stringtranslate.com

комплекс СКФ

(a) SCF содержит три основные субъединицы — белок RING Rbx1, куллин Cul1 и Skp1. Rbx1 связывает конъюгат E2–убиквитин. Целевой белок связывается с белком F-box, который связан с ядром фермента посредством взаимодействий с субъединицей Skp1. После связывания целевого белка с белком F-box убиквитин переносится из E2 и прикрепляется через пептидную связь к боковой цепи лизина в целевом белке. (b) Составная модельная структура для человеческого SCF, полученная из рентгеновских структур человеческого комплекса Rbx1–Cul1–Skp1–Skp2 и фермента E2 Ubc7. Целевой белок (здесь не показан) взаимодействует с белком F-box Skp2, который тем самым позиционирует субстрат для убиквитинирования ферментом E2. Убиквитин не показан в этой модели, но в начале реакции он будет связан с ферментом E2 в активном центре цистеина, показанном синим цветом. (Адаптировано из Zheng, N. et al.: Nature 2002, 416:703–709.) (PDB 1fbv, 1ldk, 1fqr)

Skp, Cullin, F-box содержащий комплекс (или комплекс SCF ) представляет собой многобелковый комплекс E3 убиквитинлигазы , который катализирует убиквитинирование белков, предназначенных для протеасомной деградации 26S. [1] Наряду с комплексом, способствующим анафазе , [2] SCF играет важную роль в убиквитинировании белков, участвующих в клеточном цикле. Комплекс SCF также помечает различные другие клеточные белки для разрушения. [3]

Основные компоненты

SCF содержит вариабельный белок F-box и три основные субъединицы:

Открытие

Первый намек, который привел к открытию комплекса SCF, пришел из генетических скринингов Saccharomyces cerevisiae , также известных как почкующиеся дрожжи. Мутанты термочувствительного цикла деления клеток (Cdc) — такие как Cdc4, Cdc34 и Cdc53 [6] — были остановлены в G1 с нереплицированной ДНК и множественными удлиненными почками. [7] Фенотип был приписан неспособности деградировать Sic1, ингибитор комплексов S циклин-CDK. [6] Эти результаты показали, что протеолиз важен при переходе G1/S.

Далее, биохимические исследования показали, что Cdc34 является ферментом E2, который физически взаимодействует с комплексом убиквитинлигазы E3, содержащим Skp1, Cdc4 и несколько других белков. [6] Было обнаружено, что известные партнеры по связыванию Skp1, в частности Skp2, Cyclin F и Cdc4, разделяют мотив из приблизительно 40 остатков, который был назван мотивом F-box. Гипотеза F-box [8] , которая последовала за этими открытиями, предполагала, что белки F-box привлекают субстраты, предназначенные для деградации, и что Skp1 связывает белок F-box с основным комплексом убиквитинирования.

Последующие генетические исследования Caenorhabditis elegans внесли свой вклад в выяснение других компонентов комплекса SCF. [8]

Регуляция клеточного цикла

Эукариотический клеточный цикл [9] регулируется посредством синтеза, деградации, связывающих взаимодействий, посттрансляционных модификаций регуляторных белков. Из этих регуляторных белков две убиквитинлигазы имеют решающее значение для прохождения контрольных точек клеточного цикла. Анафазно-стимулирующий комплекс (APC) контролирует переход метафаза-анафаза, в то время как комплекс SCF контролирует переходы G1/S и G2/M. В частности, было показано, что SCF регулирует расщепление центриолей от поздней телофазы до перехода G1/S. [1]

Активность SCF в значительной степени регулируется посттрансляционными модификациями. Например, убиквитин-опосредованная автокаталитическая деградация FBP является механизмом снижения активности SCF.

