كيناز شبيه بـ Polo

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُعدّ كينازات بولو ( Plks ) كينازات سيرين/ثريونين تنظيمية لدورة الخلية ، وتشارك في بدء الانقسام المتساوي، والخروج منه، وتكوين المغزل، وانقسام السيتوبلازم، والانقسام الاختزالي. [ 1 ] يوجد نوع واحد فقط من كينازات بولو في جينومات ذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster ) (Polo)، والخميرة المتبرعمة (Cdc5)، والخميرة الانشطارية (Plo1). [ 1 ] أما الفقاريات والحيوانات الأخرى، فلديها العديد من أفراد عائلة كينازات بولو، بما في ذلك Plk1 (Xenopus Plx1)، وPlk2/Snk (Xenopus Plx2)، وPlk3/Prk/FnK (Xenopus Plx3)، وPlk4/Sak، وPlk5. [ 1 ] ومن بين أفراد عائلة كينازات بولو في الفقاريات، حظي Plk1 في الثدييات بأكبر قدر من الدراسة. أثناء الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم، ترتبط بروتينات Plks بالعديد من الهياكل بما في ذلك الجسيم المركزي، والكينيتوكور، والمغزل المركزي.

بناء

يقع نطاق كيناز السيرين/ثريونين التحفيزي لبروتين Plk في الطرف الأميني (N-terminus) لبروتين كيناز شبيه بولو. [ 1 ] ويقع نطاق تنظيمي يحتوي على نمطين مميزين، يُعرفان بنطاقات صندوق بولو، في الطرف الكربوكسيلي (C-terminus) . [ 1 ] يُساعد نطاق صندوق بولو (PBD) في تحديد نوعية الركيزة وتوجيه بروتين Plk إلى تراكيب انقسامية محددة أثناء الانقسام المتساوي. [ 1 ] وتشمل هذه التراكيب الجسيمات المركزية في المرحلة M المبكرة، والمنطقة الوسطى للمغزل في الطور الانفصالي المبكر والمتأخر، والجسم المركزي أثناء انقسام السيتوبلازم. [ 2 ]

أنظمة

تُضبط إنزيمات Plks على مستوى تخليق البروتين وتحلله، بفعل الكينازات والفوسفاتازات الموجودة في المراحل السابقة، ومن خلال تموضعها في تراكيب خلوية فرعية محددة. تُفعَّل إنزيمات Plks عن طريق الفسفرة ضمن منطقة قصيرة من النطاق التحفيزي تُسمى حلقة T (أو حلقة التنشيط )، مع تحديد العديد من مواقع فسفرة السيرين/ثريونين في هذه الحلقة. [ 3 ] وقد ثبت أن كيناز كيناز بولو-لايك 1 (Plkk1) وكيناز البروتين A (PKA) قادران على فسفرة Plk1 في المختبر . [ 4 ] يُعد نطاق صندوق بولو (PBD) الخاص بـ Plk1 وحدة ربط ببتيد فوسفوري. [ 5 ] وهذا يعني أنه في غياب ربيطة مُفسفرة، يتفاعل نطاق صندوق بولو مع النطاق التحفيزي، مما يمنع ارتباط الركيزة أو تنشيط الكيناز. يؤدي ارتباط ربيطة ببتيدية فسفورية خارجية بموقع ربط الببتيد (PBD) إلى تحرير النطاق التحفيزي، الذي يحوّل، بالتزامن مع الفسفرة على حلقة T، بروتين Plk إلى شكله النشط. [ 6 ] عند الخروج من الانقسام المتساوي، يتحلل بروتين Plk إنزيميًا عبر مسار اليوبيكويتين-بروتيازوم بعد ارتباطه بمركب تعزيز الطور الانفصالي (APC) الذي يعمل بواسطة إنزيم اليوبيكويتين ليغاز. [ 7 ]

