SIC1

Sic1
SIC1
식별자
기호.SIC1
Alt.YLR079W, SDB25, SIC1_YEAST, CDK 억제제 p40
NCBI유전자850768
유니프로트P38634

단백질인 Sic1은 발아 효모 사카로미세스 세레비시아에 있는 Cdk1-Clb(B형 사이클린) 복합체의 화학량학적[1] 억제제이다.B형 사이클린-Cdk1 복합체는 S상 개시 동인이기 때문에 Sic1은 S상 진입을 [2]조기에 방지한다.Sic1의 다중 사이트 인산화는 Sic1의 유비쿼티네이션과 파괴, 나아가 S상 진입의 [3]타이밍을 시간화하는 것으로 생각된다.

셀 사이클 제어

그림 1은 Clb5,6-Cdk1 억제에서 Sic1의 역할과 그 인산화 매개 폴리유비퀴트 생성 및 파괴를 나타낸다.파기에서는 Clb5,6-Cdk1 액티비티 및 S상 엔트리가 허용됩니다.

세포주기의 G1상에서는 Sic1이 Cdc28-Clb 복합체에 밀착되어 [4]억제된다.낮은 Cdc28-Clb 활성은 유사분열 방추의 분해, 전생식 복합체의 조립 및 효모 내 싹 형성의 시작을 초래한다.

효모세포 사이클의 START 지점에서 G1-cyclins Cln3, Cln1, Cln2는 Cdc28을 활성화한다.활성화된 복합체는 여러 부위에서 Sic1을 인산화하여 SCF [5]복합체에 의해 분해된다.Sic1이 열화되면 Cdc28-Clb 복합체가 억제되지 않고 셀이 S/M 단계로 진입할 수 있습니다.따라서 Sic1 불활성화는 S상으로의 이행에 필수적입니다(그림 1).

B형 사이클린(Cdc28-Clb)과 복합체인 Cdc28은 Sic1의 전사인자 Swi5를 인산화한다.이는 Swi5의 핵에서 세포질로의 수출을 촉진하고 cdk 억제제의 추가 전사를 방지한다.Cdc28-Clb는 또한 여전히 이용 가능한 Sic1 [4]분자를 인산화시키고 Cdc28-Cln처럼 유비퀴틴 의존성 분해를 유발한다.높은 Cdc28-Clb 레벨은 또한 스핀들 극체(SPB)의 DNA 복제 및 복제를 시작합니다.그러면 중기의 스핀들 조립과 염색체 분리가 일어날 수 있다.Sic1의 전사는 Swi5에 의해 매개되는 텔로페이즈 중에 시작됩니다.Aca2는 Sic1의 또 다른 전사인자이지만 G1까지 [6]비활성 상태입니다.유사분열 말기에 Sic1은 Cdc28-Clb의 [7]불활성화에 관여한다.

유비퀴틴 의존성 분해

그림 2 Sic1의 분해의 첫 단계는 Cdc28-Cln에 의한 인산화 후 SCF에 의한 분해이다.

SCF 복합체의 Cdc4에 의해 인식되기 위해서는 Sic1은 9개의 Cdk 부위 중 적어도 6개소에서 종종 Cyclin-Cdk 복합체에 의해 인산화되어야 한다(그림2).[8]Sic1은 또한 Cln1과 Cln2가 없을 [9]때 필수적이 되는 키나아제인 Pho85-Pc11과 같은 다른 키나제에 의해 인산화될 수 있다.Sic1은 osmostress에 대한 응답 역할도 합니다.스트레스 활성화 단백질 키나제(SAPK) Hog1은 카르복실 말단에서 단일 잔류물에서 Sic1을 인산화한다.이것은 세포주기를 [10]멈추게 하는 사이클린 발현과 Sic1 안정화의 다운 레귤레이션으로 이어진다.