Хорошо охарактеризованные субстраты клеточного цикла комплексов SCF включают:

Существует около семидесяти человеческих FBP, некоторые из которых участвуют в контроле клеточного цикла как компонент комплексов SCF. [10]

Skp2 — это FBP, который связывает CKI, такие как p27 Kip1 и p21. [11] Skp2 связывает p27 Kip1 только при выполнении двух условий: p27 Kip1 фосфорилируется E/A/CKD2 и связывается с Cks1. В результате связывания Skp2 p27 Kip1 убиквитинируется и подвергается деградации в позднем G1 и раннем S. [4] SCF-Skp2 также нацеливается на p130 для деградации в зависимости от фосфорилирования.

Белок, содержащий повтор бета-трансдуцина (βTRCP), представляет собой FBP, который воздействует на emi1 — ингибитор APC/C-Cdh1 — и wee1 для деградации во время раннего митоза. [2] βTRCP распознает эти субстраты после того, как они фосфорилируются Polo-подобной киназой 1 или циклином B-CDK1.

Fbw7, который является человеческим гомологом cdc4 в дрожжах, является FBP, нацеленным на Cyclin E, Myc, Notch и c-Jun для деградации. [4] Fbw7 стабилен на протяжении всего клеточного цикла [12] и локализуется в ядре из-за наличия последовательности ядерной локализации (NLS). [13] SCF-Fbw7 нацелен на Sic1 — когда фосфорилируются по крайней мере шесть из девяти возможных участков — и Swi5 для деградации. [14] Поскольку Sic1 обычно предотвращает преждевременный вход в S-фазу путем ингибирования Cyclin B-CDK1, нацеливание на Sic1 для деградации способствует входу в S-фазу. Известно, что Fbw7 является гапло-недостаточным геном-супрессором опухолей, вовлеченным в несколько спорадических карцином, для которых одного мутантного аллеля достаточно, чтобы нарушить фенотип дикого типа. [15]

Fbxo4 — еще один супрессор опухолей FBP, который участвует в развитии карцином у человека. SCF-fbxo4 играет роль в контроле клеточного цикла, направляя циклин D1 на деградацию. [4]

Циклин F — это FBP, связанный с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) и лобно-височной деменцией (ЛВД). [16] [17] Мутации, которые препятствуют фосфорилированию циклина F, изменяют активность SCF-циклина F, что, вероятно, влияет на последующие процессы, связанные с дегенерацией нейронов при БАС и ЛВД. [17] Обычно циклин F нацелен на E2f1 для деградации.

Рак

В последнее время комплексы SCF стали привлекательной мишенью для противораковых препаратов из-за их повышенной регуляции при некоторых видах рака у человека и их биохимически отличных активных участков. [18] Хотя многие из вышеупомянутых FBP были вовлечены в рак, цитотоксичность была ограничивающим фактором при разработке лекарств. [19]

Антисмысловые олигонуклеотиды и siRNA, нацеленные на Skp2, находятся в стадии разработки лекарств. Предварительные исследования показали, что подавление Skp2 может подавлять рост меланом, клеток рака легких, клеток рака ротовой полости и клеток глиобластомы . [19]

Было показано, что siRNA, нацеленные на βTRCP, повышают чувствительность клеток рака молочной железы и клеток рака шейки матки к существующим химиотерапиям. [19]

Сигнализация фитогормонов

Растительный гормон ауксин связывает Tir1 (реакция ингибитора транспорта 1). Tir1 — это белок F-box сигнализации ауксина (AFB), который действует как рецептор ауксина. Связанный с ауксином Tir1 стимулирует связывание SCF-Tir1 с репрессором AUX/IAA. Последующая деградация репрессора приводит к активации генов AUX/IAA (т.е. генов, реагирующих на ауксин). [20]

Растительный гормон жасмонат связывает Coi1, FBP. Затем SCF-Coi1 связывает фактор транскрипции JAZ и нацеливает его на деградацию. Деградация фактора транскрипции JAZ позволяет транскрипцию генов, реагирующих на жасмонат. [21]