الانقسام المتساوي

وُجد أن بروتينات Plk تتعاون مع بروتينات Cdks في تنظيم انقسام الخلية. يتم التحكم في دخول الطور M من خلال تنشيط كيناز 1 المعتمد على السيكلين ( CDK1 ) - السيكلين B، و Cdc25 هو فوسفاتاز يزيل الفوسفات من Cdk1 لتعزيز دخول الانقسام المتساوي. يرتبط Plk1 بـ Cdc25 المُفسفر عبر نطاق ربط الفسفرة (PBD) الخاص به. [ 8 ] وبالتالي، تستطيع بروتينات Plk فسفرة Cdc25، ومن ثم تنظيم Cdc25، وبشكل غير مباشر Cdk1. تُظهر دراسة أن فسفرة بقايا السيرين (Ser198) ضمن إشارة التصدير النووي لـ Cdc25 تُعزز تراكم Cdc25 في النواة لدى البشر. [ 9 ] يتمتع نطاق ربط الفسفرة (PBD) بألفة عالية للبروتينات المُفسفرة مسبقًا في مواقع سيرين/ثريونين مُحددة. [ 3 ] يتطلب ذلك تهيئة الركائز بواسطة Plk نفسه أو كينازات أخرى مثل Cdk1 لإنشاء موقع ارتباط. مع ذلك، قد توجد أيضًا جوانب بنيوية مستقلة عن الفسفرة تساهم في الارتباط. يُعد Plo1 (Plk الموجود في خميرة الانشطار) جزءًا من حلقة تغذية راجعة إيجابية تتحكم في التعبير عن الجينات اللازمة لانقسام الخلية.

كما ثبت أن بروتين Plk ضروريٌّ عند الانتقال من طور G2 إلى طور M. ويتطلب تكوين أقطاب المغزل وجود Plk1، وتفشل بعض البروتينات، مثل غاما-توبولين، في استقطاب أقطاب المغزل في غياب Plk1 لنضج الجسيم المركزي. وقد تم تحديد العديد من الركائز المحتملة الأخرى لبروتين Plk1 وشركاء الارتباط به، والتي لها دور في تكوين الأنيبيبات الدقيقة وديناميكيتها، بما في ذلك بروتين كاتانين القاطع للأنيبيبات الدقيقة [ 10 ] ، وبروتين TCTP المثبت للأنيبيبات الدقيقة [ 11 ] ، وبروتين ستاتمين المزعزع لاستقرار الأنيبيبات الدقيقة [ 12 ] .

يُعدّ بروتين Plk ضروريًا أيضًا لانفصال الكروموسومات بنجاح والخروج من الانقسام المتساوي. ويتعاون Plk مع Cdk1 في تنظيم العديد من وحدات APC الفرعية. [ 3 ] يقوم بروتين PLK1 البشري بفسفرة مثبط الانقسام المبكر 1 (EMI1)، وهو مثبط لـ APC. [ 13 ] يؤدي خلل وظيفة Plk عمومًا إلى إعاقة بدء الطور الانفصالي بشكل طبيعي، مما يشير إلى أن بروتينات Plk تُساهم في تنظيم نشاط APC. يرتبط Plk1 بالجسيمات الحركية أثناء الانقسام المتساوي. في غياب وظيفة Plk1، لا يتشكل المغزل ثنائي القطب، وتتوقف الخلايا في الطور التمهيدي بسبب تنشيط نقطة تفتيش تجميع المغزل. قد تكون وظيفة Plk1 مهمة لتخفيف إشارة نقطة التفتيش المثبطة. إذا كان الأمر كذلك، فقد يُساهم Plk1 في استئناف تقدم الانقسام المتساوي عند اكتمال ارتباط جميع الكروموسومات بجهاز المغزل.

