BUB1

有糸分裂チェックポイントセリン/スレオニンプロテインキナーゼBUB1（BUB1 （ベンズイミダゾールによって阻害されない出芽1）としても知られる）は、ヒトではBUB1遺伝子によってコードされる酵素である。^{[ 5 ] [ 6 ]}

Bub1は、Saccharomyces cerevisiae（パン酵母）の遺伝子スクリーニングで最初に同定されたセリン/スレオニンタンパク質キナーゼです。^{[ 7 ]}このタンパク質はキネトコアに結合し、有糸分裂紡錘体チェックポイントと染色体整列の確立において重要な役割を果たします。有糸分裂チェックポイントキナーゼは、 Saccharomyces cerevisiaeやヒトなど多様な生物において進化的に保存されています。Bub1の機能喪失変異または欠損は、異数性、染色体不安定性（CIN）、および早期老化を引き起こすことが報告されています。

Bub1pは、保存されたN末端領域、中央の非保存領域、およびC末端のセリン/スレオニンキナーゼドメインから構成される。^{[ 8 ]} N末端領域は、Hs-BUB1と有糸分裂キネトコアタンパク質ブリンキン（AF15q14とも呼ばれるタンパク質）との結合を媒介する。後者の相互作用は、Bub1のキネトコア局在と、紡錘体アセンブリチェックポイント（SAC）活性化によって誘導される細胞周期停止におけるその機能に不可欠である。^{[ 9 ]} ヒトBub1の結晶構造は、N末端テトラトリコペプチドリピート（TPR）ドメインとC末端キナーゼドメイン（784～1085番目の残基）の存在を明らかにし、2つのローブを持つ典型的なキナーゼフォールドをとる。ATP結合部位と触媒部位は、2つのローブの界面に位置する。 N末端伸長部は3本のβストランドと1本のαヘリックスからなり、キナーゼドメインのNローブを包み込んでいる。^{[ 10 ]：図1}

ヒトでは、Bub1は細胞周期のG1期とS期に徐々に蓄積し、G2/M期にピークに達し、有糸分裂後に劇的に減少する。前期には、外側キネトコアに最初に局在するタンパク質の1つとして局在し、このプロセスは一般的に、正しい有糸分裂のタイミングと紡錘体損傷に対するチェックポイント応答に関与している。^{[ 11 ]}

プロテインキナーゼBub1は、細胞周期において多様かつ明確な機能を有しており、主に中期におけるSACおよび染色体整列に関与している。現在までに同定されているこのタンパク質の相互作用ネットワークも同様に複雑である（図1参照）。

真核細胞では、SACは染色体が次世代に確実に受け継がれるようにするための中心的な監視機構として機能します。いくつかの構成要素が、おそらく張力の検出によって、微小管の動原体への正しい双極性結合を監視します。単一の動原体に双極性微小管結合がない限り、中期から後期への移行はSACによって停止されるため、非常に感度の高いシグナル伝達経路が必要となります。Bub1はSACの形成とシグナル伝達のマスターレギュレーターであるとされています。少なくとも13個の他のタンパク質（ Mad1、MAD2、MAD3 /BubR1、BUB3、Mps1など）がチェックポイントの一部であり、その多くがBub1と相互作用することが確認されています。

SACが活性化されると、Bub1はAPC /Cの共活性化因子Cdc20を直接リン酸化する。^{[ 13 ]}このリン酸化は、おそらくBub1によって事前にリン酸化されているBub3との複合体で起こる。Cdc20のリン酸化は最終的にAPC/Cの活性低下につながり、中期から後期への移行を決定する。今度は、Cdh1と複合体を形成したAPC/Cが、Bub1に作用して分解を促し、有糸分裂から脱出する。^{[ 14 ]}

