| Nomenclature и properties of aurora family kinases
| A primer on the chronology of
M-phase events
| The Polo kinase family
Box 3 | The NIMA kinase family
NIMA-related kinases (Neks) are named after the NIMA (never in mitosis A) gene product of Aspergillus nidulans. Studies in this filamentous fungus suggested that NIMA cooperates with Cdk1 at the G2/M transition и this prompted extensive searches for NIMA homologues in other organisms. However, whether
bona fide functional homologues of NIMA exist outside of filamentous fungi remains unclear. Structural relatives of NIMA have been identified in S. cerevisiae и S. pombe, but in contrast to NIMA, these genes are not essential for viability. To what extent they functionally resemble NIMA remains to be determined. The mammalian genome carries at least seven NIMA-related kinases, called Nek1–Nek7. Of these, Nek2 represents the closest structural relative of NIMA, but, except for putative coiled-coil structures, the non-catalytic domains of Nek2 и NIMA bear no resemblance.
As described in the main text, one important function of Nek2 relates to the control of centrosome structure during the mitotic cell cycle. However, Nek2 is also highly expressed in the germ line, suggesting that it may have additional roles. NIMA has been implicated in chromosome condensation и proposed to phosphorylate histone H3.
The available evidence argues against such a function for Nek2, but it remains possible that one of the other mammalian Neks contributes to chromosome condensation. Importantly, there is no reason to assume that all Neks have a role in cell-cycle control. The structural similarity between different NIMA family members is largely confined to the catalytic domain, suggesting that different Neks may function in widely different physiological contexts.
В типичных соматических клетках М фаза представлена и . Основной причиной митоза является сегрегация в две образующиеся клетки. Помимо полного набора хромосом каждая дочерняя клетка должна получить одну и соотв. набор цитоплазмы и органелл. Митоз обычно подразделяют на 5 отдельных стадий: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase и telophase (Box 1). Цитокинез, процесс деления клетки, происходит в конце митоза и его регуляция связана интимно с ходом митоза. Сегрегация хромосом всегда нуждается в сборке , тогда как цитокинез зависит от сочетанного действия веретена, актомиозинового цитоскелета и кортекса клетки.
Регуляция хода М-фазы базируется преимущественно на двух пост-трансляционных механизмах: фосфорилировании белка и протеолизе. Имеется интимное взаимное переплетение в том, что протеолитическая machinery контролируется с помощью фосфорилирования, в то время как некоторые митотические киназы подавляются с помощью деградации. Наиболее выдающейся митотической киназой является cyclin-dependent kinase 1 (), основополагающий член семейства Cdk регуляторов клеточного цикла. Важны также митотические киназы, входящие в семейства , и (never in mitosis A) , а также киназы, участвующие в митотических , в выходе из митоза и цитокинезе (Табл. 1 и Box 1).
No correct M phase without proper S phase
Корректная сеграгация сестринских хроматид во время митоза зависит от выполнения собственно двух событий во время предшествующей S фазы. Это репликация
хромосомной ДНК с соответствующей когезией сестринских хроматид и удвоение центросом. Для сохранения плоидности организма необходимо, чтобы хромосомы и центросомы удваивались только однажды в каждом клеточном цикле. Оба процесса зависят от фосфорилирования продукта гена retinoblastoma и высвобождения транскрипционных факторов и оба нуждаются в активности Cdk2, в ассоциации или с cyclin A или cyclin E. Др. киназа, , участвует в удвоении у Saccharomyces cerevisiae. Контролируют ли гомологи этой киназы удвоение центросом у метазоа, неизвестно.
Cdk1, the maestro of M phase
Из ансамбля киназ, участвующих в оркестровке событий М фазы, Cdk1 остается
неизменным дирижером. Регуляция Cdk1–cyclin комплексов исзвестна сравнительно неплохо (Рис. 1). Активация Cdk1 млекопитающих зависит от дефосфорилирования двух соседних остатков в АТФ-связывающем сайте (треонин 14 и тирозин 15). Это происходит во время G2/M перехода, когда активность фосфатазы с двойной специфичностью Cdc25C по отношению к Cdk1 превосходит активность оппозитных киназ и . В свою очередь эти энзимы контролируются с помощью DNA structure checkpoints, которые задерживают начало митоза в присутствии недореплицированной или поврежденной ДНК.
