stringtranslate.com

Циклин В1

G2/митотически-специфический циклин-B1 — это белок , который у людей кодируется геном CCNB1 . [5]

Функция

Циклин B1 — регуляторный белок, участвующий в митозе . Продукт гена образует комплексы с p34 ( Cdk1 ), образуя фактор, способствующий созреванию (MPF). Были обнаружены два альтернативных транскрипта: конститутивно экспрессируемый транскрипт и регулируемый клеточным циклом транскрипт, который экспрессируется преимущественно во время фазы G2/M клеточного цикла . Различные транскрипты являются результатом использования альтернативных участков инициации транскрипции. [6]

Циклин B1 способствует поведению клетки по принципу «все или ничего», подобному переключателю, при принятии решения о переходе в митоз. Его активация хорошо регулируется, а положительные обратные связи гарантируют, что после активации комплекса циклин B1-Cdk1 он не дезактивируется. Циклин B1-Cdk1 участвует в ранних событиях митоза, таких как конденсация хромосом, разрыв ядерной оболочки и сборка полюсов веретена.

После активации циклин B1-Cdk1 способствует нескольким событиям раннего митоза. Активный комплекс фосфорилирует и активирует конденсин 13S , [7] , который помогает конденсировать хромосомы.

Другая важная функция комплекса циклин B1-Cdk1 — разрушение ядерной оболочки. Ядерная оболочка представляет собой мембранную структуру, содержащую крупные белковые комплексы, поддерживаемые сетью ядерных ламинов . Фосфорилирование ламинов циклином B1-Cdk1 приводит к их диссоциации, [8] нарушая структурную целостность ядерной оболочки, в результате чего она разрушается. Разрушение ядерной оболочки важно, поскольку оно позволяет митотическому веретену получить доступ к хромосомам.

Регулирование

Циклин B1 накапливается в течение всего клеточного цикла, но должен быть активирован. Он разрушается в конце митоза и снова накапливается в течение следующего клеточного цикла.

Как и все циклины, уровни циклина B1 колеблются в течение клеточного цикла. Непосредственно перед митозом в клетке присутствует большое количество циклина B1, но он неактивен из-за фосфорилирования Cdk1 киназой Wee1 . Комплекс активируется дефосфорилированием фосфатазой Cdc25 . [9] Cdc25 всегда присутствует в клетке, но должен быть активирован фосфорилированием. Возможным триггером активации является фосфорилирование циклином A -Cdk, который функционирует до циклина B1-Cdk в клеточном цикле. Активный Cdk1 также способен фосфорилировать и активировать Cdc25 и, таким образом, способствовать своей собственной активации, что приводит к положительной обратной связи. После активации циклина B1-Cdk1 он остается стабильно активным до конца митоза.

Другой механизм, посредством которого регулируется активность циклина B1-Cdk1, заключается в субклеточной локализации. Перед митозом почти весь циклин B1 в клетке находится в цитоплазме, но в поздней профазе он перемещается в ядро. Это регулируется фосфорилированием циклина B1, в отличие от фосфорилирования Cdk1, регулирующего активность комплекса. Фосфорилирование циклина B1 приводит к его импорту в ядро, [10] и фосфорилирование также предотвращает экспорт из ядра, блокируя сигнал ядерного экспорта . [11] Циклин B1 фосфорилируется Polo киназой и Cdk1 , снова создавая положительную обратную связь, которая направляет циклин B1-Cdk1 на его судьбу.

В конце митоза циклин B1 подвергается деградации со стороны АПК посредством последовательности локализации АПК, что позволяет клетке выйти из митоза.

Взаимодействия

Было показано, что циклин B1 взаимодействует с Cdk1 , [12] [13]

[14] [15] GADD45A [16] [17] и RALBP1 . [18]

Рак

Одним из признаков рака является отсутствие регуляции в клеточном цикле. Роль циклина B1 заключается в переходе клетки из фазы G2 в фазу M, но становится нерегулируемой в раковых клетках, где сверхэкспрессия циклина B1 может привести к неконтролируемому росту клеток путем связывания с его партнером Cdks. Связывание Cdks может привести к фосфорилированию других субстратов в неподходящее время и нерегулируемой пролиферации. [19] Это является следствием инактивации p53, белка-супрессора опухолей. Было показано, что дикий тип p53 подавляет экспрессию циклина B1. [20] [21]

