17.7: M-Cdk guida la transizione nella mitosi

M-Cdk Drives Transition Into Mitosis
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Molecular Biology
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M-Cdk Drives Transition Into Mitosis

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02:15 min
April 07, 2021

Overview

Checkpoints throughout the cell cycle serve as safeguards and gatekeepers, allowing the cell cycle to progress in favorable conditions and slow or halt it in problematic ones. This regulation is known as the cell cycle control system.

Cyclin-dependent kinases, or CDKs, work in concert with cyclins to control cell cycle transitions. M-CDK, a complex of CDK1 bound to M cyclin, is a well-known example of this coordinated control that drives the transition from G2 to M phase.

M cyclin promotes M phase events—such as mitotic spindle formation, sister chromatid attachment to opposite spindle poles, chromosome condensation, nuclear envelope breakdown, and actin cytoskeleton and Golgi apparatus rearrangement. By promoting these processes, M cyclin drives the transition into the M phase.

Like other cyclins, M cyclin levels fluctuate during the cell cycle. CDK levels, however, remain relatively stable. In most cells (embryonic cells are an exception), M cyclin gene transcription increases, and M cyclin accumulates as the cell approaches the G2/M transition. The accumulated M cyclin binds to CDK, forming M-CDK complexes. The M-CDKs are primed to trigger M phase events upon activation, largely by Cdc25.

Active M-CDK enables the transition into mitosis by phosphorylating proteins that enable several early mitotic processes. However, M-CDK is not the only protein kinase that regulates this transition. Polo-like kinases and Aurora kinases, for example, also contribute to early mitotic processes.

Plk1 is a polo-like kinase necessary for the normal bipolar formation of the mitotic spindle. Plk1 phosphorylates proteins that help separate the spindle poles. Aurora-A also regulates proteins involved in forming and stabilizing the mitotic spindle, while Aurora-B allows sister chromatids to attach to the spindle. Together, M-CDK and other protein kinases help regulate the transition between the G2 and M phases of the cell cycle.

Transcript

La transizione di una cellula verso la mitosi è caratterizzata dall’attivazione di complessi M-Cdk, costituiti dalla proteina chinasi Cdk1, o chinasi ciclina-dipendente 1, legata alla ciclina M.

I complessi M-Cdk si formano quando la ciclina M si accumula. Nella maggior parte delle cellule, i livelli di ciclina M raggiungono il picco durante G2, la fase gap che segue la duplicazione cromosomica della fase S, e la mitosi precoce.

Il complesso M-Cdk è fosforilato in un sito attivo dalla chinasi attivante CDK, o CAK. Tuttavia, il complesso rimane inattivo, perché è anche fosforilato in due siti inibitori dalla proteina chinasi Wee1.

M-Cdk è attivato in gran parte dalla proteina fosfatasi Cdc25. Cdc25 rimuove i fosfati che inibiscono M-Cdk e sopprime l’attività inibitoria di Wee1.

M-Cdk guida la transizione verso la mitosi attivando i fattori necessari per i processi mitotici precoci.

Nella profase, l’attività di M-Cdk stimola l’accorciamento e la compattazione dei cromosomi, nota come condensazione cromosomica. Durante la profase, M-Cdk avvia anche la formazione del fuso mitotico, che separa i cromosomi in due cellule figlie.

Durante la prometafase nelle cellule animali, M-Cdk aiuta a degradare l’involucro nucleare, permettendo al nucleo di rompersi.

In metafase, M-Cdk media l’attaccamento dei cromatidi fratelli ai poli opposti del fuso.

M-Cdk promuove la riorganizzazione multifase dell’apparato di Golgi, che è importante per la corretta formazione del fuso e la segregazione dell’organello. Inoltre, durante la mitosi, M-Cdk è coinvolto nella riorganizzazione del citoscheletro di actina, che aiuta a determinare l’orientamento del fuso e l’asse di divisione cellulare, tra le altre funzioni.

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