О.И. Епифанова - Лекции о клеточном цикле (1129781), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Белок р2! (не имеющий гомологии с белком р2! — продуктом гена газ) был обнаружен в разных типах клеток, в том числе, в клетках стареющих культур. Эти работы были выполнены одновременно и независимо в нескольких лабораториях США и Израиля в конце! 993 года (см. обзор: Ер1гапоча, Вгоо!сз, 1994), что вывело ученых на открытие нового класса внугриклеточных антипролиферативных регуляторов — ингибиторов циклинзависимых киназ (сус11п-берепдеп1 к!лазе !пЬ!Ь11огз, или СК(з). Ингибиторы циклин-зависимых кнназ (СЗЛа) Изучение С К(з развивается так стремительно, что позволяет уже сейчас получить довольно полное представление об их действии и сгруппировать по основным свойствам. Как следует из данных табл.
14, все СК1з позвоночных могуг быть условно объединены вдва семейства — С!р/К|р и !ЫК. Эти обозначения представляют собой сокращенные варианты одного и того же понятия — ингибитор СРК (например, С!р — СОК-нпегасбпа Таблица 14. Иигибиторы циклии-зависимых кивав (СК18) в клетках млекоиитаазшвх Прсимуьчественное связывание Некоторые свойства Название С.'ецеассря Сза/)5аГ СОК2/циклин А СОК2/циклин Е СОК4,6/циклин О 1) Продолжительность полужизни -2ч 2) Участвует в образовании тетрамерных комплексов с СГ)К/цнклинами и РС1ЧА 3) Уровень мРНК и белке возрастает в состоянии покоя и продолжает увеличиваться в течение первых часов после митогенной стимуляции клеток рг) (С!р1, Углу), Ы1) 1) Продолжительность полужизни -2ч, возрастает до 6-8 ч в состоянии покоя 2) Уровень белка значительно оозрастаст в состоянии покоя, благодаря ускорению трансляции и пост-трансляционной стабилиьзции 3) После стимуляции клеюк митогеном уровень белка немедленно спи!кается СОК2/циклин А СОК2/циклин Е СОК4,6/циклин О р27 (К!Р1) Характермзуется ткансспецифич- ностью; присутствует, в основном, в дифференцированных клетках СОК2/циклии А СОК2/циклин Е СОК4,6/цнклин 0 р57 (К!р2) 1) Белок р)6 препятствует сборке комплекса СОК4,6/циклин 0 2) Уровень р)6 низок на протяжении прерспликативного периода после мито~сннои стимуляции и возрастает на границе периодов ог/8 р!6 р!5 р18 р!9 СОК4,6/циклин 0 ргоге!я, К!р — Ыпазе )ПЬ)Ь!гогу ргоге)я, Пх)К вЂ” )г)пабе )п)1)Ь!1ог).
Обилие таких сокращений, равно как и синонимов названий отдельных ингибиторов, объясняется их быстрым параллельным изучением в разных лабораториях, что не оставляет времени для согласования терминов. Белок р21 обладает способностью взаимодействовать физически почти со всеми циклин-зависимыми киназами, входящи- ми в комплекс СРК/циклин, отдавая предпочтение СОК2 (см.
обзор: ЯЬегг, КоЬеггз, 1995). В свободном виде р2! отличается неустойчивостью вторичной и третичной структуры, но приобретает стабильную конформацию при связывании с СОК2 и другими циклин-зависимыми киназами. В его молекуле присутствуют также отдельные участки связывания с циклинами, что необходимо для подавления киназной активности комплекса С 0 К/цикл и н. Принципиально важным свойством р21 оказалось его участие в образовании тетрамерных комплексов, в состав которых, помимо СРК и циклинов, входит уже знакомый нам Б-кофактор ДНК-полимеразы — белок РСХА, являющийся одним из инициаторов репликации ДНК (рис. 57). Для связывания РСХА в молекуле р21 существуют домены, не зависимые от его взаимодействия с СРК и циклинами, что придает большую устойчивость таким комплексам и прочно блокирует вступление клеток в Я-период.
Тетрамерные комплексы могут существовать в активном (фосфорилированном) и неактивном состояниях и распадаться до димеров под влиянием митогенных стимуляторов, а также при неопластичес кой трансформации клеток (Х!опя е! а1., 1992; ЕЬапй ет а!., 1994). Белок р27 проявляет 40%-ную гомологию с белком р21.
Он взаимодействует в большей или меньцгей степени со всеми основными комплексами СРК/циклин, в зависимости от типа клеток и условий культивирования. В культуре клеток эпителия легкого, подвергнутых действию ТОР-(), р27 связывает и инактивирует комплекс СОК2/циклии Е, а в культуре макрофагов, пролиферация которых подавлена после обработки сАМР, р27 препятствует фосфорилированию комплекса СОК4/циклин Р, выступая в обоих случаях как медиатор экзогенного ингибиру- Рис.57. Образование димериых и тетрамериых комплексов между регуляториыми молекулами, определяющими прохождение клеточного цикла.
