tekst

rodzina białek cyklu podziału komórek 25 (CDC25) jest wysoce zachowywanymi fosfatazami o podwójnej specyficzności, które aktywują kompleksy kinazy zależnej od cyklin (CDK), które z kolei regulują postęp w cyklu podziału komórek. Fosfatazy CDC25 są również kluczowymi składnikami szlaków punktów kontrolnych, które stają się aktywowane w przypadku uszkodzenia DNA. W komórkach ssaków zidentyfikowano 3 izoformy: CDC25A, CDC25B (116949) i CDC25C (157680). CDC25A aktywuje głównie kompleksy CDK2 (116953)-cyklina E (123837) i CDK2-cyklina a (123835) podczas przejścia G1-s, ale odgrywa również rolę podczas przejścia G2-M poprzez aktywację kompleksów CDK1 (116940)-cyklina B (123836), które są uważane za inicjujące kondensację chromosomów (podsumowanie przez Boutrosa i wsp., 2007).

Galaktionov i Beach (1991) sklonowali cDNA odpowiadające ludzkiemu genowi CDC25A z biblioteki teratocarcinoma.

Galaktionov et al. (1995) wykazał, że w komórkach gryzoni ludzkie fosfatazy CDC25A lub CDC25B, ale nie cdc25c współpracują z mutacją gly12-do-val genu HRAS (190020.0001) lub utratą RB1 (614041) w onkogennym tworzeniu ognisk. Transformanty były silnie aneuploidalne, rosły w miękkim agarze i tworzyły wysokiej jakości guzy u nagich myszy. Nadekspresję CDC25B wykryto w 32% badanych pierwotnych nowotworów piersi u ludzi.

aby chronić integralność genomu i zapewnić przetrwanie, komórki eukariotyczne narażone na stres genotoksyczny przestają się rozmnażać, aby zapewnić czas na naprawę DNA. Mailand i in. (2000) wykazał, że komórki ludzkie reagują na światło ultrafioletowe lub promieniowanie jonizujące przez szybką, zależną od ubikwityny i proteasomu degradację białka CDC25A, fosfatazy wymaganej do progresji od fazy G1 do fazy s cyklu komórkowego. Ta odpowiedź obejmowała aktywowaną kinazę białkową CHK1 (603078), ale nie szlak p53 (191170), a utrzymująca się hamująca fosforylacja TYROZYNOWA CDK2 (116953) zablokowała wejście do fazy S i replikację DNA. Cdc25a zależne zatrzymanie cyklu komórkowego występuje 1 do 2 godzin po promieniowaniu ultrafioletowym, podczas gdy oś p53-P21 wpływa na cykl komórkowy tylko kilka godzin po leczeniu ultrafioletem. Mailand i in. (2000) w ten sposób stwierdził, że odpowiedź punktu kontrolnego na uszkodzenie DNA występuje w falach 2. Nadekspresja CDC25A ominęła mechanizm zatrzymania cyklu komórkowego, prowadząc do zwiększenia uszkodzenia DNA i zmniejszenia przeżywalności komórki. Mailand i in. (2000) stwierdził, że w wynikach zidentyfikowano specyficzną degradację CDC25A jako część mechanizmu punktu kontrolnego uszkodzenia DNA i zasugerował, w jaki sposób nadekspresja CDC25A w ludzkich nowotworach może przyczynić się do tumorigenezy.