인산화

Sic1은 유비퀴티네이션에 의한 열화를 위해 여러 부위에서 인산화되어야 한다(그림2).Sic1이 Cdc4에 의해 SCF [11]복합체에 수용되기 위해서는 다중 인산화 과정이 필요하다.Cdc4 기질 인식 메커니즘은 접혀 인산화 된 Sic1의 표면에서 합의결합 모티브와의 상호작용, 이른바 Cdc4 포스포 디그론(CPD)을 포함한다.Cdc4에 대한 최적의 컨센서스 배열은 인산화 세린 또는 트레오닌에 이어 프롤린과 염기성 아미노산인 것으로 나타났다.그러나 Sic1 표면의 CPD 중 그러한 조성을 나타내는 것은 없다.따라서 Cdc4에 [8]대한 고친화성 결합을 얻기 위해서는 Sic1의 다중인산화 과정이 필요하다.이 메커니즘은 비효율적으로 보이지만 환경 Cln/cdc28 농도를 측정할 수 있기 때문에 셀에 이점이 있습니다.인산화 부위의 수는 Cln/cdc28 농도에 해당하며, Sic1은 이 단백질의 센서로 간주할 수 있다.초민감성 키나제 캐스케이드 피드백 루프의 많은 급격한 전환과 대조적으로, 이 메커니즘은 미세 조정된 [8]조절을 가능하게 한다.게다가 복수의 인산화도 필요하기 때문에, Sic1이 랜덤으로 분해될 확률은 작다.Sic1의 다중 인산화 기능을 사용하여, 세포는 유전적 안정성을 제공하기 위해 절대적으로 필수적인 DNA 복제의 시작을 고도로 조절하는 전략을 발전시켰다.

Sic1 분해 조절에 대한 단순화된 이해는 최적 및 차선의 합의 인산화 모티브로 구성된 여러 CDK 부위의 인산화와 관련이 있다.코이보마기 등에 의한 최근의 연구.는 사이클린-CDK 복합체와 Sic1 단백질 사이의 다인산화 반응의 많은 복잡성을 밝혀냈다.이러한 연구는 프라이밍 부위, 결합 부위, 디게론 쌍, 인산화 부위의 거리 및 상대적인 부위 위치를 포함하는 Sic1 CDK 인산화 부위의 중요한 특성을 밝힌다.또한 연구는 Cks1 인산 결합 포켓, 사이클린 도킹 모티브 및 Cdk1 활성 부위 특이성을 포함한 다른 인자의 Sic1 인산화 영향을 강조한다.이 모든 메커니즘은 Sic1의 열화와 S상의 [12][13]개시를 초래하는 일련의 이벤트 역학에 기여한다.

기능.

Cdk1 사이클린 복합체에서 종종 간과되는 성분인 것 외에 Cks1은 Sic1의 다인산화와 분해에 매우 중요하다.Cks1의 포스포결합 포켓은 Sic1의 인산화 CDK 부위에 독립적으로 결합할 수 있다.또한 포스포세린에 대한 Cks1의 결합 친화력은 극히 약하기 때문에 기본적으로 포스포트레오닌의 존재에만 의존하게 된다.따라서 하나의 Cdk1 인산화 부위가 있거나 포스포세린만 존재하는 Sic1 돌연변이는 Cks1이 기질에 적절하게 결합할 수 없으며 Sic1 다인산화를 촉진할 수 없다.이것은 무작위 분포 인산화 [8]모델의 이전 이론 대신 점진적 인산화 메커니즘에 대한 강력한 논거를 제공한다.트레오닌을 필요로 하는 것 외에 트레오닌 [12][13]잔기에 대한 -2 위치에 프롤린 잔기를 도입함으로써 Sic1에 대한 Cks1 결합을 향상시킬 수 있다.

사이트 포지셔닝

그림 3 서로 다른 단백질 사슬에 의해 구별되는 Sic1 단백질.단백질은 인산화 부위를 연구하고 조작하는 데 유용한 도구가 될 수 있도록 하는 혼란스러운 영역을 가지고 있다.

