Роль CyclinB1-Cdk1 киназы

Gavet, O. & Pines, J. Progressive activation of CyclinB1-Cdk1 coordinates entry to mitosis. Dev. Cell 18, 533–543 (2010) Gavet, O. & Pines, J. Activation of cyclin B1–Cdk1 synchronizes events in the nucleus and the cytoplasm at mitosis. J. Cell Biol. 189, 247–259 (2010)
FURTHER READING Hochegger, H., Takeda, S. & Hunt, T. Cyclin-dependent kinases and cell-cycle transitions: does one fit all? Nature Rev. Mol. Cell Biol. 9, 910–916 (2008)	В большинстве клеток животных митоз запускается путём активации cyclin B1-ассоциированной cyclin-dependent kinase 1 (CDK1), которая фосфорилирует ряд субстратов, способствуя тем самым измененям в архитектуре клеток, которые упарвляют митохзом и цитокинезом. Несмотря на свою критическую роль в обеспечении митозов, когда и как быстро cyclin B1–CDK1 активируется в клетках млекопитающих, неясно, также и механизм, с помощью которого её активация координирует с миотическими событиями в цитоплазме и ядре. Для решения этих вопросов, Gavet and Pines разработали базирующийся на Forster resonance energy transfer (FRET) биосенсор, специфичный для cyclin B1–CDK1, который позволяет отслеживать её активность с высокой пространственной и временной точностью в живых клетках млекопитающих. FRET биосенсор обеспечивает связывание донорского и акцепторного флюорофор путем фосфорилирования сайта, который специфически фосфорилируется с помощью cyclin B1–CDK1, и путем домена связывания фосфора, который соединяется с сайтами фосфорилирования CDK in vivo. В ответ на фосфорилирование связывание phosphobinding домена индуцирует конформационное изменение, которе меняет эффективность FRET между донором и акцептором, что может быть оценено количественно. Авт. использовали этот биосенсор, чтобы показать, что cyclin B1–CDK1 неактивна в G2 фазе и начинает активироваться только в начале профазы, во время перед разрывом ядерной оболочки (nuclear envelope breakdown (NEBD)). Низкие уровни cyclin B1–CDK1 активности вызывают округление клеток, инициируя тем самым события профазы, импорт cyclin B1–CDK1 в ядро и последующую активация anaphase-promoting complex (APC; также наз. cyclosome), которые необходимы для деградации cyclin B1. Активность B1–CDK1 увеличивается постепенно, достигая максимума спустя ~30 мин., а высокая активность в профазе, как было установлено, необходима для разборки ядрышков и NEBD. Высокая активность остаётся константной в течение всей прометафазы и метафазы и резко снижается в начале анафазы, когда клетки выходят из митоза. В отдельном исследовании, опубликованном в Cell Biology, Gavet and Pines исследовали, что запускает накопление в ядре cyclin B1–CDK1. Cyclin B1 снуёт между ядром и цитоплазмой в интерфазе и оказывается в большинстве своём цитоплазматическим перед быстрым накоплением в ядре в профазе. Ранее считали, что это является результатом ингибирования экспорта в ядро cyclin B1 посредством Polo-like kinase 1 (PLK1). В профазе активация cyclin B1–CDK1 в цитоплазме непосредственно запускает накопление комплекса в ядре благодаря 40-кратному увеличению импорта в ядро. Хотя импорт в ядро cyclin B1–CDK1 во время интерфазы затрагивается с помощью CDK- и PLK1-зависимого фосфорилирования, он остаётся незатронутым с помощью PLK1 и аппарата экспорта во время профазы. Наконец, авт. показали, что накопление в ядре cyclin B1–CDK1 остается зависимым от активности CDK1 вплоть до NEBD и что существенная пропорция активной cyclin B1–CDK1 остается в цитоплазме во время профазы. Итак, эти исследования показали, что разные уровни активности cyclin B1–CDK1 запускают разные митотические события и что активация cyclin B1–CDK1 способствует её быстрому импорту в ядро, в результате становится ясным, как удивительная реорганизация ядра и цитоплазмы скоординирована при вступлении в миоз.

В большинстве клеток животных митоз запускается путём активации cyclin B1-ассоциированной cyclin-dependent kinase 1 (CDK1), которая фосфорилирует ряд субстратов, способствуя тем самым измененям в архитектуре клеток, которые упарвляют митохзом и цитокинезом. Несмотря на свою критическую роль в обеспечении митозов, когда и как быстро cyclin B1–CDK1 активируется в клетках млекопитающих, неясно, также и механизм, с помощью которого её активация координирует с миотическими событиями в цитоплазме и ядре.

Для решения этих вопросов, Gavet and Pines разработали базирующийся на Forster resonance energy transfer (FRET) биосенсор, специфичный для cyclin B1–CDK1, который позволяет отслеживать её активность с высокой пространственной и временной точностью в живых клетках млекопитающих. FRET биосенсор обеспечивает связывание донорского и акцепторного флюорофор путем фосфорилирования сайта, который специфически фосфорилируется с помощью cyclin B1–CDK1, и путем домена связывания фосфора, который соединяется с сайтами фосфорилирования CDK in vivo. В ответ на фосфорилирование связывание phosphobinding домена индуцирует конформационное изменение, которе меняет эффективность FRET между донором и акцептором, что может быть оценено количественно.

Авт. использовали этот биосенсор, чтобы показать, что cyclin B1–CDK1 неактивна в G2 фазе и начинает активироваться только в начале профазы, во время перед разрывом ядерной оболочки (nuclear envelope breakdown (NEBD)). Низкие уровни cyclin B1–CDK1 активности вызывают округление клеток, инициируя тем самым события профазы, импорт cyclin B1–CDK1 в ядро и последующую активация anaphase-promoting complex (APC; также наз. cyclosome), которые необходимы для деградации cyclin B1. Активность B1–CDK1 увеличивается постепенно, достигая максимума спустя ~30 мин., а высокая активность в профазе, как было установлено, необходима для разборки ядрышков и NEBD. Высокая активность остаётся константной в течение всей прометафазы и метафазы и резко снижается в начале анафазы, когда клетки выходят из митоза.

В отдельном исследовании, опубликованном в Cell Biology, Gavet and Pines исследовали, что запускает накопление в ядре cyclin B1–CDK1. Cyclin B1 снуёт между ядром и цитоплазмой в интерфазе и оказывается в большинстве своём цитоплазматическим перед быстрым накоплением в ядре в профазе. Ранее считали, что это является результатом ингибирования экспорта в ядро cyclin B1 посредством Polo-like kinase 1 (PLK1). В профазе активация cyclin B1–CDK1 в цитоплазме непосредственно запускает накопление комплекса в ядре благодаря 40-кратному увеличению импорта в ядро. Хотя импорт в ядро cyclin B1–CDK1 во время интерфазы затрагивается с помощью CDK- и PLK1-зависимого фосфорилирования, он остаётся незатронутым с помощью PLK1 и аппарата экспорта во время профазы. Наконец, авт. показали, что накопление в ядре cyclin B1–CDK1 остается зависимым от активности CDK1 вплоть до NEBD и что существенная пропорция активной cyclin B1–CDK1 остается в цитоплазме во время профазы.

Итак, эти исследования показали, что разные уровни активности cyclin B1–CDK1 запускают разные митотические события и что активация cyclin B1–CDK1 способствует её быстрому импорту в ядро, в результате становится ясным, как удивительная реорганизация ядра и цитоплазмы скоординирована при вступлении в миоз.