Ссылки

  1. ^ abc Ou, Young; Rattner, JB (2004), «Центросома в высших организмах: структура, состав и дупликация», International Review of Cytology , 238 , Elsevier: 119–182, doi :10.1016/s0074-7696(04)38003-4, ISBN 978-0-12-364642-2, PMID  15364198
  2. ^ abcde Фишер, Мартин; Данг, Чи В.; ДеКаприо, Джеймс А. (2018), «Контроль деления клеток», Гематология , Elsevier, стр. 176–185, doi :10.1016/b978-0-323-35762-3.00017-2, ISBN 978-0-323-35762-3
  3. ^ Морган, Дэвид «Деградация белков в контроле клеточного цикла», Клеточный цикл; Принципы контроля 2007
  4. ^ abcd Молекулярная основа рака. Elsevier. 2008. doi :10.1016/b978-1-4160-3703-3.x5001-7. ISBN 978-1-4160-3703-3.
  5. ^ Хегде, Ашок Н. (2010), «Убиквитин-зависимая деградация белка», Comprehensive Natural Products II , Elsevier, стр. 699–752, doi :10.1016/b978-008045382-8.00697-3, ISBN 978-0-08-045382-8, получено 2019-12-01
  6. ^ abc Patton, E (1998-06-01). "Комбинаторный контроль в убиквитин-зависимом протеолизе: не отбрасывайте гипотезу F-box". Trends in Genetics . 14 (6): 236–243. doi :10.1016/s0168-9525(98)01473-5. ISSN  0168-9525. PMID  9635407.
  7. ^ Schwob, E (1994-10-21). "Ингибитор циклинкиназы B-типа p40SIC1 контролирует переход G1 в S у S. cerevisiae". Cell . 79 (2): 233–244. doi :10.1016/0092-8674(94)90193-7. ISSN  0092-8674. PMID  7954792. S2CID  34939988.
  8. ^ аб Виллемс, Эндрю Р.; Шваб, Майкл; Тайерс, Майк (ноябрь 2004 г.). «Путеводитель по убиквитинлигазам куллина: SCF и его родственники». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1695 (1–3): 133–170. дои : 10.1016/j.bbamcr.2004.09.027 . ISSN  0167-4889. ПМИД  15571813.
  9. ^ Vodermaier, Hartmut C. (сентябрь 2004 г.). «APC/C и SCF: контролируют друг друга и клеточный цикл». Current Biology . 14 (18): R787–R796. doi : 10.1016/j.cub.2004.09.020 . ISSN  0960-9822. PMID  15380093.
  10. ^ Lambrus, Bramwell G.; Moyer, Tyler C.; Holland, Andrew J. (2017-08-31). «Применение системы деградации, индуцируемой ауксином (AID), для быстрого истощения белка в клетках млекопитающих». doi : 10.1101/182840 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ Фрескас, Дэвид; Пагано, Мишель (июнь 2008 г.). «Нерегулируемый протеолиз белками F-box SKP2 и β-TrCP: склоняя чашу весов рака». Nature Reviews Cancer . 8 (6): 438–449. doi :10.1038/nrc2396. ISSN  1474-175X. PMC 2711846 . PMID  18500245. 
  12. ^ Mathias, Neal; Steussy, C. Nic; Goebl, Mark G. (1998-02-13). «Необходимый домен в Cdc34p для связывания с комплексом, содержащим Cdc4p и Cdc53p в Saccharomyces cerevisiae». Журнал биологической химии . 273 (7): 4040–4045. doi : 10.1074/jbc.273.7.4040 . ISSN  0021-9258. PMID  9461595.
  13. ^ Блондель, М. (2000-11-15). «Ядерно-специфическая деградация Far1 контролируется локализацией белка F-box Cdc4». Журнал EMBO . 19 (22): 6085–6097. doi :10.1093/emboj/19.22.6085. ISSN  1460-2075. PMC 305831. PMID 11080155  . 
