17.7:

17.7: M-CDK приводит к переходу в митоз

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

M-Cdk Drives Transition Into Mitosis

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

17.6: S-Cdk Initiates DNA Replication

Next Video

17.8: Mitogens and the Cell Cycle

5,472 Views

•

02:15 min

•

April 07, 2021

Overview

Контрольные точки на протяжении всего клеточного цикла служат предохранителями и привратниками, позволяя клеточному циклу развиваться в благоприятных условиях и замедлять или останавливать его в проблемных. Эта регуляция известна как система управления клеточным циклом.

Циклин-зависимые киназы, или Cdk, работают совместно с циклинами для контроля переходов между клеточными циклами. M-Cdk, комплекс Cdk1, связанный с М-циклином, является хорошо известным примером такого скоординированного управления, которое управляет переходом от G2 к М-фазе.

М-циклин способствует событиям М-фазы, таким как образование митотического веретена, прикрепление сестринских хроматид к противоположным полюсам веретена, конденсация хромосом, разрушение ядерной оболочки, а также перестройка актинового цитоскелета и аппарата Гольджи. Способствуя этим процессам, М-циклин стимулирует переход в М-фазу.

Как и у других циклинов, уровни М-циклинов колеблются в течение клеточного цикла. Уровни Cdk, однако, остаются относительно стабильными. В большинстве клеток (за исключением эмбриональных клеток) транскрипция гена М-циклина увеличивается, а М-циклин накапливается по мере приближения клетки к переходу G₂/M. Накопленный М-циклин связывается с Cdk, образуя комплексы M-Cdk. M-Cdk настроены на запуск событий М-фазы после активации, в основном с помощью Cdc25.

Активный M-Cdk обеспечивает переход в митоз путем фосфорилирования белков, которые обеспечивают несколько ранних митотических процессов. Однако M-Cdk — не единственная протеинкиназа, которая регулирует этот переход. Поло-подобные киназы и киназы Aurora, например, также вносят свой вклад в ранние митотические процессы.

Plk1 представляет собой полоподобную киназу, необходимую для нормального биполярного формирования митотического веретена. Plk1 фосфорилирует белки, которые помогают разделять полюса веретена. Aurora-A также регулирует белки, участвующие в формировании и стабилизации митотического веретена, в то время как Aurora-B позволяет сестринским хроматидам прикрепляться к веретене. Вместе M-Cdk и другие протеинкиназы помогают регулировать переход между G₂ и M фазы клеточного цикла.

Transcript

Переход клетки в митоз характеризуется активацией комплексов M-Cdk, состоящих из протеинкиназы Cdk1 или циклин-зависимой киназы 1, связанной с М-циклином.

Комплексы M-Cdk образуются при накоплении M-циклина. В большинстве клеток уровни М-циклина достигают пика во время G₂ — фазы разрыва, следующей за хромосомным удвоением S-фазы — и раннего митоза.

Комплекс M-Cdk фосфорилируется в активном центре CDK-активирующей киназой, или CAK. Тем не менее, комплекс остается неактивным, потому что он также фосфорилируется в двух ингибиторных сайтах протеинкиназой Wee1.

M-Cdk активируется в основном протеинфосфатазой Cdc25. Cdc25 удаляет фосфаты, которые ингибируют M-Cdk, и подавляет ингибиторную активность Wee1.

M-Cdk стимулирует переход в митоз, активируя факторы, необходимые для ранних митотических процессов.

В профазе активность M-Cdk стимулирует укорочение и уплотнение хромосом, известное как конденсация хромосом. Во время профазы M-Cdk также инициирует образование митотического веретена, которое разделяет хромосомы на две дочерние клетки.

Во время прометафазы в клетках животных M-Cdk помогает разрушать ядерную оболочку, позволяя ядру распадаться.

В метафазе M-Cdk опосредует прикрепление сестринских хроматид к противоположным полюсам веретена.

M-Cdk способствует многофазной реорганизации аппарата Гольджи, что важно для правильного формирования веретена и сегрегации органеллы. Кроме того, на протяжении всего митоза M-Cdk участвует в реорганизации актинового цитоскелета, что, среди прочего, помогает определить ориентацию веретена и ось деления клеток.