CDC20

CDC20
利用可能な構造 ＰＤＢ オルソログ検索: PDBe RCSB PDB IDコードのリスト 4GGA、4GGC、4GGD、4N14、5G04
識別子
エイリアス	CDC20、CDC20A、bA276H19.3、p55CDC、細胞分裂周期20
外部ID	オミム：603618; MGI : 1859866;ホモロジーン: 37459;ジーンカード：CDC20; OMA :CDC20 - オルソログ
遺伝子の位置（ヒト） クロ。 染色体1（ヒト）[1] バンド 1p34.2 始める 43,358,981 bp [1] 終わり 43,363,203 bp [1]
遺伝子の位置（マウス） クロ。 染色体4（マウス）[2] バンド 4|4 D2.1 始める 118,290,098 bp [2] 終わり 118,294,549 bp [2]
RNA発現パターン ブギー 人間 マウス（相同遺伝子） トップの表現 卵母細胞 心室帯 二次卵母細胞 胚 神経節隆起 左精巣 右精巣 横行結腸粘膜 生殖腺 海綿骨 トップの表現 内側神経節隆起 原始的な線 腹壁 尿管 心内膜クッション 内頸動脈 胚葉上層 腎小体 外頸動脈 毛包 参照表現データの詳細 バイオGPS 参照表現データの詳細
遺伝子オントロジー 分子機能 タンパク質C末端結合 タンパク質結合 後期促進複合体結合 ユビキチンタンパク質転移酵素活性化活性 酵素結合 ヒストン脱アセチル化酵素結合 細胞成分 中心体 スピンドルポール スピンドル 微小管形成中心 細胞質の核周囲領域 後期促進複合体 細胞骨格 細胞質 核 核質 細胞質 タンパク質含有複合体 生物学的プロセス 細胞分化 減数分裂核分裂の調節 樹状突起の発達の調節 神経系の発達 シナプス可塑性の正の調節 細胞分裂 シナプス成熟の正の調節 タンパク質のユビキチン化 細胞集団増殖の正の調節 後期促進複合体依存性分解プロセス ユビキチンタンパク質リガーゼ活性の正の制御 有糸分裂姉妹染色分体接着 タンパク質の脱ユビキチン化 有糸分裂紡錘体の組み立て 細胞周期 有糸分裂紡錘体形成チェックポイントシグナル伝達 有糸分裂細胞周期の相転移の調節 ユビキチン依存性タンパク質分解プロセス 出典:Amigo / QuickGO
オルソログ 種 人間 ねずみ エントレズ 991 107995 アンサンブル ENSG00000117399 ENSMUSG00000006398 ユニプロット Q12834 翻訳 RefSeq (mRNA) NM_001255 NM_023223 RefSeq (タンパク質) NP_001246 NP_075712 場所 (UCSC) 1 章: 43.36 – 43.36 Mb 4 章: 118.29 – 118.29 Mb PubMed検索 [3] [4]
ウィキデータ
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細胞分裂周期タンパク質20ホモログは、ヒトのCDC20 遺伝子^{[5] [6]}によってコードされる細胞分裂の重要な調節因子です。現在知られている限りでは、その最も重要な機能は、染色分体の分離と後期への移行を開始する11〜13の大きなサブユニット複合体である後期促進複合体（APC/C）を活性化することです。APC/C ^Cdc20タンパク質複合体には、2つの主要な下流ターゲットがあります。まず、セキュリンを破壊の標的とし、最終的にコヒーシンを破壊して姉妹染色分体を分離できるようにします。また、S期およびM期（S/M）サイクリンを破壊の標的とし、S/Mサイクリン依存性キナーゼ（Cdk）を不活性化して、細胞が有糸分裂から抜け出すことを可能にします。密接に関連したタンパク質であるCdc20ホモログ-1（Cdh1）は、細胞周期において補完的な役割を果たします。

CDC20は細胞周期の複数の時点で他の多くのタンパク質と相互作用する調節タンパク質として作用するようです。これは、2つの微小管依存性プロセス、すなわち後期前の核移動と染色体分離に必要です。^[7]

CDC20は、他のいくつかのCdcタンパク質とともに、1970年代初頭にハートウェルと同僚が酵母株S. cerevisiaeの細胞周期の主要なイベントを完了できなかった細胞分裂周期変異体を作ったときに発見されました。^[8]ハートウェルは、有糸分裂後期に入らず、有糸分裂を完了できなかった変異体を発見しました。この表現型はCDC20遺伝子にまで遡ることができます。^[9]しかし、タンパク質の生化学が最終的に解明された後も、CDC20の分子的役割は1995年にAPC/Cが発見されるまで不明のままでした。^{[10] [11]}

CDC20 はヘテロ三量体 G タンパク質のベータサブユニットに関連するタンパク質です。C 末端近くには 7 つのWD40 リピートが含まれます。これは約 40 アミノ酸の複数の短い構造モチーフで、より大きなタンパク質複合体との結合に役割を果たすことが多いです。CDC20 の場合、これらは 7 枚羽根のベータプロペラに配置されます。ヒト CDC20 は約 499 アミノ酸の長さで、N 末端近くに少なくとも 4 つのリン酸化部位が含まれます。これらのリン酸化部位の間には、調節の役割を果たす C ボックス、KEN ボックス、Mad2 相互作用モチーフ、および Cry ボックスがあります。KEN ボックスと Cry ボックスは、APC/C ^Cdh1複合体にとって重要な認識および分解配列です (以下を参照)。

CDC20 は以下と相互作用することが示されています:

• ANAPC7 ^{[12] [13]}
• BUB1B、^{[13] [14] [15] [16] [17] [18]}
• CDC16、^{[12] [13] [16] [19]}
• CDC27、^{[12] [13] [16] [19] [20] [21] [22]}
• サイクリンA1、^[23]
• FBXO5 , ^[24]
• HDAC1、^[25]
• HDAC2、^[25]および
• MAD2L1 . ^{[13] [16] [18] [19] [20 ] [21] [26 ] [27] [28] [29] [30] [31]}

しかし、CDC20 の最も重要な相互作用は、後期促進複合体との相互作用です。APC/C は大きな E3 ユビキチンリガーゼで、特定のタンパク質を分解対象としてマークすることで、中期から後期への移行を引き起こします。APC/C の主な 2 つのターゲットは、S/M サイクリンとタンパク質のセキュリンです。S/M サイクリンはサイクリン依存性キナーゼ (Cdk) を活性化します。サイクリン依存性キナーゼは、細胞を有糸分裂に導くために機能する、さまざまな下流効果を持ちます。細胞が有糸分裂を終了するには、これらを分解する必要があります。セキュリンはセパラーゼを阻害するタンパク質で、セパラーゼは姉妹染色分体をまとめるタンパク質であるコヒーシンを阻害します。したがって、後期を進行させるには、セキュリンを阻害してコヒーシンがセパラーゼによって切断されるようにする必要があります。これらのプロセスは、APC/C と CDC20 の両方に依存しています。Cdk が APC/C をリン酸化する場合、CDC20 はそれに結合して活性化し、Cdk の分解とコヒーシンの切断の両方を可能にします。APC/C の活性は CDC20 (および Cdh1) に依存しています。これは、CDC20 が APC/C 基質に直接結合することが多いためです。^[32]実際、CDC20 と Cdh1 (以下を参照) は、基質上の KEN ボックスと D ボックス モチーフの受容体であると考えられています。^[33]ただし、これらの配列は通常、ユビキチン化と分解には十分ではなく、CDC20 が基質に結合する仕組みについては、まだ多くのことが分かっていません。

APC/C ^Cdc20複合体は、細胞周期の適切な時期に存在できるように自己調節する。CDC20 が APC/C に結合するためには、特定の APC/C サブユニットが Cdk1 (他の Cdk の中でも) によってリン酸化される必要がある。したがって、有糸分裂中に cdk 活性が高く、細胞が有糸分裂後期に入り有糸分裂を終了する準備をしなければならない場合、APC/C ^Cdc20複合体が活性化される。活性化すると、APC/C ^{Cdc20 は}S/M サイクリンを不活性化することで Cdk の分解を促進する。Cdk の分解により APC/C リン酸化率が低下し、CDC20 の結合率も低下する。このようにして、APC/C ^Cdc20複合体は有糸分裂の終わりまでに自己不活性化する。^[34]しかし、細胞はすぐには細胞周期に入らないため、Cdk をすぐに再活性化することはできない。 G1期では複数の異なるメカニズムがCdkを阻害する：Cdk阻害タンパク質が発現し、サイクリン遺伝子の発現がダウンレギュレーションされる。重要なことに、サイクリンの蓄積もCdh1によって阻害される。^[34]

CDC20 ホモログ 1 (Cdh1) は、細胞周期の進行において CDC20 を補完する役割を果たします。APC/C ^Cdc20が活動している間、Cdh1 はリン酸化されており、APC/C に結合できません。しかし、中期後、S/M-Cdk は APC/C ^Cdc20によって不活性化され、Cdh1 は非リン酸化状態で存在して APC/C に結合できます。これにより、APC/C は、次の S 期で再び必要になるまで、S/M サイクリン (および S/M Cdk) を分解し続けることができます。S/M サイクリンはどのように再出現して細胞を有糸分裂に導くのでしょうか。APC/C ^{Cdc20 は}G1/S サイクリンを認識しません。G1 の間にその濃度が上昇し、G1/S Cdk を活性化します。次に、G1/S Cdk が Cdh1 をリン酸化して、S/M サイクリンの阻害を徐々に解除します。^[34]

CDC20 は、紡錘体形成チェックポイント(SAC)の一部でもあり、SAC によって制御されています。このチェックポイントは、中期プレートに並んだすべての姉妹染色分体のセントロメアが微小管に適切に付着している場合にのみ、後期が進行することを保証します。チェックポイントは、付着していないセントロメアによってアクティブに保たれ、すべてのセントロメアが付着している場合にのみ後期が始まります。APC/C ^Cdc20は、Mad2、Mad3 (BubR1)、Bub3 など、いくつかの異なるタンパク質で構成される SAC の重要なターゲットです。実際、これらの 3 つのタンパク質は CDC20 とともに、おそらく有糸分裂チェックポイント複合体 (MCC) を形成し、APC/C ^Cdc20を阻害して後期が早期に開始されないようにします。さらに、Bub1 は CDC20 を直接リン酸化して阻害しますが、酵母では、Mad2と Mad3 が CDC20 に結合すると、その自己ユビキチン化が引き起こされます。^[35]

CDC20は、多くの種類の癌の癌組織で上昇していることが多い。乳癌では悪性度と相関しており、値が高いほど転帰が悪くなる。CDC20の過剰発現は、肺癌、胃癌、膵臓癌でも報告されている。胃癌と膵臓癌では、値の上昇は腫瘍の大きさ、組織学的悪性度（細胞の異常）、リンパ節への転移と相関している。大腸癌と非小細胞肺癌では、癌のステージと相関しており、そのため、どちらの癌の患者の予後を予測するのに役立つバイオマーカーとして提案されている。^[36]

• UCSC ゲノム ブラウザのヒト CDC20 ゲノムの位置と CDC20 遺伝子の詳細ページ。