  14. ^ Киши, Т.; Икеда, А.; Кояма, Н.; Фукада, Дж.; Нагао, Р. (2008-09-11). «Усовершенствованная двухгибридная система показывает, что зависимая от SCFCdc4 деградация Swi5 способствует регуляторному механизму входа в S-фазу». Труды Национальной академии наук . 105 (38): 14497–14502. Bibcode : 2008PNAS..10514497K. doi : 10.1073/pnas.0806253105 . ISSN  0027-8424. PMC 2567208. PMID 18787112  . 
  15. ^ Калхун, Эрик С.; Джонс, Джесса Б.; Ашфак, Рахила; Адсай, Волкан; Бейкер, Сюзанна Дж.; Валентайн, Вирджиния; Хемпен, Паула М.; Хильгерс, Вернер; Йео, Чарльз Дж.; Хрубан, Ральф Х.; Керн, Скотт Э. (октябрь 2003 г.). «Мутации BRAF и FBXW7 (CDC4, FBW7, AGO, SEL10) в различных подгруппах рака поджелудочной железы». Американский журнал патологии . 163 (4): 1255–1260. дои : 10.1016/s0002-9440(10)63485-2. ISSN  0002-9440. ПМК 1868306 . ПМИД  14507635. 
  16. ^ Ю, Юцзяо; Накагава, Тадаси; Морохоши, Аканэ; Накагава, Макико; Исида, Норико; Сузуки, Наоки; Аоки, Масаси; Накаяма, Кейко (30 сентября 2019 г.). «Патогенные мутации в гене БАС CCNF вызывают неправильную цитоплазматическую локализацию циклина F и повышенную активность АТФазы VCP». Молекулярная генетика человека . 28 (20): 3486–3497. дои : 10.1093/hmg/ddz119 . ISSN  0964-6906. ПМИД  31577344.
  17. ^ Аб Ли, Альберт; Рейнер, Стефани Л.; Де Лука, Алана; Гви, Серен С.Л.; Морш, Марко; Сундамурти, Винод; Шахейдари, Хамиде; Раганин, Одри; Ши, Бинъян; Ян, Шу; Уильямс, Келли Л. (октябрь 2017 г.). «Фосфорилирование казеинкиназы II циклина F по серину 621 регулирует лигазную активность Lys48-убиквитилирования E3 комплекса SCF (циклин F)». Открытая биология . 7 (10): 170058. doi :10.1098/rsob.170058. ISSN  2046-2441. ПМК 5666078 . ПМИД  29021214. 
  18. ^ Скаар, Джеффри Р.; Паган, Джулия К.; Пагано, Мишель (декабрь 2014 г.). «Терапия, нацеленная на SCF-убиквитинлигазу». Nature Reviews Drug Discovery . 13 (12): 889–903. doi : 10.1038/nrd4432. ISSN  1474-1776. PMC 4410837. PMID  25394868 . 
  19. ^ abc Sun, L. Jia и Y. (28.02.2011). "SCF E3 Ubiquitin Ligases as Anticancer Targets". Current Cancer Drug Targets . 11 (3): 347–356. doi :10.2174/156800911794519734. PMC 3323109. PMID  21247385 . 
  20. ^ Дхармасири, Нихал; Дхармасири, Санетра; Эстель, Марк (май 2005 г.). «Белок F-box TIR1 является рецептором ауксина». Nature . 435 (7041): 441–445. Bibcode :2005Natur.435..441D. doi :10.1038/nature03543. ISSN  0028-0836. PMID  15917797. S2CID  4428049.
  21. ^ Devoto, Alessandra; Nieto-Rostro, Manuela; Xie, Daoxin; Ellis, Christine; Harmston, Rebecca; Patrick, Elaine; Davis, Jackie; Sherratt, Leigh; Coleman, Mark; Turner, John G. (ноябрь 2002 г.). "COI1 связывает сигнализацию жасмоната и фертильность с комплексом убиквитин-лигазы SCF у Arabidopsis". The Plant Journal . 32 (4): 457–466. doi :10.1046/j.1365-313x.2002.01432.x. ISSN  0960-7412. PMID  12445118.