Celldelningskontrollprotein 4
| Cdc4 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Kristallstruktur av Cdc4-
| |||||||
| identifierare | |||||||
| Symbol | Cdc4 | ||||||
| Alt. symboler | celldelningskontrollprotein 4 | ||||||
| NCBI-genen | 850539 | ||||||
| UniProt | P07834 | ||||||
| |||||||
Cdc4 (celldelningskontrollprotein 4) är en substratigenkännande komponent i SCF (SKP1-CUL1-F-box protein) ubiquitinligaskomplexet , som fungerar som en mediator för ubiquitinöverföring till målproteiner, vilket leder till deras efterföljande nedbrytning via ubiquitin -proteasomväg . Cdc4 riktar sig främst mot cellcykelregulatorer för proteolys . Den tjänar funktionen av en adapter som för målmolekyler till kärn-SCF-komplexet. Cdc4 identifierades ursprungligen i modellorganismen Saccharomyces cerevisiae . CDC4-genfunktion krävs vid G1/S- och G2/M-övergångar under mitos och i olika stadier under meios.
Homologer
Den humana homologen av cdc4-genen kallas FBXW7 . Motsvarande genprodukt är protein 7 som innehåller F-box/WD-upprepning. [ citat behövs ]
| F-box/WD-upprepningsinnehållande protein 7 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifierare | |||||||
| Symbol | Fbw7 | ||||||
| Alt. symboler | F-box och WD-40 domäninnehållande protein 7, F-box protein FBX30, Archipelago homolog (hAgo), SEL-10, hCdc4 | ||||||
| UniProt | Q969H0 | ||||||
| |||||||
I nematoden C. elegans är homologen till Cdc4 F-box/WD-repetitionsinnehållande protein sel-10.
| Identifierare för | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| F-box/WD-upprepning som innehåller protein sel-10 | |||||||
| Symbol | F-box/WD repeat-innehållande protein sel-10 | ||||||
| Alt. symboler | Dämpare/förstärkare av lin-12-protein 10 Defekt äggläggningsprotein 41 | ||||||
| UniProt | Q93794 | ||||||
| |||||||
Några allmänna funktioner
Cdc4 har en molekylvikt på 86'089Da, en isoelektrisk punkt på 7,14, och består av 779 aminosyror. Den finns uteslutande i kärnan på grund av en enda monopartit nukleär lokaliseringssekvens (NLS) som omfattar aminosyrorna 82-85 i den N-terminala domänen.
Strukturera
Cdc4 är en komponent i E3-komplexet SCF (CDC4), som omfattar CDC53, SKP1 , RBX1 och CDC4. Dess 779 aminosyror (i S. cerevisiae ) är ordnade i en F-box- domän (ungefär 40 aminosyror ("F-box"-motiv)) och 7 WD-repetitioner .
Cdc4 är ett WD-40 repeat F-box-protein. Liksom alla medlemmar i denna familj innehåller den ett bevarat dimeriseringsmotiv som kallas D-domän. I jäst Cdc4 arrangeras D-domänprotomererna på ett superheliskt homodimert sätt. SCF (Cdc4) dimerisering påverkar knappast affiniteten för målmolekyler, men ökar signifikant ubiquitinkonjugering. Cdc4 anpassar en suprafacial konfiguration: De substratbindande platserna ligger i samma plan SOM de katalytiska platserna, med en separation på 64 Å inom och 102 Å mellan varje SCF- monomer . I Cdc4 är den substratbindande domänen byggd på WD40-domäner, som använder upprepningar av 40 aminosyror), som var och en bildar fyra antiparallella beta-strängar, för att sätta ihop bladen på en så kallad beta-propeller. Beta-propellrar är en ganska frekvent form av anpassningsbar yta för interaktion mellan olika proteiner. Denna substratinteraktionsregion är belägen C-terminalt. Det finns tre isoformer av Cdc4 i däggdjur : α, β och γ. Dessa produceras via alternativ splitsning av 3 unika 5'- exoner till 10 vanliga 3'- exoner . Detta resulterar i proteiner som skiljer sig endast vid deras N-terminaler.
Cdc4-protein interagerar med Cdc34, ett ubiquitin-konjugerande enzym, och Cdc53 in vivo . (Det finns en Cdc4p/Cdc53p-bindande region på Cdc34p.) Alla tre proteinerna är stabila under hela cellcykeln .