الانقسام الاختزالي

أظهرت نماذج الذباب والخميرة أن كينازات بولو تُنسق النمط الأكثر تعقيدًا لانفصال الكروموسومات في الانقسام الاختزالي. يُعدّ بروتين Cdc5 في الخميرة المتبرعمة ضروريًا في الانقسام الاختزالي الأول لإزالة الكوهيسينات من أذرع الكروموسومات، وللتوجيه المشترك للكروموسومات المتماثلة، ولحلّ عمليات العبور. [ 14 ] يقوم بروتين Cdc5 (Plk الموجود في الخميرة المتبرعمة) بفسفرة الكوهيسين الاختزالي مباشرةً، ويُعزز انفصاله عن أذرع الكروموسومات للسماح بإعادة التركيب، ولكن ليس عن المنطقة المركزية في الانقسام الاختزالي الأول. في بعض طفرات cdc5 في الخميرة، يحدث ارتباط ثنائي القطب بدلًا من أحادي القطب للكينيتوكورات الشقيقة خلال الانقسام الاختزالي الأول، وذلك لأن مُركبًا من البروتينات يُسمى مونوبولينات يفشل في التمركز في الكينيتوكور. [ 15 ]

انقسام السيتوبلازم

تم إثبات دور كينازات بولو في عملية انقسام السيتوبلازم لأول مرة في خميرة الانشطار، حيث يؤدي فرط التعبير عن Plo1 إلى انقسام السيتوبلازم في أي مرحلة من مراحل دورة الخلية، بينما تفشل طفرات plo1 في الانقسام. [ 16 ] وقد تبين أن بروتينًا يُسمى Mid1، يُحدد مكان تشكل الحلقة الانقباضية، ينتقل خارج النواة نتيجةً لفسفرة Plk. [ 17 ] كما حددت دراسات حديثة حول دور Plk1 في الثدييات في انقسام السيتوبلازم، المحرك Mklp2 المرتبط بالكينيسين والمكون الفرعي NudC للداينين ​​كركائز محتملة لـ Plk1 تتفاعل مع نطاق ربط البروتين (PBD). [ 18 ] يمتلك كل من Mklp2 وNudC نشاطًا بروتينيًا حركيًا، ويتمركز كلاهما في المغزل المركزي. وقد وُجد أن PLK1 يقوم بفسفرة الوحدة الفرعية CYK4 من بروتين المغزل المركزي في منطقة منتصف المغزل، مما يسمح بتجنيد عامل تبادل النيوكليوتيدات الغوانينية Rho (GEF) ECT2 لتعزيز تنشيط RhoA وبالتالي انقباض الأكتوميوسين في الحلقة. [ 19 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 بار، فرانسيس أ.، هيرمان إتش دبليو سيلجي، وإريك أ. نيغ. "كينازات شبيهة بـ Polo وتنسيق انقسام الخلية." مراجعات الطبيعة في بيولوجيا الخلية الجزيئية 5.6 (2004): 429-441.
  2. ↑ فينتون، برايان؛ غلوفر، ديفيد م. (1993). "كيناز انقسامي محفوظ نشط في أواخر الطور الانفصالي - الطور النهائي في أجنة ذبابة الفاكهة المتزامنة". نيتشر . 363 (6430): 637-40 . Bibcode : 1993Natur.363..637F . doi : 10.1038/363637a0 . PMID 8510757 . 
  3. 1 2 3 أرتشامبو، فينسنت، وديفيد إم. غلوفر. "كينازات شبيهة بـ Polo: الحفاظ والاختلاف في وظائفها وتنظيمها." مراجعات الطبيعة في بيولوجيا الخلية الجزيئية 10.4 (2009): 265-275.
  4. ↑ Qian, YW, Erikson, E. & Maller, JL تنقية واستنساخ بروتين كيناز يقوم بفسفرة وتنشيط كيناز Plx1 الشبيه بـ Polo. Science 282, 1701–1704 (1998).
  5. ↑ إليا، إيه إي، كانتلي، إل سي، ويافي، إم بي. فحص البروتينات يكشف عن نطاق ربط pSer/pThr الذي يحدد موقع Plk1 على الركائز الانقسامية. ساينس 299، 1228-1231 (2003).