Активированный Cdk1–cyclin комплекс затем фосфорилирует многочисленные
субстраты, напр., , -related моторы и др связанные с микротрубочками белки, и , и эти события важны для разрыва , разделения центросом, сборки веретена, конденсации хромосом и фрагментации Golgi, соответственно. Более того, Cdk1–cyclin комплексы вносят вклад в регуляцию anaphase-promoting complex/cyclosome ( APC/C), стержневой компонент ubiquitin-зависимой протеолитической кухни (machinery), которая контролирует во времени деградацию критических митотических регуляторов, в частности, ингибиторов начала анафазы () и . По деструкции циклина, Cdk1 инактивируется, запуская стадию выхода из митоза и цитокинеза. Инактивация Cdk1 позволяет также реформироваться пре-иниационному комплексу в начале репликации, лицензируя тем самым клеточный хроматин для следующего раунда репликации.
Early mitotic events
Centrosome separation и activation.
В большинстве типов клеток, удвоенные центросомы остаются тесно спаренными и
продолжают функционировать как одиночный микротрубочки-организующий центр во время G2. После G2, однако, они разделяются и мигрируют др от др прочь. По ходу они рекрутируют дополнительные и это событие
созревания заладывает стадию для увеличения активности по microtubule nucleation. В
клетках человека и у эмбрионов Xenopus embryos, созревание центросом нуждается в действии Polo-подобных киназ (Plks; Box 2). В соответствии с этим, Drosophila скорее всего регулирует ассоциированный с микротрубочками белок,
названный ('abnormal spindle'), чья функция держать γ-tubulin ring комплексы в митотических центросомах.
Разделение центросом, по-видимому,регулируется несколькими киназами. На
ранней ступени, член семейства NIMA (Box 3), как полагают, фосфорилирует центросомный белок C-Nap1, вызывая при этом разложение динамической структуры,
которая связывает удвоенные центросомы др с др. Фосфатаза типа 1
взаимодействует как с Nek2, так и C-Nap1, а клеточным циклом регулирование ингибирование этой фосфатазы м. вносить вклад в причину резкого увеличения
фосфорилирования C-Nap1 при переходе G2/M. На поздней ступени, несколько родственных кинезину моторных белков (KRPs) и цитоплазматических необходимы для разделения центросом. Выдающися среди них мотором является KRP Eg5, чье рекрутирование в центросомы зависит от фосфорилирования высоко законсервированного С-терминального мотива с помощью Cdk1–cyclin B.
Роль в разделении центросом также постулируется и для членов семейства aurora-A (Box 4; Табл. 2). У позвоночных A-type aurora киназа локализуется в центросомах, полюсах веретена и микротрубочках веретена. Однако, (RNAi) с aurora-A (AIR-1) у Caenorhabditis elegans не предупреждает раздления центросом, хотя формирование веретена и морфология центросом аномальны. Xenopus KRP Eg5 является одним из кандидатов на роль субстрата, но молекулярные последствия такого фосфорилирования остаются неизвестными.
Nuclear envelope breakdown.
У организмов, подверженных открытым митозам, nuclear envelope breakdown (NEBD) происходит непосредственно после разделния центросом. Во время интерфазы
ядерная оболочка стабилизируется с помощью кариоскелетных структур, известных как , но в начале митоза эти структуры разбираются вследствие гиперфосфорилирования ламин. Хотя lamins м.б. фосфорилированы с помощью большинства киназ in vitro, преимущественной киназой, запускающей деполимеризацию ламин in vivo является скорее всего Cdk1–cyclin. Разборка ламин снижает стабильность ядерной оболочки, но ее одной недостаточно для NEBD. Дополнительные потребности для NEBD остаются плохо изученными, хотя фосфорилирование
скорее всего играет важную роль.
Chromosome condensation.
