.19). В основном, клетки используют СК1 для управления активностью О, 5- и 5 И)с в начале клеточного цикла.
17.2.4. Система контроля клеточного цикла зависит от циклического протеолиза Если активация специфических комплексов циклии Сс(к служит движущей силой прохождения через контрольные точки Старт и О. 'М (см. рис. 17.1б), то переход от метафазы к аиафазе инициируется ие фосфорилироваиием белков, а их разрушением, ведущим к конечным стадиям клеточного деления.
17,2. Систвв(в контроля кявпзчнрттй(ийяв 1637 неактивный комплекс р27чтиклин-Сек активный комплекс кикоин-Сг>К Рис. 17.19. Ингибирование комплекса чиклин-Сг!й белком СК!. Данный рисунок основан на полученной методом рентгеновской кристаллографии трехмерной структуре человеческого комплекса циклин А-Сг>!г2, связанного с СК! р27 р27 одновременно связывает в комплексе как циклин, так и Сг>!г, нарушая активный сайгак Он также входит в Атр-связывающий сайт, еще сильнее ингибируя ферментативную активность. Ключевым регулятором перехода от метафаэы к анафазе является стимулирующий анафазу комплекс, или циклосома (Авар)шзе-Ргошо(тп>2 Соптр!ех,г'Сус!озоше, АРС,~С), представитель семейства ферментов уГ>иквитин лигаэ. Как обсуждалось в главе 3, эти ферменты используются в многочисленных клеточных процессах для стимуляции протеолитического разрушения определенных регуляторных бел ков.
Они переносят множественные копии небольшого белка убиквитина на белки мишени, что приводит к их цротеолитическому расщеплению в протеасомах. Другие убиквитин лигазы маркируют белки для других целей, помимо расщепления. АРС С катализирует убиквитинирование и разрушение двух белков. Пер вый -- это секурин, который в норме защшцает белковые мостики, удерживающие вместе сестринские хроматиды в начале митоза. Разрушение секурина при переходе от метафазы к анафазс активирует протеазу, разделяющую сестринские хроматиды и запускаюшую анафазу. Второй основной мшиенью АРС С служат Я и М.циклины. Расщепление этих циклинов инактивирует (>ольшинство Ссйс клетки (см.
рис. 17.16). В результате многочисленные белки, фосфорилированные киназами Ссйс начиная с Я фазы и до раннего митоза, дефг>сфорилируются различными присутствующими в анафазной клетке фосфатазами. Дефосфорилирование мишеней Сгйс необходимо для завершения М-фазы, включая конечные этапы митоза и процесс цитокинеза.
После активации в середине митоза АРС С остается актив ным в Ор обеспечивая период неактивности Ссйс. Когда О, Я-СсПс активируются в поздней Орфазе, АРС, 'С выключаегся, позволяя накоплению циклинов начать новый клеточный цикл. В системе контроля клеточного цикла также используется другая убиквитин лигаза, носящая название ЯСР (по названиям ее трех субьединиц). Она убиквитинирует определенные Г>елки СК1 в поздней Орфазе и спосоГ>ствует активации Б-Ссйси репликации ДНК. 1638 Часть!Ч. Внутренняя организация клетки АРС/С и ЯСГ представляют соГюй крупные мультисубъедивичвые комплексы с некоторыми родственными компонентами, ио разной регуляцией.
Активность АРС/С изменяется в течение клеточного цикла, в основном в результате изменения его связывания с активирующей субъедииицей Сдс20 во время аиафазы и Сдй1 от позднего митозадо ранней О,-фазы. Эти субъедииицы помогают АРС~'С узнавать свои белки-мишени (рис. 17.20, а). Активность 5СГ также зависит от субъедиииц, носящих название белков Г-Ъох и помогающих комплексу узнавать белки-мишени.
Однако, в отличие от активности АРС/С, активность 5СГ в клеточном цикле постоянна. Убиквитивироваиие комплексом ЯСГ контролируется фосфорилироваиием белков-мишеней, поскольку субъедииицы Г-Ъох узнают только специфически фосфорилироваииые белки (рис. 17.20, б). 17.2.5. Контроль клеточного цикла также зависит от транскрипционной регуляции В эмбриональном клеточном цикле зародыша лягушки, как обсуждалось ранее, транскрипции генов ие происходит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
