teksti

solunjakautumissykli 25 (CDC25)-proteiiniperhe ovat erittäin säilyneitä kaksospesifisiä fosfataaseja, jotka aktivoivat sykliinistä riippuvia kinaasikomplekseja (CDK), jotka puolestaan säätelevät etenemistä solunjakautumissyklin läpi. CDC25-fosfataasit ovat myös DNA-vaurion yhteydessä aktivoituvien tarkastuspisteiden keskeisiä osia. Nisäkässoluista on tunnistettu 3 isoformia: CDC25A, CDC25B (116949) ja CDC25C (157680). CDC25A aktivoi pääasiassa CDK2 (116953)-sykliini E (123837)-ja CDK2-sykliini A (123835)-komplekseja G1-s-siirtymän aikana, mutta sillä on myös rooli G2-M-siirtymän aikana aktivoimalla CDK1 (116940) – sykliini B (123836) – komplekseja, joiden arvellaan käynnistävän kromosomin tiivistymisen (Yhteenveto Boutros et al., 2007).

Kloonaus ja ilmentyminen

Galaktionov ja Beach (1991) kloonasivat ihmisen CDC25A-geeniä vastaavan cDNA: n teratokarsinooma-kirjastosta.

Galaktionov et al. (1995) osoitti, että jyrsijäsoluissa ihmisen cdc25a tai cdc25b mutta ei cdc25c-fosfataasit toimivat yhteistyössä joko HRAS-geenin gly12-val-mutaation (190020.0001) tai RB1: n (614041) häviämisen kanssa onkogeenisessä fokuksen muodostumisessa. Transformantit olivat hyvin aneuploidisia, kasvoivat pehmeässä agarissa ja muodostivat alastonhiirille korkean asteen kasvaimia. Cdc25b: n yliekspressio havaittiin 32 prosentissa tutkituista ihmisen primaarisista rintasyövistä.

genomin eheyden suojelemiseksi ja eloonjäämisen varmistamiseksi genotoksiselle stressille altistuneet eukaryoottisolut lakkaavat lisääntymästä, jotta DNA: n korjautumiseen jää aikaa. Mailand ym. (2000) osoitti, että ihmisen solut reagoivat ultraviolettivaloon tai ionisoivaan säteilyyn hajottamalla nopeasti ubikitiini – ja proteasomiriippuvaisen cdc25a: n, fosfataasin, jota tarvitaan solusyklin etenemiseen G1-vaiheesta S-vaiheeseen. Tähän vasteeseen liittyi aktivoitunut CHK1-proteiinikinaasi (603078), mutta ei p53 (191170) – reitti, ja CDK2: n (116953) jatkuva tyrosiinifosforylaation esto esti pääsyn S-vaiheeseen ja DNA: n replikaation. CDC25A-riippuvainen solusyklin pysähtyminen tapahtuu 1-2 tunnin kuluttua ultraviolettisäteilystä, kun taas p53-p21-akseli vaikuttaa solusykliin vasta useita tunteja ultraviolettikäsittelyn jälkeen. Mailand ym. (2000) päätteli näin, että tarkastuspisteen vastaus DNA-vaurioihin tapahtuu kahdessa aallossa. Cdc25a: n yliekspressio ohitti solusyklin pysähtymismekanismin, mikä paransi DNA-vaurioita ja heikensi solujen eloonjäämistä. Mailand ym. (2000) totesi, että tulokset tunnistivat cdc25a: n spesifisen hajoamisen osana DNA-vaurioiden tarkastuspistemekanismia, ja ehdotti, miten cdc25a: n yli-ilmentyminen ihmisen syövissä voisi edistää kasvainten muodostumista.