po wystawieniu na działanie promieniowania jonizującego komórki eukariotyczne aktywują ścieżki kontrolne, aby opóźnić postęp cyklu komórkowego. Wady punktu kontrolnego fazy s wywołanego promieniowaniem jonizującym powodują „radiorezystancyjną syntezę DNA”, zjawisko, które zostało zidentyfikowane u pacjentów podatnych na raka cierpiących na ataksję-teleangiektazję. Fosfataza CDC25A aktywuje CDK2, potrzebną do syntezy DNA, ale ulega degradacji w odpowiedzi na uszkodzenie DNA lub opóźnioną replikację. Falck et al. (607585) opisała funkcjonalny związek pomiędzy ATM (607586) kinaza sygnałowa checkpointa CHK2 (604373) i CDC25A. Falck et al. (2001) wykazał, że niszczenie cdc25a wywołane promieniowaniem jonizującym wymaga zarówno ATM, jak i fosforylacji CDC25A za pośrednictwem chk2 na serynie-123. Spowodowana promieniowaniem jonizującym utrata białka CDC25A zapobiega defosforylacji CDK2 i prowadzi do przejściowej blokady replikacji DNA. Falck et al. (2001) wykazał również, że związane z nowotworem allele CHK2 nie mogą wiązać się ani fosforylować CDC25A, a komórki wyrażające te allele CHK2, podwyższone CDC25A lub mutant CDK2 niezdolny do poddania się fosforylacji hamującej (CDK2AF) nie hamują syntezy DNA po napromieniowaniu. Falck et al. (2001) stwierdził, że ich wyniki wspierają CHK2 jako kandydat na supresor nowotworu i identyfikują szlak ATM–CHK2–CDC25A–CDK2 jako punkt kontrolny integralności genomu, który zapobiega radiorezystancyjnej syntezie DNA.

Falck i in. (2002) wykazał, że eksperymentalna blokada funkcji NBS1 (602667)-MRE11 (600814) lub zdarzeń wywołanych chk2 prowadzi do częściowego fenotypu syntezy DNA promieniotwórczego w komórkach ludzkich. W przeciwieństwie do tego, równoczesna interferencja ze szlakami nbs1-MRE11 i chk2-CDC25A-CDK2 całkowicie znosi hamowanie syntezy DNA indukowanej promieniowaniem jonizującym, co skutkuje całkowitą radiorezystancyjną syntezą DNA analogiczną do spowodowanej wadliwym ATM. Ponadto uniemożliwiono zależne od CDK2 Ładowanie CDC45 (603465) na początku replikacji, co jest warunkiem wstępnym rekrutacji polimerazy DNA, po napromieniowaniu normalnych lub uszkodzonych komórek nbs1/MRE11, ale nie komórek z uszkodzonym ATM. Falck et al. (2002) stwierdził, że w odpowiedzi na promieniowanie jonizujące fosforylacja NBS1 i CHK2 przez ATM uruchamia 2 równoległe gałęzie punktu kontrolnego fazy s zależnej od uszkodzenia DNA, które współpracują poprzez hamowanie różnych etapów replikacji DNA.

u Drosophila ekspresja „Sznurka” fosfatazy cdc25, który promuje progresję poprzez mejozę, jest regulowana przez „Boule” (patrz 606165), który koduje kluczowy czynnik mejozy w męskich komórkach zarodkowych. Luetjens et al. (2004) zbadano, czy wspólny mechanizm leży u podstaw bloku dojrzewania komórek zarodkowych obserwowanego u idiopatycznych i niediopatycznych pacjentów azoospermicznych z aresztowaniem mejotycznym (270960). Badali, za pomocą immunohistochemii, ekspresję BOULE ’ a i fosfatazy CDC25A, ludzkiego homologa Sznurka, u 47 mężczyzn z zatrzymaniem mejotycznym, atrofią mieszaną lub normalną spermatogenezą. Ekspresja białka BOULE u mężczyzn z kompletną spermatogenezą była ograniczona do etapów od leptotenu do stadiów późnych spermatocytów, podczas gdy ekspresja CDC25A wahała się od spermatocytów leptotenowych do wydłużających się spermatocytów. Chociaż spermatocyty były obecne we wszystkich biopsjach jąder z zatrzymaniem mejotycznym (28 jąder), ekspresja białka BOULE była całkowicie pozbawiona. Ponadto, w prawie wszystkich biopsjach, w których BOULE był nieobecny, jednocześnie brakowało CDC25A. Jednak nie zidentyfikowano mutacji ani polimorfizmów w genie BOULE, które mogłyby wyjaśnić brak ekspresji BOULE lub CDC25A. Autorzy doszli do wniosku, że znaczna grupa niepłodnych mężczyzn z mejotycznym zatrzymaniem nie ma białka BOULE i jego przypuszczalnego celu, ekspresji CDC25A. Doszli również do wniosku, że spermatogenne niepowodzenie wydaje się wynikać z czynnika(ów) przed BOULE, które są prawdopodobnie zaangażowane w regulację transkrypcji i/lub translacji BOULE.