  6. ^ شو، يونيو؛ شين تشن. وانغ تاو. كوان ، جونمين (سبتمبر 2013). "الأساس الهيكلي لتثبيط كيناز يشبه البولو 1" . الطبيعة الهيكلية والبيولوجيا الجزيئية . 20 (9): 1047–1053 . دوى : 10.1038/nsmb.2623 . ISSN 1545-9985 . بميد 23893132 .  
  7. ↑ شيراياما، م.، زكريا، و.، سيوسك، ر.، وناسمييث، ك. إن كيناز بولو الشبيه Cdc5p وبروتين تكرار WD المسمى Cdc20p/fizzy هما منظمين وركائز لمركب تعزيز الطور الانفصالي في الخميرة Saccharomyces cerevisiae. EMBO J. 17، 1336-1349 (1998).
  8. ↑ كوماجاي، أ. ودونفي، دبليو جي. تنقية واستنساخ جزيئي لـ Plx1، وهو كيناز منظم لـ Cdc25 من مستخلصات بيض الضفدع Xenopus. مجلة ساينس 273، 1377-1380 (1996).
  9. ↑ تويوشيما-موريموتو، ف.، تانيغوتشي، إ. ونيشيدا، إ. Plk1 يعزز الانتقال النووي لـ Cdc25C البشري أثناء الطور التمهيدي. EMBO Rep. 3، 341-348 (2002).
  10. ↑ McNally, KP, Buster, D. & McNally, FJ يمكن تنظيم قطع الأنابيب الدقيقة بوساطة الكاتانين بواسطة آليات متعددة. Cell Motil. Cytoskeleton 53, 337–349 (2002).
  11. ↑ Yarm، FR Plk phosphorylation ينظم بروتين TCTP المثبت للأنابيب الدقيقة. Mol. Cell. Biol. 22، 6209–6221 (2002).
  12. ↑ Budde, PP, Kumagai, A., Dunphy, WG & Heald, R. تنظيم Op18 أثناء تجميع المغزل في مستخلصات بيض Xenopus. J. Cell Biol. 153, 149–158 (2001).
  13. ↑ هانسن، دي في، لوكتيف، إيه في، بان، كيه إتش وجاكسون، بي كيه. ينظم Plk1 تنشيط مركب تعزيز الطور الانفصالي عن طريق فسفرة وتحفيز تدمير مثبط APC Emi1 المعتمد على SCF TrCP . بيولوجيا الخلية الجزيئية 15، 5623-5634 (2004).
  14. ↑ ألكسندرو، جي.، أولمان، إف.، ميشتلر، ك.، بوبارت، إم. إيه. وناسمييث، ك. فسفرة الوحدة الفرعية Scc1 من الكوهيسين بواسطة كيناز Polo/Cdc5 تنظم فصل الكروماتيدات الشقيقة في الخميرة. الخلية 105، 459-472 (2001).
  15. ↑ Clyne, RK et al. Polo-like kinase Cdc5 يعزز تكوين التصالبات والانفصال المشترك للسنتروميرات الشقيقة في الانقسام الاختزالي الأول. Nature Cell Biol. 5, 480–485 (2003).
  16. ↑ مولفيهيل، دي بي، بيترسن، جيه، أوكورا، إتش، غلوفر، دي إم وهاغان، آي إم. تجنيد كيناز Plo1 إلى جسم قطب المغزل ودوره في انقسام الخلية في Schizosaccharomyces pombe. بيولوجيا الخلية الجزيئية 10، 2771-2785 (1999).
  17. ↑ باهلر، ج. وآخرون. دور كيناز بولو و Mid1p في تحديد موقع انقسام الخلية في الخميرة الانشطارية. مجلة بيولوجيا الخلية 143، 1603-1616 (1998).
  18. ↑ نيف، ر. وآخرون. فسفرة البروتين الشبيه بالكينيزين الانقسامي 2 بواسطة كيناز بولو-لايك 1 ضرورية لانقسام السيتوبلازم. مجلة بيولوجيا الخلية 162، 863-875 (2003).
  19. ↑ يوشيدا، إس. وآخرون . يتحكم كيناز بولو-لايك Cdc5 في التنشيط الموضعي لـ Rho1 لتعزيز انقسام الخلايا. ساينس 313، 108-111 (2006).