Предыдущие исследования показали, что высокие уровни экспрессии циклина B1 обнаруживаются при различных видах рака, таких как рак молочной железы, шейки матки, желудка, толстой кишки, плоскоклеточный рак головы и шеи, немелкоклеточный рак легких, рак толстой кишки, предстательной железы, полости рта и пищевода. [19] [22] [23] [24] [25] Высокие уровни экспрессии обычно наблюдаются до того, как опухолевые клетки становятся бессмертными и анеуплоидными, что может способствовать хромосомной нестабильности и агрессивной природе некоторых видов рака. [26] Эти высокие уровни циклина B1 также могут быть связаны со степенью инвазии и агрессивности опухоли, поэтому концентрацию циклина B1 можно использовать для определения прогноза у онкологических больных. [22] [27] Например, увеличение экспрессии циклина B1/cdc2 значительно выше в ткани опухоли молочной железы и, как показано, увеличивает метастазы в лимфатические узлы при раке молочной железы. [22] [28]

Циклин B1 может находиться в ядре или цитоплазме, что может влиять на злокачественный потенциал циклина B1 при его сверхэкспрессии в каждом месте. Ядерно-доминантная экспрессия циклина B1 приводит к худшему прогнозу из-за его слабой активности по сравнению с цитоплазматическим циклином B1. [26] Эта тенденция наблюдалась при раке пищевода, плоскоклеточном раке головы и шеи и раке молочной железы. [19] [29]

Даунрегуляция и подавление опухолей

Хотя точный механизм, объясняющий, как циклин B1 становится сверхэкспрессированным, не очень хорошо изучен, предыдущие работы показали, что снижение регуляции циклина B1 может привести к регрессии опухоли. Возможным вариантом лечения для подавления опухоли является доставка гена или белка, нацеленного на деградацию циклина B1. Предыдущие работы показали, что циклин B1 необходим для выживания и пролиферации опухолевых клеток и что снижение уровней экспрессии приводит только к специфической для опухоли, а не к нормальной гибели клеток. [30] Снижение уровня циклина B1 может остановить клетки в фазе G2 клеточного цикла и запускает гибель клеток, предотвращая конденсацию и выравнивание хромосом. Однако специфическое снижение регуляции циклина B1 не повлияло на другие молекулы, которые способствовали переходу из фазы G2 в фазу M, такие как Cdk1, Cdc25c, Plk1 и циклин A. Поэтому доставка терапевтического гена для исправления этих мутаций является жизнеспособным вариантом лечения для подавления опухоли. [19]

Опухолевый антиген

На ранних стадиях рака, когда концентрация циклина B1 высока, он распознается иммунной системой, что приводит к выработке антител и Т-клеток. Затем можно будет воспользоваться этим для мониторинга иммунного ответа с целью раннего выявления рака. [31] Можно провести ИФА (иммуноферментный анализ) для измерения антител, распознающих циклин B1 .

Рак молочной железы

Уровни экспрессии циклина B1 могут быть использованы в качестве инструмента для определения прогноза у пациентов с раком груди. Внутриклеточная концентрация может иметь важные последствия для прогноза рака. Высокие уровни ядерного циклина B1 связаны с высокой степенью злокачественности опухоли, большим размером опухоли и более высокой вероятностью метастазирования, поэтому высокий уровень циклина B1 является предиктором плохого прогноза. [26]

