Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 339
Текст из файла (страница 339)
Когезия сестринских хроматид также обеспечивается, по крайней мере частично, катенацией (сцеплением) ДНК вЂ” переплетением сестринских молекул ДНК, происходящим, когда две репликационные вилки встречаются во время синтеза ДНК. Фермент топоизомераза П постепенно расплетает катенированные сестринские ДНК )б46 Часть))<<Внутренняя организациякявтия молекула Зглс шарнир АТРазный домен в) сестринские хроматиды в) 20 нм Рис. 17.24. Когезин. Когезин-зто белковый комплекс, состоящий из четырех субъединиц.
Две субъединицы 5гпс1 и 5пкз представляют собой суперспирали, образованные двумя скрученными спиралями, несущие на одном конце АТРазный домен; вместе они образуют показанную крупную Н-образную структуру. Две дополнительные субъединицы 5сс1 и 5ссз связывают АТРазные головные домены с образованием кольцевой структуры, которая, по-видимому, окружает сестринские хроматиды. между Я фазой и ранним мит<хюм путем разрезания одной молекулы ДНК, п)ютягивания второй молекулы через разрыв и сшивания расщепленной ДНК (см. рис. 5.23).
После топз как катенация снята, когезия сестринских хроматид зависит только от когезиновых комплексов. Потеря когезии при переходе от метафазы к анафазе, таким образом, зависит в основном от нарушения этих комплексов, как мы обсудим позднее. Удвоение хромосом в 5 фазе пре<)ставляегп собои точное коггирование моле кулы ДНК каждои хромосомы и дуплика цию связанных с ДИК белков хро.катина, управляющих различными асггектами функционированггя ДНК. Удвоение ДНК запускается активацией 5 Сд)г, которые активируют белкгг, расплетающие ДНК и инициирующие ее реиликаг(икг в сайтах, носящих название точек начала (ориджинов) репликации.
После активации ориджина в 5.фазе 5 С<й также ингибируют белки, необходимые для повторной инициации реиликации ДНК в ориджине. Таким образом, каждая точка начала реиликации срабатывает в 5 фазе только один ра.з и не .чожет быть повторно использована до следую щего клеточного цикла. 17.4. МИТОЗ После завершения Я фазы и перехода через 0 клетка претерпевает значительные изменения в М фазе. Все начинается с митоза, во время которого сестринские хроматиды разделяются и распределяются (расходятся) по двум идентичным дочерним ядрам, каждое из которых несет копию г.нома. Митоз по наблюдаемому в микроскоп поведению хромосом традиционно подразделяют на пять стадий: ирофазу, ирометафазу, метафазу, анафазу и пгелофазу. После завершения 17.4.
Митоз 1647 митоза второе основное событие М-фазы — цитокинез — разделяет клетку на две половины, несущие идентичные ядра. В приложении 17.! представлены основные события М-фазы. С точки зрения регуляции митоз можно подразделить на две основные части, каждая из которых управляется разными компонентами системы контроля клеточного цикла. Сначала резкое увеличение активности М-Сс1к в контрольной точке 0 /М запускает собьпия раннего митоза (профазу, прометафазу и метафазу). Во время этого периода М-Сс)к и несколько других митотических протеинкиназ фосфорилируют разнообразные белки, что приводит к сборке веретена деления и его прикреплению к сестринским хроматидам.
Вторая основная стадия митоза начинается с перехода от метафазы к анафазе, когда АРС 'С запускает разрушение секурина, высвобождаюгцее расщепляющую когезин протеазу и, следовательно, инициирующее расхождение сестринских хроматид. АРСАС также запускает разрушение циклинов, приводящее к инактивации Сс1к и дефосфорилированию мишеней Ссйс, что необходимо для протекания событий поздней М-фазы, включая завершение анафазы, разборку веретена деления и разделения клетки посредством цитокинеза. В данном разделе мы опишем ключевые механические события митоза и то, как М-Ссйс и АРС,'С управляют ими.