さらに、G2期または前期の初期におけるBub1のキネトコア局在は、SAC機能のもう1つの側面である。Bub1は、Mad1、Mad2、BubR1、CENP-E、PLK1などの他のチェックポイントタンパク質やモータータンパク質をキネトコアにリクルートするプラットフォームとして機能すると考えられている。^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}実際、最近のデータは、SAC活性中のBub1の主な役割はCdc20のリン酸化ではなく、BubR1、Mad1、Mad2のリクルートであることを示唆している。^{[ 18 ]}

紡錘体損傷時には、Bub1 も Mad1 をリン酸化するように誘導され^{[ 19 ] [ 20 ]}、Mad1-Mad2 複合体の解離につながり、それによって Mad2 が Cdc20 の阻害を受けやすくなります。Bub1 は一般的に、セントロメア領域への Shugoshin タンパク質 ( Sgo1 ) の局在を強化することによって姉妹染色分体の凝集を保護します。ホスファターゼPP2Aをリクルートすることにより、Bub1 は Sgo1 をセントロメアから除去する PLK1 の作用を阻害します。^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

対照的に、前述のように、PLK1の局在もBub1の活性に依存します。RNAiまたは抗体除去を用いたアフリカツメガエル抽出物の研究により、Bub1が内側セントロメアの組織化において重要な機能を持つことが示されています。キネトコアの組み立てにおける役割と同様に、Bub1はAurora Bキナーゼ、Survivin、INCENPなどの染色体パッセンジャー複合体（CPC）のメンバーをリクルートします。Bub1によるINCENPの直接リン酸化が観察されています。^{[ 25 ]}

RNAi を介したヒト Bub1 の枯渇は、正しい中期集合における機能を示している。下流の標的として、CENP-F、MCAK、および前述の Sgo1 などの異なるキネトコアタンパク質が同定されている。^{[ 18 ]}

有糸分裂チェックポイントの障害は、多くのヒト癌に共通する特徴である。より正確には、紡錘体チェックポイントの変異は染色体不安定性および異数性につながり、これはすべての固形腫瘍の 90% 以上に存在する特徴である。^{[ 26 ]} Bub1 の機能喪失変異または遺伝子発現の低下は、結腸癌、食道癌、胃癌、乳癌、メラノーマなどのいくつかのヒト腫瘍で確認されている。^{[ 18 ]} Bub1 発現レベルと腫瘍の局在および重症度との間に相関関係が見出された。たとえば、Bub1 発現レベルが低いと肉腫、リンパ腫、肺腫瘍が多くなり、高いと肉腫および肝臓の腫瘍が引き起こされた。^{[ 27 ]}さらに、Bub1 は SV-40 ウイルスのラージ T 抗原の標的として同定されており、おそらくその癌化の可能性に寄与している。^{[ 28 ]} Bub1が腫瘍形成に関与している可能性を示す証拠は、動物実験からも得られており、Bub1の発現が低下したマウスでは腫瘍感受性の増加が認められた。^{[ 29 ] [ 30 ]} p53が機能不全の細胞（例えばHeLa細胞）でBub1をin vitroでノックダウンすると、異数性が生じた。^{[ 31 ]}異数性だけが腫瘍形成の十分な原因なのか、それとも単なる結果なのかは、科学的な議論の対象となっている。

最近、Bub1はCIMDの負の制御因子として同定された。Bub1の枯渇は、SAC機能の低下によって引き起こされる異数性を回避するためにCIMDの増加をもたらす。これにより、 p73の転写活性はリン酸化によって阻害される。これら2つの因子間の直接的な相互作用はこれまで可視化されておらず、したがってBub1とp73を結びつける分子はまだ特定されていない。^{[ 32 ]}また、Bub1はp53に結合して、アポトーシス促進遺伝子の活性化を阻止し、したがってBub1が枯渇するとp53がアポトーシスを 誘導できるという提案もある。しかし、p53とBub1の相互作用はまだ示されておらず、p53がBubR1に結合することは報告されている。^{[ 33 ]}

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• UCSCゲノムブラウザにあるヒトBUB1ゲノムの位置とBUB1遺伝子の詳細ページ。