Рак легких

Исследования немелкоклеточного рака легких продемонстрировали, что высокие уровни циклина B1 связаны с худшим прогнозом. Исследование также показало, что эта корреляция между уровнями экспрессии была обнаружена только у пациентов с плоскоклеточной карциномой. Это открытие указывает на возможность использования экспрессии циклина B1 в качестве прогностического маркера для пациентов с ранней стадией немелкоклеточного рака легких. [32]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000134057 – Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000048574 – Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Sartor H, Ehlert F, Grzeschik KH, Müller R, Adolph S (август 1992 г.). «Присвоение двух генов клеточного цикла человека, CDC25C и CCNB1, участкам 5q31 и 5q12 соответственно». Genomics . 13 (3): 911–2. doi :10.1016/0888-7543(92)90190-4. PMID  1386342.
  6. ^ "Ген Энтреза: CCNB1 циклин B1".
  7. ^ Кимура К, Хирано М, Кобаяши Р, Хирано Т (октябрь 1998 г.). «Фосфорилирование и активация конденсина 13S Cdc2 in vitro». Science . 282 (5388): 487–90. Bibcode :1998Sci...282..487K. doi :10.1126/science.282.5388.487. PMID  9774278.
  8. ^ Heald R, McKeon F (май 1990). «Мутации участков фосфорилирования в ламине А, которые предотвращают разборку ядерной ламины в митозе». Cell . 61 (4): 579–89. doi :10.1016/0092-8674(90)90470-Y. PMID  2344612. S2CID  45118388.
  9. ^ Berry LD, Gould KL (1996). "Регулирование активности Cdc2 путем фосфорилирования в T14/Y15". Progress in Cell Cycle Research . Vol. 2. pp. 99–105. doi :10.1007/978-1-4615-5873-6_10. ISBN 978-1-4613-7693-4. PMID  9552387. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  10. ^ Hagting A, Jackman M, Simpson K, Pines J (1999). «Транслокация циклина B1 в ядро ​​в профазе требует сигнала ядерного импорта, зависящего от фосфорилирования». Current Biology . 9 (13): 680–689. Bibcode :1999CBio....9..680H. doi : 10.1016/S0960-9822(99)80308-X . PMID  10395539. S2CID  10697376.
  11. ^ Yang J, Song H, Walsh S, Bardes ES, Kornbluth S (февраль 2001 г.). «Комбинаторный контроль ядерного транспорта циклина B1 посредством фосфорилирования на нескольких сайтах». J. Biol. Chem . 276 (5): 3604–9. doi : 10.1074/jbc.M008151200 . PMID  11060306.
  12. ^ Shanahan F, Seghezzi W, Parry D, Mahony D, Lees E (февраль 1999 г.). «Циклин E ассоциируется с BAF155 и BRG1, компонентами комплекса млекопитающих SWI-SNF, и изменяет способность BRG1 вызывать остановку роста». Mol. Cell. Biol . 19 (2): 1460–9. doi :10.1128/mcb.19.2.1460. PMC 116074. PMID  9891079 . 
  13. ^ Yang Q, Manicone A, Coursen JD, Linke SP, Nagashima M, Forgues M, Wang XW (ноябрь 2000 г.). «Идентификация функционального домена в контрольной точке G2/M, опосредованной GADD45». J. Biol. Chem . 275 (47): 36892–8. doi : 10.1074/jbc.M005319200 . PMID  10973963.
  14. ^ Pines J , Hunter T (1989). "Выделение человеческой циклиновой кДНК: доказательства регуляции мРНК и белка циклина в клеточном цикле и взаимодействия с p34cdc2". Cell . 58 (5): 833–846. doi :10.1016/0092-8674(89)90936-7. PMID  2570636. S2CID  20336733.
  15. ^ Kong M, Barnes EA, Ollendorff V, Donoghue DJ (март 2000 г.). «Циклин F регулирует ядерную локализацию циклина B1 посредством взаимодействия циклин-циклин». EMBO J . 19 (6): 1378–88. doi :10.1093/emboj/19.6.1378. PMC 305678 . PMID  10716937. 
  16. ^ Zhan Q, Antinore MJ, Wang XW, Carrier F, Smith ML, Harris CC, Fornace AJ (май 1999). "Связь с Cdc2 и ингибирование активности киназы Cdc2/Cyclin B1 регулируемым p53 белком Gadd45". Онкоген . 18 (18): 2892–900. doi : 10.1038/sj.onc.1202667 . PMID  10362260.
  17. ^ Vairapandi M, Balliet AG, Hoffman B, Liebermann DA (сентябрь 2002 г.). «GADD45b и GADD45g являются ингибиторами киназы cdc2/cyclinB1, играющими роль в контрольных точках клеточного цикла S и G2/M, индуцированных генотоксическим стрессом». J. Cell. Physiol . 192 (3): 327–38. doi :10.1002/jcp.10140. PMID  12124778. S2CID  19138273.
  18. ^ Rossé C, L'Hoste S, Offner N, Picard A, Camonis J (август 2003 г.). «RLIP, эффектор Ral GTPases, является платформой для Cdk1 для фосфорилирования эпсина во время выключения эндоцитоза в митозе». J. Biol. Chem . 278 (33): 30597–604. doi : 10.1074/jbc.M302191200 . PMID  12775724.
