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Mad2（有糸分裂停止欠損2）は必須の紡錘体チェックポイントタンパク質である。紡錘体チェックポイントシステムは、中期から後期への移行の進行を抑制する制御システムである。Mad2遺伝子は、変異すると微小管毒に対する感受性を付与する遺伝子のスクリーニングにおいて、酵母S. cerevisiaeで最初に同定された。 [ 1 ] Mad2のヒト相同体（MAD2L1およびMAD2L2 ）は、動原体結合タンパク質が欠損している酵母株の微小管毒感受性を回復させるヒトcDNAの探索において最初にクローニングされた。[ 2 ]このタンパク質は未結合の動原体に存在することが示され、抗体阻害研究により、微小管毒ノコダゾールに応答して中期から後期への移行をブロックするために必須であることが実証された。[ 2 ]ヒト配列の共有によって促進されたアフリカツメガエル相同遺伝子のクローニングにより、卵抽出液中の有糸分裂チェックポイントの特性解析が可能になった。 [ 3 ]
中期から後期への進行は、姉妹染色分体の分離によって特徴づけられる。姉妹染色分体の分離と後期への移行を防ぐ細胞周期監視機構は、紡錘体チェックポイントと呼ばれる。染色体分離エラーを防ぐための安全策として、紡錘体形成チェックポイント（SAC）は、すべての姉妹染色分体対が双極性に結合するまで後期への移行を遅らせる。
微小管が動原体に付着し、染色体が中期板上に整列し、適切な二方向性が達成されると、SAC停止機構が除去される。後期への移行はAPCCdc20の活性化によって媒介される。APCCdc20はユビキチンタンパク質リガーゼであり、タンパク質セキュリンを分解のために標識する。セキュリンの分解により、結合しているプロテアーゼパートナーであるセパラーゼが遊離し活性化される。セキュリンに結合したセパラーゼは阻害されたままであるが、阻害が解除されると、活性化されたセパラーゼは姉妹染色分体を連結しているコヒーシン複合体を切断する。[ 5 ]
Cdc20がないと、後期促進複合体（APC）は活性化されず、後期は開始されない。Mad2は、Cdc20との三者複合体において直接物理的に相互作用することでAPCの活性を阻害することが示されている[ 6 ] 。 [ 7 ]微小管に結合していない動原体は、Mad2によるCdc20の隔離を触媒する。実際、中期哺乳類細胞を紡錘体脱重合剤ノコダゾールで処理すると、Mad2タンパク質はすべての姉妹染色分体対の動原体に局在するようになる[ 5 ] 。
Mad2はマルチマーを形成することができ、少なくとも2つの構造コンフォメーションをとります。開いたMad2は、閉じたMad2とは50残基のC末端セグメントの位置が異なります。この「安全ベルト」は、開いたコンフォメーションではタンパク質の右側にしっかりと固定されています。緩むと、安全ベルトは結合パートナーの周りに再配置できます。閉じたコンフォメーションでは、安全ベルトは結合したリガンドの周りに巻き付き、Mad2の別の領域と相互作用します。Mad2の結合パートナーには、Cdc20またはMad1が含まれます。Mad1とCdc20は、Mad2に同じ方法で結合します。Mad2は、Mad1またはCdc20のどちらにも同じ部位を使用して結合するため、一度に2つのタンパク質のうちの1つにしか結合できません。[ 5 ]
未結合のキネトコアがSACを確立および維持するため、Mad2はこれらのミスアライメントした姉妹染色分体が分離するのを防ぐために動員されます。チェックポイント/ブレーキプロセスが活性化されると、Mad2はMad1に結合してClosed-Mad2-Mad1複合体を形成します。Mad1:Mad2は安定した複合体であり、Cdc20とMad1はMad2の全く同じ結合部位に結合するため、Closed Mad2がMad1を放出してCdc20に結合する可能性は非常に低いと考えられます。
Mad2がCdc20に結合できるコンフォメーションをとることを説明するモデルは、まずMad1-Mad2コア複合体の形成に依存している。このモデルでは、外部のOpen Mad2がMad1:Mad2テンプレートにリクルートされる。このMad1:Mad2の相互作用により、周辺に結合したOpen Mad2がCdc20と相互作用できるようなコンフォメーション変化が起こると考えられている。その後、Cdc20:Mad2は解離し、Mad1:Mad2は再び遊離した細胞質Mad2に結合できるようになる。[ 8 ]
Cdc20:Mad2複合体が形成されると、細胞質のOpen Mad2と遊離Cdc20がさらに多くのCdc20:Closed Mad2複合体に変換されることを刺激することで、後期待機シグナルを増幅できると考えられている。この動原体複合体から拡散するシグナル伝播は、たった1つの小さな動原体部位の空席が中期から後期への移行を完全に停止させる理由を説明できる可能性がある。[ 9 ]
紡錘体チェックポイントシグナル伝達や、 Bub1、BubR1、Bub3などの他の紡錘体チェックポイントアセンブリタンパク質の寄与については、まだ多くのことが解明されていない。BubR1とBub3はCdc20とも複合体を形成できるが、これらのタンパク質がCdc20のOpen Mad2への結合を促進するかどうかはまだ分かっていない。[ 9 ]
p31cometがどのようにチェックポイントを阻害し、Mad2-Cdc20の解離を促進するのかも不明である。De Antoniらは、「Mad2テンプレート」と併せて、p31cometがOpen Mad2と競合してClosed Mad2:Mad1に結合することを示唆している。p31cometがどのように紡錘体チェックポイントを不活性化するのかを明らかにするための試験が進行中である。[ 10 ]