М ~~~6 сак Рис.58. Сборка комплекса СОК4/циклин Р под влиянием митогена, с последующим фосфорилированнем Ферментом САК. Π— циклин О, САК вЂ” кииаза, активирую- шая СОК, РС)ЧА-Ь— кофакторДНК-полимеразы, р16 — ингибитор циклип-зависимых кицзз. ющего сигнала. В отличие от р21, он не входит в состав тетрамерных комплексов с участием РСХА. В культуре клеток, перешедших в состояние покоя, наблюдается быстрое возрастание количества р27 (Неп8зз, Веед, 1996).
Это происходит благодаря ускоренной трансляции и многократному увеличению продолжительности жизни молекул белка, вследствие снижения активности убиквитин-зависимой протеолитической системы. Последний факт заслуживает особого внимания в плане общей оценки свойств покоящихся клеток. Как известно, скорость обновления молекул в состоянии пролиферативного покоя в целом выше, чем в пролиферирующих клетках (см.
главу И). Тем не менее, негативные эндогенные регуляторы обновляются, как мы видим, значительно медленнее, что способствует поддержанию состояния покоя. Белок р57 изучен не так подробно, как другие представители семейства С|р/К|р. Он обладаеттканеспецнфичностью, присутствуя в больших количествах в плаценте и в меньшей степени в других тканях. Представители семейства ПЧК вЂ” белок р16 (который изучен лучше других) и его гомологи выполняют функцию специфических ингибиторов комплекса СОК4,6/ циклин О, препятствуя его сборке (рис.
58) и не допуская тем самым его фосфорилирование ферментом САК (СОК-асйчазпзй блазе), Помимо этого, белку р!6, который активен только в клетках, содержащих р)зВ, принадлежит и другая роль в регуляции клеточного цикла. Его уровень резко возрастает с началом 5- периода, что обеспечивает снижение активности комплексов СОК4,6/циклнн О и препятствует избыточному фосфорилированию рВВ, когда клетка уже завершила период О, (регуляция по принципу отрицательной обратной связи), Открытие ингибиторов циклин-зависимых киназ позволило внести ясность во многие нерешенные вопросы регуляции размножения клеток. СК!з обнаружены в большом количестве в сгареюших культурах клеток, причем происходит поэтапное включение разных ингибиторов с увеличением числа пассажей (А!согга ет а1., 1996).
Индукция СК1з или близких гомологов наблюдается при метаморфозе насекомых, она предшествует установлению соматического клеточного цикла в эмбриональном развитии лягушки, а также играет определяющую роль в процессе специализации тканей, предваряя терминальнуюдифференцировку. Уже сейчас предпринимаются попытки использовать СК!здля биотерапии опухолей (в том числе, заместительной генной терапии), однако это — предмет будущих исследований.
Существует ли связь между СК1з и короткоживущими белками-репрессорами, выявляемыми в опытах по слиянию клеток? На этот вопрос пока нет определенного ответа, однако наблюдаемые различия в действии СК1з на основные компоненты позитивной регуляции клеточного цикла — комплексы СРК/ циклины, а также флюктуации их внугриклеточного уровня после сти мул я ци и (ем. табл. ! 4), позволяют предполагать совместное участие ингибиторов циклин-зависимых киназ в подавлении синтеза ДН К в ядрах пролиферируюших клеток в гетерокарионах с покоящимися клетками.
Общие принципы регуляции клеточного цикла На основании всего вышеизложенного можно сделать некоторые обобщения относительно регуляции клеточного цикла у эукариотов. Прежде всего, наблюдается участие близких по структуре молекул — циклин-зависимых киназ и их ингибиторов — в прохождении клетками различных контрольных пунктов (спескро(п1а) клеточного цикла, определяющих последовательность его событий (см.
обзоры: )чцгзе, 1994; ЕПедйе, 1996; )Чазщуг)з, 1996). При этом регуляторные молекулы могут образовывать димерные и тетрамерные комплексы, распадающиеся по мере необходимости. Процесс активации — инактивации регуляторных молекул обеспечивается многочисленными реакциями фосфорилирования — дефосфорилирования, протекающими по принципу обратной связи, а также убиквитин-зависимым протеолизом молекул, завершивших свою функцию в том или ином пункте клеточного цикла (К1пя ег а1., 1996), Такая система регулирования препятствует осуществлению более поздних событий клеточного цикла, если предыдущие еше не закончены, и делает невозможным движение процессов в обратном направлении. Сходство регуляторных молекул и образуемых ими комплексов на разных этапах клеточного цикла не означает их тождественности. В противном случае клетка не могла бы «помнить», в какой точке цикла она находится.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