17.4.1. М-СсИс управляет вхождением в митоз Одно из наиболее удивительных свойств контроля клеточного цикла — единственная протеинкиназа, М-Сок — вызывает практически все разнообразные и сложные перестройки клетки, происходящие на ранних стадиях митоза. По меньшей мере М-Сс1к должна инициировать сборку веретена деления и обеспечить прикрепление пар сестринских хромосом к противоположным полюсам веретена. Она также запускает конденсацию хромосом — крупномасштабную перестройку переплетенных сестринских хроматид с образованием компактных, палочковидпых структур. В животных клетках М-Ссйс также способствует разрушению ядерной оболочки и перестройке актинового цитоскелета и аппарата Гольджи.
Считается, что каждый из этих процессов запускается, когда М-Сс1к фосфорилирует определенные белки, участвующие в конкретном процессе, но большинство этих белков еще предстоит идентифицировать. Не только М-Сс)к фосфорилирует ключевые белки, участвующие в раннем митозе. Два дополнительных семейства протеинкиназ, Ро!о-подобные киназы и Аигога-киназы, также вносят важный вклад в контроль ранних событий митоза.
Ро1о-подобная киназа РПс, например, необходима для нормальной сборки биполярного веретена деления, поскольку она фосфорилирует белки, участвующие в разделении полюсов веретена в раннем митозе. Апгога-киназа Апгога-А также способствует контролю белков, управляющих сборкой и устойчивостью веретена, как мы обсудим позднее. Активация Ро1о-подобных кивач и Апгога-киназ зависит от активности М-Сс!к, но механизмы активации не до конца понятны. 17.4.2. В начале митоза дефосфорилирование активирует М-СсИс Активация М-Ссйс начинается с накопления М-циклина (или циклина В в клетках позвоночных; см.
таблицу 17.1). В эмбриональных клеточных циклах синтез М-циклина постоянен на протяжении всего цикла, и накопление М-циклина является 1650::: Часть П(;,Внуурвнння озрсаниЗвция.кбайте результатом высокой устойчивости белка в интерфазе. Однако в большинстве типов клеток синтез М циклина возрастает во время С и М, в основном за счет усиления транскрипции гена М-циклина. Повышение концентрации М циклина приводит к соответствующему накоплению М.Ссйс (комплекса Ссйс1 и М циклина) по мере приближения клетки к митозу. Несмотря на то что в этих комплексах Ссйс фосфорилирована в активном сайте упоминавшейся ранее Сс(к активируюшей киназой (САК), протеинкиназа тттгее1 удерживает ее в неактивном состоянии посредством ингибируюшего фосфорилирования по двум соседним сайтам (см.
рис. 17.18). Таким образом, к тому моменту, как клетка достигает конца С, она содержит большое количество М Ссйс, готового к работе, но подавленного фосфатами, блокирующими активный сайт киназы. Что же тогда запускает активацию запасов М Ссйс7 Ключевым событием является активация протеинфосфатазы Сс1с25, удаиющей ингибиторные фосфаты с М Ссйс (рис. 17.25). В то же время подавляется ингибиторная активность Ъ'ее1, что также обеспечивает усиление активности М Ссйс. Механизмы, активируюшие Сс1с25 (и подавляющие тттгее1) в раннем митозе, малопонятны. Одно из прелпо ложений заключается в том, что активные в С 5 Сс1к и ранняя фосфатаза стимулируют Сс1с25.
ингибиторный фосфат сок- активирующая М "цикпин Ъ: ~Ъ сом Ивакпгагазй фосфат ',а,втнв~"'ььчй активирующий . М=айй О,„М.-ОДК - М-:Оба ингибирующая киназа Рис. 17.25. Активация М-Ссйс Спк1 связывается с М-циклином по мере увеличения его концентрации. Образующийся комплекс М-Сок фосфорилируется по активному сайту Ссйьактиаирующей киназой (САК) и по паре ингибиторнык сайтов киназой УУее1. Затем такой неактивный комплекс М-Сгйг активируется в конце бпфазы фосфатазой Сдс25.
Сос25 стимулируется комплексом М-сдМ, что приводит к формированию положительной обратной связи. Эта связь усиливается благодаря способности М-Сгйг ингибировать УУее1. Примечательно, что Сс1с25 также может активироваться, по крайней мере частично, своей мишенькт М Ссйс. Также М Ссйс может ингибировать ингибиторную киназу ттгее1. Способность М Сс(к активировать собственный активатор (Сс1с25) и ингибировать ингибитор ('тттгее1) указывает на то, что в активации М-Ссйс в митозе участвуют петли положительных обратных связей (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
