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Die Proteine der Cell Division Cycle 25 (CDC25) -Familie sind hochkonservierte Phosphatasen mit doppelter Spezifität, die Cyclin-abhängige Kinase (CDK) -Komplexe aktivieren, die wiederum das Fortschreiten durch den Zellteilungszyklus regulieren. CDC25-Phosphatasen sind auch Schlüsselkomponenten der Checkpoint-Pfade, die im Falle einer DNA-Schädigung aktiviert werden. In Säugetierzellen wurden 3 Isoformen identifiziert: CDC25A, CDC25B (116949) und CDC25C (157680). CDC25A aktiviert hauptsächlich die Komplexe CDK2 (116953) -Cyclin E (123837) und CDK2-Cyclin A (123835) während des G1-S-Übergangs, spielt aber auch eine Rolle während des G2-M-Übergangs durch Aktivierung von CDK1 (116940) -Cyclin B (123836) Komplexe, von denen angenommen wird, dass sie die Chromosomenkondensation initiieren (Zusammenfassung von Boutros et al., 2007).

Galaktionov und Beach (1991) klonierten eine cDNA, die dem humanen CDC25A-Gen entspricht, aus einer Teratokarzinombibliothek.

Galaktionov et al. (1995) zeigten, dass in Nagetierzellen humane CDC25A- oder CDC25B-Phosphatasen, jedoch keine CDC25C-Phosphatasen, entweder mit der gly12-zu-val-Mutation des HRAS-Gens (190020.0001) oder dem Verlust von RB1 (614041) bei der onkogenen Fokusbildung kooperieren. Die Transformanten waren stark aneuploid, wuchsen in weichem Agar und bildeten bei Nacktmäusen hochgradige Tumoren. Eine Überexpression von CDC25B wurde bei 32% der getesteten primären Brustkrebserkrankungen beim Menschen festgestellt. Um die Integrität des Genoms zu schützen und das Überleben zu sichern, hören eukaryotische Zellen, die genotoxischem Stress ausgesetzt sind, auf, sich zu vermehren, um Zeit für die DNA-Reparatur zu haben. Mailand et al. (2000) zeigten, dass menschliche Zellen auf ultraviolettes Licht oder ionisierende Strahlung durch schnellen, Ubiquitin- und proteasomabhängigen Proteinabbau von CDC25A, einer Phosphatase, die für das Fortschreiten von der G1- zur S-Phase des Zellzyklus erforderlich ist, reagieren. Diese Reaktion beinhaltete aktivierte CHK1-Proteinkinase (603078), jedoch nicht den p53 (191170) -Signalweg, und die anhaltende inhibitorische Tyrosinphosphorylierung von CDK2 (116953) blockierte den Eintritt in die S-Phase und die DNA-Replikation. Der CDC25A-abhängige Zellzyklusstillstand tritt 1 bis 2 Stunden nach ultravioletter Strahlung auf, während die p53-p21-Achse den Zellzyklus nur einige Stunden nach ultravioletter Behandlung beeinflusst. Mailand et al. (2000) kam daher zu dem Schluss, dass die Checkpoint-Antwort auf DNA-Schäden in 2 Wellen auftritt. Die Überexpression von CDC25A umging den Mechanismus des Zellzyklusstillstands, was zu verstärkten DNA-Schäden und vermindertem Zellüberleben führte. Mailand et al. (2000) kamen zu dem Schluss, dass die Ergebnisse einen spezifischen Abbau von CDC25A als Teil des DNA-Schädigungs-Checkpoint-Mechanismus identifizierten und darauf hinwiesen, wie die CDC25A-Überexpression bei menschlichen Krebsarten zur Tumorentstehung beitragen könnte.