Конденсация хромосом сопровождается экстенсивным фосфорилированием как гистоновых, так и негистоновых белков. Модификации гистонов, включая фосфорилирование, ацетилирование и метилирование, коррелируют с измененяими состояния
конденсации хроматина. Линкерный гистон H1 является прекрасным субстратом для Cdk1–cyclin B, но роль этого
фосфорилирования неизвестна. Недавно фосфорилирование стерженвого гистона H3 (в серине 10) привлекло большое внимание. Эта модификация высоко
законсервирована коррелирует с конденсацией хромосом во время митозов и мейоза и необходима для собственно сегрегации хромосом, по крайней мере, у некоторых организмов (напр., Tetrahymena).
Из нескольких гистоновых H3/serine 10 киназ две вызывают особый интерес. Показано, что члены семейства aurora, в частности у S. cerevisiae B-type aurora AIR-2 у C. elegans, м. контролировать фосфорилирование H3 оппозитно по отношению к type 1 phosphatase ( у S. cerevisiae). Однако, исследования на Aspergillus nidulans показали, что NIMA является др. претендентом на роль киназы для гистона H3. Это расхождение иллюстрирует определенные
трудности в неоднозначной привязке киназ к их физиологическим субстратам и интересно бы определить, все-таки aurora или NIMA-related kinases (Neks) фосфорилируют гистон H3
у позвоночных и существуют ли др. еще неоткрытые киназы для H3. Выделяется среди trans-действующих факторов topoisomerase II, участвующая в конденсации хромосом, и мультибелковый комплекс, известный как condensin, оба регулируются с помощью фосфорилирования. В случае пятичленного condensin комплекса имеются доказательства того, что Cdk1–cyclin B регулирует его ДНК суперскручивающую (supercoiling) активность в экстрактах Xenopus и его регулируемое клеточным циклом накопление в ядре у Schizosaccharomyces pombe.
Spindle dynamics и chromosome movements
Сборка веретена и митотические движения покоятся на трех параметрах: наследуемых динамических свойствах микротубулярных полимеров (особенно динамической нестабильности и однообразии работы); балансе акцессорных белков, стабилизирующих и
дестабилизирующих микротрубочки; действии зависящих от микротрубочек моторов из
семейства кинезинов и динеинов. Динамическая нестабильность особенно важна в начале
митоза, когда заметно увеличивается. Этот переход м.б. запущен in vitro с помощью нескольких киназ, включая Cdk1–cyclin A mitogen-activated kinase (MAP kinase), но используемый при этом субстрат неизвестен. Динамика микротрубочек экстенсивно регуляируется с помощью белков, ассоциирующих с микротрубочками, и белков, дестабилизирующих микротрубочки, и большинство из них
контролируется с помощью фосфорилирования.
Хорошим примером является stathmin (известный также как oncoprotein 18), чья активность по дестабилизации микротрубочек выключается во время митозов с помощью последовательных
фосфориляций с использованием Cdk1–cyclin B и еще неидентифицированной киназы. Изучение фосфорилирования stathmin иллюстрирует также важность пространственной
регуляции сборки веретена. В экстрактах Xenopusхроматином индуцированное образование веретена, по-видимому, зависит от градиентов дифференциально фосфорилированных белков, ассоциированных с микротрубочками, эти градиенты в свою очередь скорее всего возникают в результате действия иммобилизированных киназ и диффундирующих phosphatases (или vice versa).
В ходе всего митоза, взаимодействия микротрубочек и кинетохор высоко динамично. Оно базируется на закреплении белков, таких как цитоплазматический dynein и , и м. регулироваться с помощью фосфорилирования. Эта последняя точка зрения кажется особенно убедительной у S. cerevisiae, где aurora киназа Ipl1p фосфорилирует белок , Ndc10p , при этом редуцирует его способность связывать микротрубочки. У metazoan B-type aurora киназы локализуются на центромерах/кинетохорах в основном благодаря взаимодействиям с INCENP белками. Это открывает возможность, что aurora киназы регулируют также и функцию кинетохор у многоклеточных организмов. Неизвестны гомологи Ndc10p у млекопитающих, но с точки зрения доказательств участия членов семейства aurora в фосфорилировании
гистона H3, вариант CENP-A является привлекательным кандидатом на роль субстрата.