Sic1은 무질서한 영역을 가진 분자로, 인산화 부위의 거리를 조작하는 데 도움을 준다.이하의 조사 결과에 대해서는, 코이보마기 외.1차 인산화 부위로 작용하는 T33 최적 컨센서스 모티브와 2차 [12][13]부위로 작용하는 차선 모티브를 가진 Sic1 구성을 활용했다.

관찰을 이중인산화 Sic1 구조물로만 제한했을 때, 2단계 인산화 과정이 관찰되었으며, 여기서 첫 번째 단계는 1차 부위 인산화였다.그러나 2차 부위는 1차 부위와 상대적인 단백질의 C 말단을 향해 위치해야 인산화된다.2차 부위 인산화 또한 위치 결정에 민감하다.최대 인산화율은 +12 ~ +16 아미노산 거리 사이에서 발견되었으며, +10 ~ +12 범위 부근에서 뚜렷하게 증가하고 +20 ~ +30 범위에 걸쳐 점진적으로 감소하였다.-2 프롤린 잔기의 도입은 최대 인산화 범위를 확장함으로써 시험관내 인산화 모두를 강화하지만 +10 미만의 거리에서 인산화 활성을 증가시키지는 않는다.이러한 최고 인산화 범위의 확장은 프라이밍 부위의 Cks1에 [12][13]대한 결합 강화에 기인할 수 있다.

5개의 인산화 잔류물(1개의 프라이밍 부위 및 2개의 포스포데그론 쌍)을 포함하는 단순한 Sic1 구조는 프라이밍 부위의 약간의 움직임이 세포 주기 진행에 유의한 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었다.priming 부위는 인산화를 [12][13]최대화하기 위해 포스포데그론 쌍의 두 잔기의 +12 ~ +16 범위 내에 있어야 한다.

방향성

Sic1 인산화 작용은 G1 사이클린 Cln1,2에 의해 시작되며, S상 사이클린 Clb5,6에 의해 완료된다(그림 1).사이클린의 도킹 모티브는 Sic1 인산화 역학에 관여한다.S상 사이클린은 RXL 도킹을 사용하고, G1 사이클린은 LLPP 도킹을 사용합니다.Clb5의 RXL 모티브가 최적의 CDK 모티브에 대해 +16 ~ +20의 위치일 때 Sic1 인산화량이 증가한다.모티브에 N-말단에 위치한 RXL 포지셔닝은 무시할 수 있는 양의 인산화로 이어졌다.반대로 LLPP 모티브를 프라이밍 부위에서 멀리 이동시키면 [12][13]방향성에 관계없이 Cln2 인산화량이 증가한다.

처리 능력

그림 4 Sic1 인산화 메커니즘 1.메커니즘 1에서 Koivomagi는 인산화 된 1차 부위가 즉시 다른 위치로 이동하여 동일한 결합 이벤트 동안 다른 CDK 부위가 인산화될 수 있도록 제안합니다.
그림 5 Sic1 인산화 메커니즘 2.Koivomagi는 인산화 1차 부위가 복합체에서 분리되지 않으므로 중간 CDK 부위가 단일 결합 이벤트에서 순차적으로 인산화된다.

Cks1 의존성 다인산화는 정상 세포에서 중간 Sic1 인산화 상태의 결여에 의해 입증되는 과정적 또는 반과정적 방식으로 발생한다.또한 이 부위의 돌연변이 수가 증가하면 순인산화율이 감소하기 때문에 이러한 진행성은 사이클린 도킹 부위의 존재에 의존합니다.단계적 인산화에는 하나의 결합 이벤트가 둘 이상의 부위의 인산화로 이어지는 두 가지 그럴듯한 메커니즘이 있다.첫 번째 메커니즘은 효소 복합체로부터 분리되지 않고, 1차 부위가 인산화되며, 다른 CDK 부위의 추가 인산화 허용을 위해 활성 부위에서 Cks1 결합 포켓으로 즉시 이동되는 것을 제안한다.두 번째 메커니즘은 인산화 된 1차 부위가 다른 위치에 결합하고 연속적으로 결합하는 반면, 다른 CDK 부위는 다인산화를 위해 순차적으로 활성 부위에 결합하는 것을 제안한다.시뮬레이션에 따르면 첫 번째 이후의 두 번째 인산화 이벤트(해리 없이)의 확률은 첫 번째와 두 번째 메커니즘에 대해 각각 [12][13]40%, 20-40%이다.