Wenn eukaryotische Zellen ionisierender Strahlung ausgesetzt sind, aktivieren sie Checkpoint-Pfade, um das Fortschreiten des Zellzyklus zu verzögern. Defekte in der ionisierenden Strahlung-induzierte S-Phase Checkpoint Ursache ‚radioresistant DNA-Synthese‘, ein Phänomen, das bei Krebs-anfälligen Patienten mit Ataxie-Teleangiektasie identifiziert wurde. Die CDC25A-Phosphatase aktiviert CDK2, das für die DNA-Synthese benötigt wird, wird jedoch als Reaktion auf DNA-Schäden oder blockierte Replikation abgebaut. In: Falck et al. (2001) berichteten über eine funktionelle Verbindung zwischen ATM (607585), Checkpoint-Signalkinase CHK2 (604373) und CDC25A und verwickelten diesen Mechanismus in die Steuerung des S-Phasen-Checkpoints. In: Falck et al. (2001) zeigten, dass die ionisierende strahlungsinduzierte Zerstörung von CDC25A sowohl ATM als auch die CHK2-vermittelte Phosphorylierung von CDC25A auf Serin-123 erfordert. Ein ionisierender strahlungsinduzierter Verlust des CDC25A-Proteins verhindert die Dephosphorylierung von CDK2 und führt zu einer vorübergehenden Blockade der DNA-Replikation. In: Falck et al. (2001) zeigten auch, dass Tumor-assoziierte CHK2-Allele CDC25A nicht binden oder phosphorylieren können und dass Zellen, die diese CHK2-Allele exprimieren, erhöhte CDC25A oder eine CDK2-Mutante, die keine inhibitorische Phosphorylierung (CDK2AF) durchlaufen kann, die DNA-Synthese bei Bestrahlung nicht hemmen. In: Falck et al. (2001) kamen zu dem Schluss, dass ihre Ergebnisse CHK2 als Kandidatentumorsuppressor unterstützen und den ATM – CHK2 – CDC25A – CDK2-Signalweg als genomischen Integritätskontrollpunkt identifizieren, der die strahlenresistente DNA-Synthese verhindert.

Falck et al. (2002) zeigten, dass eine experimentelle Blockade entweder der NBS1 (602667) -MRE11 (600814) -Funktion oder der CHK2-ausgelösten Ereignisse zu einem partiellen strahlenresistenten DNA-Synthese-Phänotyp in menschlichen Zellen führt. Im Gegensatz dazu hebt die gleichzeitige Interferenz mit NBS1-MRE11 und den CHK2-CDC25A-CDK2-Pfaden die Hemmung der durch ionisierende Strahlung induzierten DNA-Synthese vollständig auf, was zu einer vollständigen strahlenresistenten DNA-Synthese führt, die der durch defekte ATM verursachten entspricht. Darüber hinaus wurde die CDK2-abhängige Beladung von CDC45 (603465) auf Replikationsursprünge, eine Voraussetzung für die Rekrutierung von DNA-Polymerase, bei Bestrahlung von normalen oder NBS1/MRE11-defekten Zellen, nicht jedoch von Zellen mit defektem ATM, verhindert. In: Falck et al. (2002) kamen zu dem Schluss, dass die Phosphorylierung von NBS1 und CHK2 durch ATM als Reaktion auf ionisierende Strahlung 2 parallele Zweige des DNA-schadensabhängigen S-Phasen-Checkpoints auslöst, die zusammenarbeiten, indem sie verschiedene Schritte der DNA-Replikation hemmen.

In Drosophila wird die Expression der cdc25-Phosphatase ‚twine‘, die das Fortschreiten durch Meiose fördert, durch ‚Boule‘ reguliert (siehe 606165), das einen Schlüsselfaktor der Meiose in männlichen Keimzellen kodiert. In: Luetjens et al. (2004) untersuchten, ob ein gemeinsamer Mechanismus dem bei idiopathischen und nicht-idiopathischen azoospermischen Patienten mit meiotischem Arrest beobachteten Block der Keimzellreifung zugrunde liegt (270960). Sie untersuchten immunhistochemisch die Expression von BOULE und CDC25A-Phosphatase, dem humanen Homolog von Twine, bei 47 Männern mit meiotischem Stillstand, gemischter Atrophie oder normaler Spermatogenese. Die BOULE-Proteinexpression bei Männern mit vollständiger Spermatogenese beschränkte sich auf Stadien von Leptoten bis zu Stadien später Spermatozyten, während die CDC25A-Expression von Leptoten-Spermatozyten bis zu verlängerten Spermatiden reichte. Obwohl Spermatozyten in allen Hodenbiopsien mit meiotischem Arrest (28 Hoden) vorhanden waren, fehlte die BOULE-Proteinexpression vollständig. Darüber hinaus fehlte in fast allen Biopsien, in denen BOULE fehlte, gleichzeitig CDC25A. Es wurden jedoch keine Mutationen oder Polymorphismen im BOULE-Gen identifiziert, die den Mangel an BOULE- oder CDC25A-Expression erklären könnten. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass einer großen Gruppe unfruchtbarer Männer mit meiotischem Arrest das BOULE-Protein und sein mutmaßliches Ziel, die CDC25A-Expression, fehlen. Sie kamen auch zu dem Schluss, dass das spermatogene Versagen von Faktoren vor BOULE herrührt, die möglicherweise an der Regulierung der Transkription und / oder Translation von BOULE beteiligt sind.