Сборка и функция веретена во время всего митоза зависит от нескольких определенных KRPs цитоплазматического dynein. Однако, хотя координация между разными моторными активностями кажется критической для корректного выполнения сегрегации
хромосом, мало известно о том, как индивидуальные моторы направляются к определенным
структурам м как их локальные активности контролируются. Исследования Eg5 показывают,
что фосфорилирование определенно вовлекается в пространственный и временной контроль моторной активности.
Anaphase onset и mitotic exit
Анафаза начинается вскоре после того как все хромосомы присоединятся к веретену. Ее начало характеризуется одновременным разделением сестринских хроматид в результате потери их слипчивости скорее, чем увеличения сил, тянущих их к полюсам. У дрожжей выявлено, что разделение сестринских хроматид зависит от
деградации ингибитора, т. наз. securin, с помощью ubiquitin-зависимого протеолиза. Этот ингибитор предупреждает протеазу, наз. separase, от устранения слипчивости
между сестринскими хроматидами путем иссечения компонента мультибелкового комплекса, исзвестного как cohesin.
Хотя этот механизм без сомнения законсервирован в ходе эволюции, однако у позвоночных ситуация осложнена тем, что у них разные механизмы, по-видимому, разрушают
кохезию хромосомных плеч и , соответственно. Основная масса
cohesin уже фактически удалена из хромосомных плеч во время профазы, вообще-то чтобы сделать возможной экстенсивную конденсацию хромосом, типичную для митозов позвоночных. Это первое удаление cohesin не зависит от APC/C вместо этого нуждается в фосфорилировании cohesin. Единственной киназой, способной фосфорилировать cohesin,
является Cdk1, но и др. митотические киназы, так же м. принимать участие. Небольшие
количества cohesin, оставшиеся в центромерах позвоночных, затем удаляются во время перехода от метафазы к анафазе. Эта вторая ступень зависит от APC/C, очевидно следует по пути securin–separase, описанному для разделения сестринских хроматид у дрожжей.
APC/C ответственна не только за деструкцию ингибиторов начала анафазы, но и также и др. белков, особенно митотических циклинов и некоторых митотических киназ (Рис.
2). В дополнение к Cdk1–cyclin, сюда входят члены семейств Plks, NIMA, aurora киназы.
Важно, однако, что деградация разных субстратов происходит в разное время, указывая тем
самым на наличие утонченной регуляции APC/C. В типичных соматических клетках две
формы APC/C активируются последовательно с помощью ассоциации с двуумя отдельными
белками с WD40 повтором, известными как Cdh1, соответственно (альтернативные названия см. Рис. 2). Тогда как Cdc20 активна во время перехода метафаза-анафаза, APC/CCdh1 включается позднее в митозе, но затем остается активной в течение всей последующей G1 фазы. Анализ in vitro, APC/CCdc20 APC/CCdh1 выявил частично различную субстрат специфичность, но более важно иметь в виду, что Cdh1 не экспрессируется у ранних
эмбрионов Xenopus , Drosophila, когда клеточные циклы протекают чрезвычайно быстро и в основном представлены альтернативными S M фазами. Начало экспрессии Cdh1 во время развития коррелирует с появлением G1 фазы, указывая, что последовательная активация APC/CCdc20 APC/CCdh1 м.б. более важной для временного аспекта контроля клеточного цикла, чем выбор субстрата. Митотические киназы регулируют две формы APC/C противоположным способом и тем самым играют ключевую роль в установлении временной последовательности активности APC/C: фосфорилирование стержневой субъединицы APC/C (и вообще Cdc20) необходимо для активации APC/CCdc20, тогда как фосфорилирование Cdh1
предупреждает активацию APC/CCdh1.