Uto i in. (2004) odkrył Xenopus Chk1, ale nie Chk2, fosforylowany Xenopus Cdc25a w thr504 i hamował jego interakcję z różnymi kompleksami Cdk-cyklin przez jego koniec C. To hamowanie, a nie degradacja Cdc25a, było niezbędne do zatrzymania cyklu komórkowego wywołanego Chk1 i punktu kontrolnego replikacji DNA we wczesnych zarodkach. Miejsca C-końcowe odpowiadające thr504 istnieją u wszystkich znanych członków rodziny Cdc25, od drożdży po człowieka, a ich fosforylacja przez Chk1 hamowała interakcje wszystkich badanych członków rodziny Cdc25 z ich substratami CDK-cyklinowymi.

Madlener i in. (2009) wykazały, że umiarkowany szok cieplny 42 stopni C spowodował szybką degradację białka CDC25A i zmniejszenie progresji cyklu komórkowego. Rozkład CDC25A zależał od fosforylacji Ser75-CDC25A przez p38-MAPK (MAPK14; 600289) i fosforylacji Ser177-CDC25A przez CHK2, która tworzy miejsce wiązania dla 14-3-3 (patrz 113508). Po szoku cieplnym, CDC25A szybko kolokalizował się z 14-3-3 w przestrzeni nadjądrowej, czemu towarzyszyło obniżenie poziomu białka cdc25a. Konsekwentnie, podwójny mutant CDC25A z niedoborem wiązania 14-3-3, którego nie można fosforylować w Ser177 i Tyr506, nie ulegał degradacji w odpowiedzi na szok cieplny i nie było dowodów na zwiększoną kolokalizację CDC25A z 14-3-3 w cytozolu. Dlatego po szoku cieplnym P38-MAPK, CHK2 i 14-3-3 były antagonistami stabilności CDC25A. Jednakże CDC25A był chroniony przez Hsp90AA1 (140571) w komórkach HEK293, ponieważ specyficzne hamowanie HSP90 z geldanamycyną spowodowało degradację CDC25A w komórkach HEK293, co sugeruje, że CDC25A jest białkiem klienckim HSP90. Swoiste hamowanie HSP90, w połączeniu z szokiem cieplnym, powodowało i przyspieszało degradację CDC25A i było wysoce cytotoksyczne. Madlener et al. (2009) stwierdził, że CDC25A jest degradowany przez umiarkowany szok cieplny i chroniony przez HSP90.

fosfatazy CDC25 aktywują kinazy podziału komórek w całym cyklu komórkowym. Fauman et al. (1998) ustalił 2,3-angstromową strukturę ludzkiej domeny katalitycznej CDC25A. Struktura krystaliczna ujawniła małą domenę alfa / beta z fałdą w przeciwieństwie do wcześniej opisanych struktur fosfatazy, ale identyczną do Rodanu, białka przenoszącego siarkę. Jedynie pętla w miejscu aktywnym, zawierająca motyw cys-(X)-5-arg, wykazywała podobieństwo do fosfataz tyrozynowych. W niektórych kryształach katalityczny cys430 utworzył Wiązanie dwusiarczkowe z niezmiennym cys384, co sugeruje, że CDC25 może być samohamowany podczas stresu oksydacyjnego. Asp383, wcześniej proponowany jako ogólny kwas, zamiast tego pełni rolę strukturalną, tworząc zachowany zakopany most solny. Fauman et al. (1998) zaproponował, że glu431 może działać jako kwas ogólny.

Demetrick i Beach (1993) zmapowali Gen CDC25A do 3p21 przez fluorescencyjną hybrydyzację in situ z potwierdzeniem przez analizę PCR hybrydowych komórek chomika / człowieka DNA. Obszar w pobliżu 3p21 jest często zaangażowany w nieprawidłowości kariotypowe w rakach nerek, drobnokomórkowych rakach płuc i łagodnych guzach gruczołu ślinowego.