Uto et al. (2004) fand Xenopus Chk1, aber nicht Chk2, phosphorylierte Xenopus Cdc25a bei thr504 und hemmte es von der Interaktion mit verschiedenen Cdk-Cyclin-Komplexen durch seinen C-Terminus. Diese Hemmung, nicht der Cdc25a-Abbau, war essentiell für den Chk1-induzierten Zellzyklusstillstand und den DNA-Replikations-Checkpoint in frühen Embryonen. C-terminale Stellen, die thr504 äquivalent sind, existieren in allen bekannten Cdc25-Familienmitgliedern von Hefe zu Mensch, und ihre Phosphorylierung durch Chk1 hemmte alle untersuchten Cdc25-Familienmitglieder daran, mit ihren Cdk-Cyclin-Substraten zu interagieren.

Madlener et al. (2009) zeigten, dass ein moderater Hitzeschock von 42 Grad C einen schnellen CDC25A-Proteinabbau und eine Verringerung des Zellzyklusverlaufs verursachte. Der CDC25A-Abbau hing von der Ser75-CDC25A-Phosphorylierung durch p38-MAPK (MAPK14; 600289) und von der Ser177-CDC25A-Phosphorylierung durch CHK2 ab, das eine Bindungsstelle für 14-3-3 bildet (siehe 113508). Bei Hitzeschock kolokalisierte sich CDC25A schnell mit 14-3-3 im perinukleären Raum, was mit einer Abnahme der CDC25A-Proteinspiegel im Kern einherging. Konsistent wurde eine 14-3-3-bindungsdefiziente CDC25A-Doppelmutante, die bei Ser177 und Tyr506 nicht phosphoryliert werden kann, als Reaktion auf einen Hitzeschock nicht abgebaut, und es gab keine Hinweise auf eine erhöhte Kolokalisierung von CDC25A mit 14-3-3 im Cytosol. Daher waren p38-MAPK, CHK2 und 14-3-3 bei Hitzeschock Antagonisten der CDC25A-Stabilität. CDC25A wurde jedoch durch Hsp90AA1 (140571) in HEK293-Zellen geschützt, da die spezifische Hemmung von HSP90 mit Geldanamycin den CDC25A-Abbau in HEK293-Zellen verursachte, was impliziert, dass CDC25A ein HSP90-Client-Protein ist. Spezifische Hemmung von HSP90, zusammen mit Hitzeschock, verursacht und beschleunigt den Abbau von CDC25A und war sehr zytotoxisch. In: Madlener et al. (2009) kam zu dem Schluss, dass CDC25A durch mäßigen Hitzeschock abgebaut und durch HSP90 geschützt wird.

CDC25-Phosphatasen aktivieren die Zellteilungskinasen während des gesamten Zellzyklus. Fauman et al. (1998) bestimmte die 2,3-Angström-Struktur der menschlichen CDC25A-katalytischen Domäne. Die Kristallstruktur zeigte eine kleine Alpha / Beta-Domäne mit einer Falte im Gegensatz zu zuvor beschriebenen Phosphatase-Strukturen, aber identisch mit Rhodanese, einem Schwefeltransferprotein. Nur die Aktiv-Zentrum-Schleife, die das cys-(X)-5-arg-Motiv enthielt, zeigte Ähnlichkeit mit den Tyrosinphosphatasen. In einigen Kristallen bildete das katalytische cys430 eine Disulfidbindung mit dem invarianten cys384, was darauf hindeutet, dass CDC25 während oxidativem Stress selbst gehemmt werden kann. Asp383, das zuvor als allgemeine Säure vorgeschlagen wurde, dient stattdessen einer strukturellen Rolle und bildet eine konservierte vergrabene Salzbrücke. Fauman et al. (1998) schlugen vor, dass glu431 als allgemeine Säure wirken kann.

Demetrick und Beach (1993) kartierten das CDC25A-Gen auf 3p21 durch Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung mit Bestätigung durch PCR-Analyse von Hamster / humanen somatischen Zellhybrid-DNAs. Ein Gebiet in der Nähe von 3p21 ist häufig an karyotypischen Anomalien bei Nierenkarzinomen, kleinzelligen Lungenkarzinomen und gutartigen Tumoren der Speicheldrüse beteiligt.