Киназы Cdk1, и участвуют в активации APC/C Cdc20, а protein kinase A ( PKA) описана как негативный регулятор, но какая из этих киназ действует прямо на субъединицы APC/C in vivo остается неизвестным. Cdc20 сама также фосфорилируется и обнаруживается в комплексе с aurora-A, но роль фосфорилирования Cdc20 неясна. Относительно APC/CCdh1 , поражает то, что неактивность этого комплекса коррелирует с фосфорилированием Cdh1 с начала S фазы вплоть до позднего митоза, указывая тем самым, что Cdh1 последовательно инактивируется с помощью cyclin E, cyclin A, cyclin B-зависимых Cdk комплексов. У почкующихся дрожжей, активация дефосфорилирования Cdh1 зависит от фосфвтазы, , которая активируется только после умолкания (silencing) spindle-positioning checkpoint. Однажды активированная, APC/C Cdh1 способствует выходу из митоза путем вызывания деградации B-типа
циклинов и др. субстратов.
G2/M- и M-phase checkpoints
Надзирающие механизмы, т.наз. checkpoint пути, гарантируют собственно
последовательность и правильность выполнения событий клеточного цикла. Контрольно-пропускные пункты (Checkpoints) имеются повсюду для мониторинга прохождения
через М фазу на разных стадиях (Рис. 3). Некоторые M-phase checkpoints хорошо изучены, существование др. только предполагается. Лучше всего изучены 'DNA structure checkpoints', которые арестовывают клетки во время перехода G2/M в ответ на недорепликацию ДНК или повреждения ДНК и 'spindle assembly checkpoint', которые предупреждают начало анафазы до тех пор, пока хромосомные кинетохоры не обнаружат правильного биполярного присоединения к веретену. У почкующихся дрожжей, третьий checkpoint, 'spindle-positioning checkpoint', связан с Cdk1 инактивацией и выходом из митоза при правильной ориентации митотического веретена. Существует ли подобный checkpoint в клетках млекопитающих, неизвестно.
The DNA structure checkpoints.
Три энзима, которые контролируют активацию Cdk1 млекопитающих, phosphatase Cdc25C и kinases Wee1 и Myt1 (Рис. 1), сами фосфорилируются с помощью множественных киназ, хотя и с разынми последствиями. С одной стороны, Cdc25C ингибируется с помощью киназ ( Chk1, Chk2), которые оперируют в DNA structure checkpoint
signalling, тогда как Wee1 и Myt1 активируются с помощью того же самого пути. С др. стороны, Cdk1–cyclin B способен активировать Cdc25C и инактивировать Wee1, причем создавая позитивную петлю обратной связи. Plk1 также активирует Cdc25C и она м. подавлять Wee1 и Myt1. Происходит ли это как часть петли обратной связи с вовлечением Cdk1–cyclin B или, напротив, вносит вклад в инициальную активацию Cdc25C, неясно. Интересно, что Plk1 млекопитающих ингибирует активацию DNA damage checkpoint, как и у дрожжей.
<р3 class=my>The spindle assembly checkpoint.
Генетические исследования дрожжей и микроманипуляционные исследования на клетках животных идентифицировли checkpoint, который задерживает разделение сестринских хроматид до тех пор, пока все хромосомы не расположатся на веретене (Рис. 4). Этот checkpoint обеспечивает мониторинг присоединения микротрубочек к кинетохорам или генерацию натяжения, возникающего в результате биполярного присоединения сестринских хроматид. Следовательно, его м. обозначить как kinetochore attachment checkpoint.
Скрининг мутаций у дрожжей выявил продукты 6 генов, участвующих в этом checkpoint, в частности, dual-specificity kinase Mps1p, киназу и ее партнера , и три белка , и . Затем, для гомологов некоторых Mad и Bub белков выявлены преимущественные ассоциации с неприкрепленными кинетохорами в клетках животных, это подкрепило ранние цитологические доказательства о критической роли фосфорилирования в генерации анафазу-ингибирующего сигнала на кинетохорах. Исследования на клетках животрных также показали, что spindle assembly checkpoint больше не активируется во ответ на повреждения веретена, но участвует в определении времени начала анафазы в каждом клеточном делении.
Согласно модели, структурные изменеия, индуцированные прикреплением микротьрубочек и/или натяжение)транслируются посреством фосфорилирования в биохимический сигнал. У позвоночных, это механо-биохимическое купирование, как полагают, использует молекулярное взаимодействие между KRP CENP-E и киназой BubR1.
