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| ポム1 | |
|---|---|
| 識別子 | |
| 生物 | |
| シンボル | SPAC2F7.03c |
| エントレズ | 2541889 |
Pom1は分裂酵母シゾサッカロミセス・ポンベ（S. pombe ）の極性タンパク質キナーゼであり、細胞端に局在して細胞分裂を制御します。細胞が長くなると、中央部のPom1のレベルが低下し、有糸分裂が誘発されます。[1]
pom1遺伝子は1087アミノ酸長のタンパク質をコードし、そのタンパク質キナーゼドメインはカルボキシル末端に位置すると考えられる。[1] Pom1はCdk1 を含むシグナル伝達経路を制御し、最終的には有糸分裂の開始を制御する。[2] 変異型pom1を持つ細胞は隔壁と成長ゾーンを形成するが、位置ずれや向き違いの隔壁、一端のランダムな成長に置き換わった双極性成長、異常な分岐につながる成長軸の誤った位置合わせなど、多くの異常を示す。[1] [3]
Pom1 はS. pombe細胞の古い端と新しい端を区別する上で重要な役割を果たします。通常の細胞成長は細胞の古い端ですぐに始まり、新しい端では遅れます。[3] pom1変異体は両端ですぐに成長します。Pom1 は新しい端に非常に集中し、古い端にはほとんど存在しないことが示されているため、他の因子とともに、新しい端からの即時成長を妨げる抑制シグナルの一部となっています。[1] Pom1 の過剰発現は、新しい成長端の形成にもつながります。[3]
Pom1は比較的ユニークなタンパク質キナーゼで、最も近いS. pombeの相同性は55%しかありません。他の生物における相同性には、ラットのDyrk、ヒトのDyrk2とDyrk3、S. cerevisiaeのYak1p 、[4]、ショウジョウバエとヒトのMinibrainなどがあります。[1] [5]
細胞局在
間期には、Pom1は内側皮質節を含む細胞全体に存在します。細胞分裂中のPom1の極への局在は、Tea1とTea2によって制御されます。[6] [7] Tea1とTea2が存在しない場合、Pom1はキナーゼ活性を維持しますが、細胞端に局在しません。[3] [7] Pom1の脱局在は 微小管の分解の結果であることが示されているため、微小管も細胞内でPom1を局在させるのに役立ちます。[1] 構造的には、Pom1の触媒領域と非触媒領域の両方が細胞端局在に必要です。[3]
Cdr2、Cdr1、Wee1 、Mid1、Blt1タンパク質も間期に正中節に位置し、有糸分裂開始のシグナル伝達経路の一部であると考えられています。[2] [8] Cdr2の細胞中央への局在はPom1やその他のシグナルの発現によって制御されており、pom1変異体ではCdr2が正中節から細胞の半分に拡散することを可能にします。[2]
セルサイズと空間勾配
Pom1 は、細胞がG2 期を通して伸長するにつれて空間勾配を形成します。[2]図 1 は、間期の比較的小さな細胞とG2 期を通過する伸長した細胞 にわたる Pom1 の勾配 (暗い陰影で表示) を漫画形式で示しています。細胞が伸長するにつれて、Pom1 濃度は 2 つの極でピークに達し、細胞の中心に向かって減少します。Cdr2 は、Pom1 の濃度勾配から減少する抑制信号を読み取り、Cdr2 リクルートメントにより内側ノードに局在していた Cdr1 と Blt1 を活性化します。[2]次に、Cdr1 は、Cdr2 の存在によって内側ノードにリクルートされたWee1 を リン酸化して阻害します。 [2] リン酸化Wee1により、 Cdc25 はCdk1 を脱リン酸化して、細胞を有糸分裂に移行させることができます。[2] 図 2 は、このモデルに基づく、サイズ依存的な有糸分裂開始の簡略化されたシグナル伝達経路を示しています。破線で示される Cdr2 による Wee1の直接的な阻害はまだ確認されていません。
Pom1モデルのテスト
GFP タグ付き Pom1 は、図 1 で特徴付けられているように、伸長した細胞に勾配を作り出すことが示されています。図 2 によると、内側リンパ節の Cdr2 の位置にある Pom1 が減少すると、Cdr2 の阻害が減少します。このモデルの相互作用を確認するために、tea1 変異体からの完全なキナーゼ活性を保持する非局在化 Pom1 を持つ細胞は、有糸分裂の開始を遅らせることが結果で示されています。これは、Cdr2 の継続的な阻害によるものと考えられます。[2] 皮質全体に Pom1 を異所的に局在させたさらなる実験でも、cdr2ノックダウンと同等の有糸分裂の開始の遅延が示され、再び Pom1 が Cdr2 を阻害し、Pom1 が細胞の伸長とともに減少すると、Cdr2 がWee1 を阻害するシグナル伝達経路を開始し、最終的に有糸分裂に入ることが示唆されました。[2]
将来の研究
Cdr2がWee1を直接阻害するのか、それともCdr1や他のキナーゼを介して間接的に作用するのかは不明である。さらに、同じく中間節に局在するBlt1は、有糸分裂開始の調節に役割を果たしている可能性がある。Blt1変異体は、有糸分裂開始の遅延と一致して長さの増加を示す。[2]現在確認されていないが、Blt1はWee1を 阻害することによって作用すると推測されている。[2]
参考文献
- ^ abcdef Bahler, J.、およびPringle, JR「Pom1p、極性成長と細胞質分裂の両方に位置情報を提供する分裂酵母タンパク質キナーゼ」Genes and Development 12、1356-1370（1998）。
- ^ abcdefghijk Moseley, JB, Mayeux, A., Paoletti, A. および Nurse, P. 「分裂酵母における細胞サイズと有糸分裂の開始を空間勾配が調整する」 Nature 459, 857-861 (2009)。
- ^ abcde Bahler, J.、およびNurse, P.「分裂酵母Pom1pキナーゼ活性は細胞周期によって制御され、成長および分裂中の細胞の対称性に不可欠である。」EMBOジャーナル20、1064-1073（2001）。
- ^ Souza, GM, Lu, S., Kuspa, A. 「 Dictyostelium における成長から発達への移行に必要なタンパク質キナーゼYakA」 Development 125, 2291-2302 (1998)。
- ^ Tejedor, F., Zhu, XR, Kaltenbach, E., Ackermann, A., Baumann, A., Canal, I., Heisenberg, M., Fischbach, KF, and Pongs, O. “Minibrain: ショウジョウバエの胚後神経発生に関与する新しいタンパク質キナーゼファミリー。Neuron 14, 287-301 (1995).
- ^ Browning, H., Hayles, J., Mata, J., Aveline, L., Nurse, P. および McIntosh, JR「Tea2p は分裂酵母で極性成長を生成するために必要なキネシン様タンパク質である。」The Journal of Cell Biology 151,15-27 (2000)。
- ^ ab Behrens, R.、およびNurse, P.「分裂酵母tea1pの極性因子の局在と微小管細胞骨格の組織化における役割」The Journal of Cell Biology 157、783-793（2002）。
- ^ Morrell, JL, Nichols, CB, Gould, KL「GIN4ファミリーキナーゼCdr2pは分裂酵母のセプチンとは独立して作用する」The Journal of Cell Science 117, 5293-5302 (2004)。