Fungera
_fig1.jpg)
Olika cellulära regleringsmekanismer är starkt beroende av ubiquitin-beroende nedbrytning . SCF (Cdc4)-komplexet har en reglerande funktion i cellcykelprogression, signaltransduktion och transkription . För att cellcykeln ska fortsätta måste flera hämmande proteiner, såväl som cykliner, elimineras vid givna tidpunkter. Cdc4 assisterar där genom att rekrytera målmolekyler via dess C-terminala substratinteraktionsdomän (WD40-repeteringsdomän) till ubiquitineringsmaskineriet. Detta orsakar överföring av ubiquitinmolekyler till målet, vilket markerar det för nedbrytning. Cdc4 känner igen och binder till fosforylerade målproteiner. [ citat behövs ]
Cdc4 kan vara väsentligt eller oväsentligt beroende på organismen. Till exempel är det väsentligt i S. cerevisiae , medan det är icke-essentiellt i C. albicans . Det är väsentligt för initiering av DNA-replikation och separation av spindelpolkroppar, därav för bildandet av polerna i den mitotiska spindeln . I spirande jäst är den också involverad i knopputveckling, fusion av zygotiska kärnor ( karyogami ) efter konjugering och flera aspekter av sporulering . Grovt sett krävs i cellcykeln Cdc4-funktion för G1/S- och G2/M-övergång. [ citat behövs ]
Några viktiga interaktioner där Cdc4 är involverad är:
- ubiquitination av den fosforylerade formen av cellcykelkinashämmaren ( CKI ) SIC1
- nedbrytning av CKI FAR1 i frånvaro av feromon; begränsning av FAR1-nedbrytning till kärnan (eftersom Cdc4 är uteslutande nukleär)
- transkriptionsaktivering av HTA1-HTB1-lokuset
- nedbrytning av den fosforylerade formen av Cdc6
Början av S-fas
Swi5 är en transkriptionell aktivator av Sic1, som hämmar S-fas CDKs . Således Sic1- proteinnedbrytning nödvändig för att komma in i S-fas . SCF (Cdc4)-komplexets reglerande funktion avseende S-fasinträde omfattar inte bara nedbrytning av Sic1, utan även nedbrytning av Swi5. För att substratadapterenheten Cdc4 ska binda till Sic1 måste minst sex av de nio cyklinberoende kinasställena på Sic1 fosforyleras. Med andra ord: Det finns ett tröskeltal av fosforyleringsställen för att uppnå receptor-ligandbindning. Som nyligen nämnts tyder detta på att ultrakänsligheten i Sic1-Cdc4-systemet åtminstone delvis kan drivas av kumulativa elektrostatiska interaktioner. I allmänhet kräver ett ultrakänsligt enzym mindre än 81-faldig ökning av stimulans för att driva det från 10 % till 90 % aktivitet. "Ultrasensitivitet" belyser att stimulus/responskurvans uppåtslag är brantare än den som erhålls för ett hyperboliskt Michaelis-Menten-enzym. Således tillåter ultrakänslighet ett mycket känsligt svar: En graderad ingång kan omvandlas till en skarpt tröskelvärd utgång. Utvecklingen av B-typ cyklin-cyklinberoende kinasaktivitet, såväl som början av DNA-replikation, kräver nedbrytning av Sic1 i den sena G1-fasen av cellcykeln. WD-domänen av Cdc4 binder till den fosforylerade formen av Sic1. Varje bindning till ett Sic1-fosfat är svag, men tillsammans är bindningen tillräckligt stark för att möjliggöra Sic1-nedbrytning via den tidigare beskrivna vägen. Därför tillåter ultrakänslighet i detta fall exakt definition ("finjustering") av den tidpunkt då förstörelse av Sic1 inträffar, vilket leder till initiering av nästa steg i cellcykeln (-> DNA-replikation).
G2/M övergång
Hittills är det inte tillfredsställande förstått hur Cdc4 utlöser G2-M-övergång. I allmänhet är det andra nedbrytningskomplexet involverat i cellcykelprogression, APC , ansvarigt för proteolys i detta skede. Experimentella data tyder dock på att Cdc4-funktion i G2/M-övergång kan vara kopplad till nedbrytningen av Pds1 ( anafashämmare ). Och vad mer är, CDC4 och CDC20 , en aktivator av APC, interagerar genetiskt.
Cdc4 rekryterar flera andra substrat än Sic1 till SCF-kärnkomplexet, inklusive Cln-Cdc28-hämmaren/cytoskelettställningsproteinet Far1 , transkriptionsfaktorn Gcn4 och replikationsproteinet Cdc6 . Utöver de funktioner som nämnts ovan är Cdc4 involverad i några andra nedbrytningsberoende händelser i S. cerevisiae som till exempel oveckat proteinsvar.
Klinisk signifikans
Hos däggdjur är bland annat c-Myc , Src3 , Cyclin E och den intracellulära Notch- domänen substrat för Cdc4. På grund av dess inblandning i nedbrytning av olika cellcykelregulatorer, såväl som flera föreningar av signalvägar (t.ex. Notch), är Cdc4 en mycket förnuftig komponent i varje organism där den fungerar. cdc4-genen är en haplo-otillräcklig tumörsuppressorgen. Knock-out av denna gen hos möss leder till en embryonal dödlig fenotyp . CDC4-mutationer förekommer i ett antal cancertyper. De beskrivs bäst i kolorektala tumörer och har också visat sig vara ett mutationsmål vid cancer i bukspottkörteln.
E3 har en ytterligare funktion till sin primära roll i nedbrytningen av vissa cellcykelregulatorer: Den är också involverad i bildandet av nervkammen. Därför är Cdc4 ett protein "med separerbara men komplementära funktioner för kontroll av cellproliferation och differentiering". Detta framkallar antagandet - utöver att reglera cellcykelprogression - kan Cdc4 som ett tumörsuppressorprotein utöka sin förmåga att direkt reglera vävnadsdifferentiering. Dess konkreta roll i sjukdomar återstår dock att klarlägga. [ citat behövs ]