Как это регулируетс ассоциацию с кинетохорами Mad белков, неизвестно. Однако, неприсоединенные кинетохоры, как полагают, функционируют в местах непрерывной сборки и высвобождаеют Mad2–Cdc20 комплексы, которые предупреждают активацию APC/CCdc20. После присоединения последней кинетохоры, продукция ингибирующих Mad2–Cdc20 комплексов затухает,это позволяет Cdc20 диссоциировать от Mad2 и активирует APC/C; как результат, securin деградирует и анафаза наступает (Рис.
4). Хотя и привлекательна эта модель, однако она оставляет многие вопросы нерешенными. В частности, многие киназы локализованы в центромерах/кинетохорах и необходимо объяснить, как эти киназы взаимодействуют др. с др.
Непонятно также, почему клетки млекопитающих экспрессируют два члена семейства Bub1, (Bub1 и BubR1). Вряд ли они взаимозаменимы, т.к. обе и Bub1 и BubR1 необходимы для передачи checkpoint сигналов. Функционирует ли Bub3 как регуляторная субъединица или как нижестоящий эффектор, неизвестно. Также и точная функция семейства киназ Mps1p, остается нерешенной. Эксперименты по эпистазу подтверждают, что Mps1p и Bub1p кооперируют, чтобы сгенерировать ингибирующий анафазу сигнал, и это м.б. связано с фосфорилированием Mad1p. Избыточная экспрессия Mps1p вызывает аррест M-фазы, воспроизводя при этом checkpoint activation, и ио же самое верно для гомолога Mph1p у делящихся дрожжей. Однако, не проводилось функциональных исследований на предполагаемых членах семейства Mps1/Mph1 млекопитающих, TTK человека и мышиной Esk.
The spindle-positioning checkpoint.
Интуитивно кажется объяснимым то, что spindle-positioning checkpoint м. осуществлять правильную ориентировку удлинняющегося веретена, чтобы гарантировать, что дробление произойдет в правильной плоскости и только после завершения разделения сестринских хроматид. Доказательства в пользу такого checkpoint получены на S. cerevisiae . Его молчание необходимо, чтобы spindle pole body ассоциировало продуктивно с кортексом почкующейся клетки, и тем самым устанавливается зависимость между правильным положением веретена и выходом из митоза. Первым идентифицированным компонентом этого пути была Bub2p ассоциированная с полюсами веретена субъединица двух-компонентного GTPase-activating protein (GAP). Этот GAP подавляет активность малой GTPase (), которая в свою очередь функционирует на ранней ступени пути, контролирующего выход з митоза(Рис. 5). Ниже активного Tem1p, несколько киназ кооперируют в т.наз. mitotic exit network (MEN), чтобы активировать Cdc14p phosphatase. Cdc14p затем действует не только как активатор APC/CCdh1, но также дефосфорилирует Cdk1-ингибитор (вызывающий его стабилизацию) и транскрипционный фактор Swi5p (усиливающий продукцию Sic1p), и тем самым вызывает инактивацию в почкующихся дрожжах Cdk1 с помощью трех комплементарных механизмов (Рис. 5) и цитокинеза.
Интересно, что генные продукты, гомологичные большинству компонентов пути MEN mfr;t идентифицированы у S. pombe (Рис. 5). Однако, т.к. соотв. гены были идентифицированы в исследованиях по septation, процессу родственному цитокинезу в клетках животных, то был предложен термин SIN (septation initiation network). Пока нет доказательств того, что SIN является частью checkpoint, контролирующего инактивацию Cdk1. Все вместе это указывает на то, что , по-видимому, гомологичные генные продукты контролируют частично различающиеся процессы у двух типов дрожжей.