altistuessaan ionisoivalle säteilylle eukaryoottisolut aktivoivat tarkastuspistereittejä viivästyttääkseen solusyklin etenemistä. Puutteet ionisoivan säteilyn aiheuttamassa s-vaiheen tarkastuspisteessä aiheuttavat ’radioresistantin DNA-synteesin’, ilmiön, joka on havaittu ataksia-telangiektasiaa sairastavilla syöpäherkillä potilailla. CDC25A-fosfataasi aktivoi DNA-synteesiin tarvittavan CDK2: n, mutta hajoaa DNA-vaurion tai pysähtyneen replikaation seurauksena. Falck ym. (2001) ilmoitti toiminnallisen yhteyden ATM (607585), checkpoint signaling kinaasi CHK2 (604373), ja CDC25A, ja osallistui tämän mekanismin ohjaamiseen S-vaiheen tarkistuspiste. Falck ym. (2001) osoitti, että ionisoivan säteilyn aiheuttama cdc25a: n tuhoutuminen edellyttää sekä ATM: ää että cdc25a: n chk2-välitteistä fosforylaatiota seriini-123: ssa. Ionisoivan säteilyn aiheuttama cdc25a-proteiinin menetys estää CDK2: n defosforylaation ja johtaa DNA: n replikaation väliaikaiseen estoon. Falck ym. (2001) osoitti myös, että kasvaimeen liittyvät CHK2-alleelit eivät pysty sitoutumaan tai fosforyloimaan CDC25A: ta, ja että solut, jotka ilmentävät näitä CHK2-alleeleita, koholla olevia CDC25A: ta tai CDK2-mutanttia, joka ei pysty inhiboimaan fosforylaatiota (CDK2AF), eivät estä DNA-synteesiä säteilytettäessä. Falck ym. (2001) totesi, että niiden tulokset tukevat CHK2 ehdokkaana tuumorisuppressori, ja tunnistaa ATM–CHK2–CDC25A–CDK2 reitti kuin genomisen eheyden tarkistuspiste, joka estää radioresistantti DNA-synteesiä.

Falck ym. (2002) osoitti, että joko nbs1 (602667)-MRE11 (600814)-toiminnon tai CHK2: n laukaisemien tapahtumien kokeellinen salpaus johtaa osittaiseen radiovastaanottavaan DNA-synteesin fenotyyppiin ihmisen soluissa. Sen sijaan samanaikainen häiriö NBS1-MRE11: n ja CHK2-CDC25A-CDK2-reittien kanssa poistaa kokonaan ionisoivan säteilyn aiheuttaman DNA-synteesin eston, jolloin syntyy täydellinen radioresistentti DNA-synteesi, joka on samanlainen kuin viallisen ATM: n aiheuttama. Lisäksi CDK2: sta riippuva cdc45: n (603465) lastaus replikaatioalkuperään, joka on DNA-polymeraasin rekrytoinnin edellytys, estettiin säteilyttämällä normaaleja tai NBS1/MRE11-viallisia soluja, mutta ei soluja, joissa on viallinen ATM. Falck ym. (2002) totesi, että vastauksena ionisoivalle säteilylle ATM: n aiheuttama nbs1: n ja CHK2: n fosforylaatio laukaisee DNA-vauriosta riippuvaisen S-vaiheen tarkastuspisteen kaksi rinnakkaista haaraa, jotka toimivat yhdessä estämällä DNA: n replikaation eri vaiheita.

Drosophilassa meioosin kautta etenemistä edistävän cdc25-fosfataasin ”langan” ilmentymistä säätelee ”Boule” (KS.606165), joka koodaa meioosin avaintekijää miehen sukusoluissa. Luetjens ym. (2004) tutki, onko itusolujen kypsymisen eston taustalla yhteinen mekanismi, joka on havaittu idiopaattisilla ja ei -idiopaattisilla atsoospermisillä potilailla, joilla on meioottinen pysähtyminen (270960). He tutkivat immunohistokemian avulla boulen ja cdc25a-fosfataasin, langan ihmisen homologien, ilmentymistä 47 miehellä, joilla oli meioottinen pidätys, sekainen atrofia tai normaali spermatogeneesi. BOULE-proteiinin ilmentyminen miehillä, joilla oli täydellinen spermatogeneesi, rajoittui vaiheisiin leptoteenista myöhäisten spermatosyyttien vaiheisiin, kun taas CDC25A-ilmentymä vaihteli leptoteenin spermatosyyteistä venyviin spermatideihin. Vaikka spermatosyyttejä oli kaikissa kivesten koepaloissa, joissa oli meioottinen pidätys (28 kivestä), BOULEN proteiiniekspressio puuttui kokonaan. Lisäksi lähes kaikista koepaloista, joissa BOULEA ei ollut, puuttui cdc25a samanaikaisesti. BOULEN geenissä ei kuitenkaan havaittu sellaisia mutaatioita tai polymorfismeja, jotka voisivat selittää BOULEN tai CDC25A-ilmentymän puuttumisen. Kirjoittajat päättelivät, että suurelta joukolta hedelmättömiä miehiä, joilla on meioottinen pidätys, puuttuu BOULE-proteiini ja sen oletettu kohde, CDC25A-ilmaisu. Ne totesivat myös, että spermatogeeniset häiriöt näyttävät johtuvan BOULEA edeltävistä tekijöistä(tekijöistä), jotka mahdollisesti osallistuvat boulen transkription ja/tai kääntämisen säätelyyn.