  19. ^ abcd Юань Дж, Кремер А, Маттесс И, Ян Р, Шпанкух Б, Гатье Р, Кнехт Р, Кауфманн М, Стребхардт К (март 2006 г.). «Стабильное подавление гена циклина В1 в опухолевых клетках повышает восприимчивость к таксолу и приводит к остановке роста in vivo». Онкоген . 25 (12): 1753–62. doi : 10.1038/sj.onc.1209202 . PMID  16278675.
  20. ^ Yu M, Zhan Q, Finn OJ (май 2002 г.). «Иммунное распознавание циклина B1 как опухолевого антигена является результатом его сверхэкспрессии в опухолях человека, вызванной нефункциональным p53». Mol. Immunol . 38 (12–13): 981–7. doi :10.1016/S0161-5890(02)00026-3. PMID  12009577.
  21. ^ Innocente SA, Abrahamson JL, Cogswell JP, Lee JM (март 1999). "p53 регулирует контрольную точку G2 через циклин B1". Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 96 (5): 2147–52. Bibcode :1999PNAS...96.2147I. doi : 10.1073/pnas.96.5.2147 . PMC 26751 . PMID  10051609. 
  22. ^ abc Kawamoto H, Koizumi H, Uchikoshi T (январь 1997 г.). «Экспрессия регуляторов контрольных точек G2-M циклина B1 и cdc2 в доброкачественных и злокачественных поражениях молочной железы человека: иммуноцитохимический и количественный анализ изображений». Am. J. Pathol . 150 (1): 15–23. PMC 1858517 . PMID  9006317. 
  23. ^ Ван А., Йошими Н., Ино Н., Танака Т., Мори Х. (1997). «Повышенная экспрессия циклина В1 при колоректальном раке человека». J. Cancer Res. Clin. Oncol . 123 (2): 124–7. doi :10.1007/BF01269891. PMID  9030252. S2CID  10436036.
  24. ^ Mashal RD, Lester S, Corless C, Richie JP, Chandra R, Propert KJ, Dutta A (сентябрь 1996 г.). «Экспрессия белков, регулируемых клеточным циклом, при раке простаты». Cancer Res . 56 (18): 4159–63. PMID  8797586.
  25. ^ Kushner J, Bradley G, Young B, Jordan RC (февраль 1999). «Аберрантная экспрессия белков циклина A и циклина B1 при карциноме полости рта». Journal of Oral Pathology & Medicine . 28 (2): 77–81. doi :10.1111/j.1600-0714.1999.tb02000.x. PMID  9950254.
  26. ^ abc Suzuki T, Urano T, Miki Y, Moriya T, Akahira J, Ishida T, Horie K, Inoue S, Sasano H (май 2007 г.). «Ядерный циклин B1 в карциноме груди человека как мощный прогностический фактор». Cancer Sci . 98 (5): 644–51. doi : 10.1111 /j.1349-7006.2007.00444.x . PMC 11159733. PMID  17359284. S2CID  24203952. 
  27. ^ Dutta A, Chandra R, Leiter LM, Lester S (июнь 1995 г.). «Циклины как маркеры пролиферации опухолей: иммуноцитохимические исследования при раке груди». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 92 (12): 5386–90. Bibcode :1995PNAS...92.5386D. doi : 10.1073/pnas.92.12.5386 . PMC 41699 . PMID  7539916. 
  28. ^ Winters ZE, Hunt NC, Bradburn MJ, Royds JA, Turley H, Harris AL, Norbury CJ (декабрь 2001 г.). «Субклеточная локализация циклина B, Cdc2 и p21(WAF1/CIP1) при раке груди. Связь с прогнозом». Eur. J. Cancer . 37 (18): 2405–12. doi :10.1016/S0959-8049(01)00327-6. PMID  11720835.
  29. ^ Nozoe T, Korenaga D, Kabashima A, Ohga T, Saeki H, Sugimachi K (март 2002 г.). «Значение экспрессии циклина B1 как независимого прогностического показателя у пациентов с плоскоклеточным раком пищевода». Clin. Cancer Res . 8 (3): 817–22. PMID  11895914.
  30. ^ Юань Дж., Ян Р., Кремер А., Экердт Ф., Роллер М., Кауфманн М., Стребхардт К. (июль 2004 г.). «Истощение циклина В1 подавляет пролиферацию и индуцирует апоптоз в опухолевых клетках человека». Онкоген . 23 (34): 5843–52. doi : 10.1038/sj.onc.1207757 . PMID  15208674.
  31. ^ Egloff AM, Weissfeld J, Land SR, Finn OJ (декабрь 2005 г.). «Оценка антитела к сыворотке антициклина B1 как диагностического и прогностического биомаркера рака легких». Ann. NY Acad. Sci . 1062 (1): 29–40. Bibcode : 2005NYASA1062...29E. doi : 10.1196/annals.1358.005. PMID  16461786. S2CID  28812067.
  32. ^ Soria JC, Jang SJ, Khuri FR, Hassan K, Liu D, Hong WK, Mao L (август 2000 г.). «Повышенная экспрессия циклина B1 при немелкоклеточном раке легких на ранней стадии и ее клиническое значение». Cancer Res . 60 (15): 4000–4. PMID  10945597.

Дальнейшее чтение