Signalling cytokinesis
Если рассматривать киназы в связи с цитокинезом, то необходимо различать сигнальные пути, которые предопределяют время и место сборки контрактильного кольца, от механических аспектов ингрессии борозды деления. В отношении координации цитокинеза с прогрессом митоза, остается много неясного, м. ли киназный каскад подобно SIN пути опирировать у метазоа (Рис. 5). Однако, и Plks и B-type aurora киназа участвуют в контроле цитокинеза. Дляr Plk данные первоначально были получены на S. pombe,у которых septation нарушена в отсутствие , тогда как избыточная экспрессия киназы запускает дополнительный раунд septation с любого момента клеточного цикла. Считается, что Plo1p функционирует на высоком уровне в SIN пути, а данные по Drosophila и и клеткам млекопитающих подтверждаеют идею, что Plks являются вышестоящими регуляторами цитокинеза. Относящиеся к делу субстраты у Plk мутантов были идентифицированы, но возможно, что наблюдаемые дефекты цитокинеза явились результатом неправильной локализации и/или нарушенной функции KRP MKLP-1/Pavarotti или ассоциированного с цитосклетом белка . Необходимо также подчеркнуть, что необходим для генерации сигнала выхода из митоза посредством MEN пути, который, по-видимому, подразумевает довольно непрямую связь между этой Plk почкующихся дрожжей и цитокинезом.
Роль B-type aurora киназы в цитокинезе подьверждается тем, что избыточная экспрессия каталитически неактивной aurora-B нарушает образование борозды деления в клетках млекопитающих и тем, что нарушения сегрегации хромосом и цитоокинеза наблюдаются у эмбрионовC. elegans, у которых B-type aurora (AIR-2) супрессирована с помощью RNAi. Сходный фенотип наблюдался при элиминации белка Bir1с помощью RNAi, это указывает на то, что B-type aurora и Bir1 взаимодействуют или непосредственно или косвенно. Это важно, т.к. survivin, потенциальный гомолог Bir1 у млекопитающих, участвует в процессе защиты клеток от апоптоза. Если survivin в самом деле играет такую роль, то дальнейшие исследования функционального взаимодействия между кинетохорами, B-type aurora киназами и survivin м. пролить свет на важную связь между анеуплоидией, апоптозом и туморогенезом.
Mitotic kinases in cancer
Перестройки хромосом и анеуплоидия являются признаками большинства опухолей у человека, а тяжелые кариотипические аномалии в целом коррелируют с плохим прогнозом. Учитывая центральную роль фосфоилирования в mitotic checkpoints, функции веретена, и сегрегации хромосом, не м. б. неожиданность то, что некоторые митотические киназы участвуют в туморогенезе. Напр., aurora киназы картируются в хромосомных областях, которые часто повреждены при опухолях (aurora-A, 20q13.2–q.13.3; aurora-B, 17p13; aurora-C, 19q13.3-ter). Aurora-A избыточно экспрессируется во многих первичных опухолях и способна трансформировать клетки в культуре, подтверждаая тем самым, что она имеет отношение к гену в 20q13.2 ампликоне. Более того, эктопическая экспрессия aurora-A вызывает амплификацию центросом и анеуплоидию в культивируемых клетках, хотя механизм, лежащий в основен, неустановлен.
Сходным образом, Plk1 м. трансформировать клетки грызунов и часто избыточно экспрессируется в опухолях, делая его потенциальным маркером для диагностики или прогноза. Наконец, доминантно действующие мутации Bub1 идентифицированы в некоторых линиях colorectal опухолевых клеток, подкрепляя спекуляцию о том. что митотические КПП(checkpoints) обычно инактивированы в анеуплоидных опухолях. Известные гены для spindle assembly checkpoint очень редко мутируют в опухолях, однако, подразумевая, что молекулярное происхождение анеуплоидии далеко до открытия, поиск подозреваемых должен продолжаться.
Conclusions и perspectives
В обзоре не обсуждались тирозин киназы, а только киназы с серин/треониновой специфичностью, хотя имеются намеки на то, что члены семейства Src также участвуют в митотической сигнали зации. Фосфатазы затрагивались только вскользь, но они определенно должны иограть важную роль в митотической регуляции. Ожидается, что секвенирование мест фосфорилирования в небольших физиологических субстратах смогут облегчитьв дальнейшем поиск дополнительных кандидатов на роль субстратов. Наконец, очень важно поместить индивидуальные митотические киназы в функциональные пути. Лучшее понимание митотической сигнализации откроет новые подходы к изучению рака и др. связанных с пролиферацией болезней.