Uto et al. (2004) löysi Xenopus Chk1: n, mutta ei Chk2: ta, fosforyloi Xenopus Cdc25a: n thr504: ssä ja esti sen vuorovaikutuksen erilaisten Cdk-sykliinikompleksien kanssa C-terminuksensa kautta. Tämä esto, ei Cdc25a: n hajoaminen, oli välttämätön Chk1: n indusoiman solusyklin pysäyttämisen ja DNA: n replikaation tarkastuspisteen kannalta varhaisissa alkioissa. Thr504: ää vastaavia C-terminaalipaikkoja on kaikilla tunnetuilla cdc25-perheen jäsenillä hiivasta ihmiseen, ja chk1: n aiheuttama fosforylaatio esti kaikkia tutkittuja cdc25-perheen jäseniä vuorovaikutuksesta Cdk-sykliinisubstraattiensa kanssa.

Madlener ym. (2009) osoitti, että kohtalainen 42 asteen lämpöshokki aiheutti nopean cdc25a-proteiinin hajoamisen ja solusyklin etenemisen vähenemisen. Cdc25a: n hajoaminen riippui Ser75-CDC25A: n fosforyloitumisesta P38-MAPK: n vaikutuksesta (MAPK14; 600289) ja Ser177-CDC25A: n fosforyloitumisesta CHK2: n vaikutuksesta, joka muodostaa sitoutumiskohdan 14-3-3: lle (KS.113508). Lämpöshokin jälkeen cdc25a kolokalisoitui nopeasti perinukleaarisessa tilassa 14-3-3: een, johon liittyi ydinsäteilyn cdc25a-proteiinitasojen lasku. Johdonmukaisesti 14-3-3 sitoutumispuutteinen cdc25a-kaksoismutantti, jota ei voida fosforyloida Ser177: ssä ja Tyr506: ssa, ei hajonnut lämpöshokin seurauksena, eikä cdc25a: n lisääntyneestä kolokalisoitumisesta sytosolin 14-3-3: n kanssa ollut näyttöä. Siksi lämpöshokissa p38-MAPK, CHK2 ja 14-3-3 olivat cdc25a-stabiilisuuden antagonisteja. CDC25A: ta suojasi kuitenkin Hsp90AA1 (140571) hek293-soluissa, koska hsp90: n spesifinen inhibitio geldanamysiinin kanssa aiheutti CDC25A: n hajoamisen HEK293-soluissa, mikä viittaa siihen, että CDC25A on hsp90-asiakasproteiini. Hsp90: n spesifinen esto yhdessä lämpösokin kanssa aiheutti ja nopeutti CDC25A: n hajoamista ja oli erittäin sytotoksinen. Madlener ym. (2009) totesi, että cdc25a hajoaa kohtalaisella lämpöshokilla ja että se on suojattu HSP90: llä.

biokemialliset ominaisuudet

CDC25-fosfataasit aktivoivat solunjakautumiskinaaseja koko solusyklin ajan. Fauman ym. (1998) määritti ihmisen cdc25a-katalyyttisen domeenin 2,3-angstrom-rakenteen. Kiderakenteesta paljastui pieni alfa / beeta-domeeni, jonka taitos poikkesi aiemmin kuvatuista fosfataasirakenteista mutta oli identtinen rhodanolaisen, rikinsiirtoproteiinin kanssa. Vain aktiivisen kohdan silmukka, joka sisälsi CYS-(X)-5-arg-motiivin, osoitti samankaltaisuutta tyrosiinifosfataasien kanssa. Joissakin kiteissä katalyyttinen cys430 muodosti disulfidisidoksen invariantin cys384: n kanssa, mikä viittaa siihen, että cdc25 saattaa olla oksidatiivisen stressin aikana itsestään estyvä. Asp383, jota aiemmin ehdotettiin yleishapoksi, palvelee sen sijaan rakenteellista roolia muodostaen säilyneen hautautuneen suolasillan. Fauman ym. (1998) ehdotti, että glu431 voi toimia yleishappona.

Mapping

Demetrick and Beach (1993) kartoitti cdc25a-geenin 3p21: een fluoresenssin in situ-hybridisaation avulla ja varmisti sen hamsterin / ihmisen somaattisten solujen hybridin DNAs: n PCR-analyysillä. Alue lähellä 3p21 on usein mukana karyotyyppisiä poikkeavuuksia munuaisten karsinoomat, pienisoluinen karsinoomat keuhkojen, ja hyvänlaatuisia kasvaimia sylkirauhasen.