Sic1은 Sic1 포스포데그론 쌍을 인식하는 SCF(Cdc4)에 의해 분해된다.이러한 포스포데그론 쌍은 각각 Cdc4에 대한 강한 친화력을 갖는 밀접하게 배치된 쌍 인산화 잔류물이다.S69/S76/S80 클러스터를 사용한 Sic1 구성에서 이들 포스포데그론 쌍의 단계적 인산화량은 Cdk1 부위에 의존한다.Clb5의 처리능력은 T5 및 T33 사이트에 의존하며 Cln2의 처리능력은 T5에 의존합니다.다양한 잔류물의 재도입으로 T45/T48 포스포데그론 쌍의 도킹 부위가 되는 T33 잔류물이 발견되었으며, 이는 다른 포스포데그론 쌍이 없는 경우 [12][13]Sic1 분해를 어느 정도 촉진할 수 있다.

메커니즘

다음은 Sic1 인산화 및 분해를 촉진하기 위한 생체내 캐스케이드의 Koivomagi 등이 제안한 메커니즘이다.

후기 G1에서 Sic1은 Clb5-Cdk1 복합체를 억제하면서 동시에 자체 분해를 억제하고 있다.인산화 캐스케이드는 T5 프라이밍 부위의 Cln2-Cdk1 인산화로 진행된다.이어서 T33, T45 및 S76 잔기는 Cln2-Cdk1에 의해 인산화되지만 디게론 쌍은 인산화되지 않는다.그러나 이러한 인산화 부위는 Clb5-Cdk1 도킹을 강화하여 차선의 부위에서 Sic1 인산화 증가를 가져오고 Sic1 분해가 증가하는 [12][13]동안 Clb5-Cdk1 억제가 지속적으로 감소하는 양성 피드백 루프를 초래한다.

인간과 질병에서의 Sic1 상동어

단백질 p27Kip1은 Sic1의 인간 호몰로그이며, 둘 다 보존된 [14]억제 도메인을 가지고 있지만, p27Kip1은 사이클린 B가 아닌 G1 사이클린을 억제한다.

p27Kip1 및 기타 사이클린 키나제 억제제와 관련된 몇 가지 인체 질환이 있다.

  • 갑상선의 모든 유두 미세암(PMC)은 정상 갑상선 조직보다 p27Kip1의 낮은 발현을 보인다.또한 보다 공격적이고 전이성 유두 미세암에서 p27Kip1의 발현을 비변성 미세암에 비해 크게 감소시킨다.이러한 결과는 p27Kip1이 종양 억제제 [15]역할을 한다는 것을 시사한다.
  • 카포시 육종은 에이즈와 함께 나타나는 암의 한 종류이며 아마도 인간 헤르페스 바이러스 8(HHV8)에 의해 유발된다.이 바이러스는 Cdk6와 복합체를 형성하는 바이러스성 사이클린을 발현한다.이 KSHV-사이클린-Cdk6 복합체는 p27Kip1을 인산화 및 불안정화시켜 p27Kip1의 낮은 수치를 초래한다.이는 p27Kip1의 열화가 [16]종양의 발생과 관련이 있음을 시사합니다.
  • 위선암(위암) 환자는 p27Kip1 발현이 높으면 생존 확률이 높아진다.p27Kip1 발현이 낮으면 종양 탈분화, 위벽을 통한 침투 증가, 림프절 전이 및 진행성 [17]종양 단계로 이어질 수 있습니다.

따라서 인간 Cdk 억제제 p27Kip1은 잠재적 종양 억제 단백질이다.그 발현이 감소하면 세포분열을 억제하지 않고 종양의 형성을 단순화하는 G1에서 S상으로의 비조절 진행이 발생할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

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