BUB1

Серин/треониновая протеинкиназа митотической контрольной точки BUB1 () известная также как BUB1  — фермент, кодируемый у человека геном BUB1.

Bub1 является серин/треониновой протеинкиназой, впервые выявленной при генетическом скрининге Saccharomyces cerevisiae; название представляет собой аббревиатуру от англ. budding uninhibited by benzimidazole 1. Белок связан с кинетохорами и играет ключевую роль в создании митотической контрольной точки веретена деления, подавлении активности комплекса APC/C^CDC20, конгрессии хромосом, организации внутренней центромеры и поддержании центромерной когезии. Киназа митотической контрольной точки Bub1 эволюционно консервативна и присутствует в различных организмах, от дрожжей Saccharomyces cerevisiae до человека. Потеря функции, мутации или отсутствие Bub1 приводит к анеуплоидии и синдрому хромосомной нестабильности (CIN).

Структура BUB1 содержит консервативный N-терминальный регион, неконсервативный центральный регион и С-концевой серин/треонин-киназный домен. N-концевой регион BUB1 опосредует связывание с кинетохорным белком Blinkin (AF15q14), что необходимо для кинетохорной локализации BUB1 и для его функции в подавлении преждевременной активации контрольной точки сборки веретена деления в клеточном цикле. Кристаллическая структура человеческого BUB1 показывает наличие N-концевого домена тетратрикопептидных повторов (TPR) и С-концевого киназного домена (остатки 784–1085), имеющего каноническую двухдоменную архитектуру. АТФ-связывающий и каталитический центры расположены на границе между N- и C-лопастями киназного домена. N-концевой фрагмент содержит три β-листа и α-спираль, обрамляющие N-лопасть киназного домена.

Внутриклеточная локализация У человека BUB1 преимущественно локализуется на незанятых кинетохорах в раннем митозе, преимущественно в прометафазе. Его рекрутирование на кинетохоры зависит от отсутствия прикрепления микротрубочек и чувствительно к изменениям натяжения между сестринскими кинетохорами. BUB1 служит платформой для сборки белков контрольной точки сборки веретена деления. Он участвует в формировании сигнального комплекса, который задерживает переход клетки к анафазе до завершения правильной биориентации хромосом. Кроме того, BUB1 способствует правильной конгрессии хромосом и их выстраиванию на экваторе в метафазной пластинке. После установления стабильных кинетохор-микротрубочковых прикреплений уровень BUB1 на кинетохорах снижается, что соответствует ослаблению сигнала контрольной точки веретена.

Функция

Протеинкиназа BUB1 является консервативным компонентом контрольной точки сборки веретена деления (англ., spindle assembly checkpoint, SAC) и участвует в регуляции прохождения митоза, обеспечивая правильную конгрессию хромосом в метафазе и стабильность прикрепления хромосом к веретену деления. В митозе BUB1 локализуется на незанятых кинетохорах и служит платформой для рекрутирования ключевых белков SAC, включая MAD1, MAD2, BubR1, BUB3 и CENP-E. Более поздние исследования показали, что для функции BUB1 в SAC особенно важно рекрутирование BubR1, MAD1 и MAD2 на кинетохоры, что усиливает образование митотического чекпойнт-комплекса и поддержание чекпойнт-сигнала. Эта функция необходима для поддержания сигнала SAC до завершения правильного прикрепления всех хромосом к веретену деления и предотвращения преждевременного перехода клетки к анафазе.

BUB1 также участвует в ингибировании комплекса APC/C^CDC20 в рамках контрольной точки клеточного цикла. Было показано, что Bub1 может непосредственно фосфорилировать Cdc20 и каталитически подавлять активность APC/C^CDC20. Кроме того, Bub1 формирует киназный комплекс Bub1–Plk1, в котором некаталитические домены Bub1 одновременно связывают Plk1 и Cdc20, обеспечивая фосфорилирование Cdc20 при помощи киназы Plk1 и дополнительное ингибирование APC/C^CDC20 в механизме, действующем параллельно формированию митотического чекпойнт-комплекса. Таким образом, BUB1 сочетает платформенную роль на кинетохоре с участием в киназных механизмах ингибирования APC/C^CDC20.

Помимо участия в SAC, BUB1 способствует организации внутренней центромеры и поддержанию центромерной когезии, в том числе через рекрутирование белка Shugoshin и фосфатазы PP2A. Эти функции рассматривают как часть более широкой роли BUB1 в координации присоединения микротрубочек к кинетохору, чекпойнт-сигнализации и правильной сегрегации хромосом в митозе.

Киназная активность Киназная активность BUB1 высоко консервативна, однако на сегодняшний день описано относительно немного прямых субстратов этой киназы. Было показано, что BUB1 непосредственно фосфорилирует Cdc20 in vitro, и это фосфорилирование может вносить вклад в сигнализацию контрольной точки сборки веретена деления. Важнейшим субстратом Bub1 является также гистон H2A. BUB1 фосфорилирует его на консервативном остатке (Thr121 у дрожжей), создавая сайт связывания для белков семейства MEI-S332/Shugoshin (Sgo), которые, в свою очередь, рекрутируют к центромере хромосомный пассажирский комплекс (CPC), включающий киназу Aurora B, белок внутренней центромеры INCENP, Survivin и Borealin. Комплекс CPC, содержащий Aurora B, играет ключевую роль в коррекции прикрепления микротрубочек и поддержании SAC-сигнала.

У млекопитающих Sgo1, рекрутируемый с участием Bub1, образует комплекс с белком фосфатазой 2A (PP2A), который защищает центромерную когезию сестринских хроматид до метафазо-анафазного перехода. Хотя киназная активность Bub1 способствует точной сегрегации хромосом, её инактивация в клетках человека приводит преимущественно к умеренным дефектам: ингибирование Bub1 в клетках HeLa и RPE1 вызывает примерно 80%-ное снижение уровней Sgo1 и Sgo2, а также субъединиц CPC Aurora B и Borealin на центромерах, при этом INCENP уменьшается примерно вдвое, а Aurora B перераспределяется на плечи хромосом.

Последствия при раке Нарушения функции BUB1 ассоциированы с хромосомной нестабильностью и анеуплоидией, которые часто наблюдаются при опухолевой трансформации. В экспериментальных моделях снижение или повышение уровня BUB1 может нарушать регуляцию прохождения митоза и способствовать геномной нестабильности. Таким образом, BUB1 рассматривают как один из факторов, поддерживающих геномную стабильность, а его нарушения — как потенциальный вклад в онкогенез.

Связь с каспазо-независимой митотической гибелью клетки (CIMD) BUB1 был описан как отрицательный регулятор каспазо-независимой митотической гибели клетки (CIMD). CIMD представляет собой форму митотической гибели клетки, которая активируется при длительном нарушении работы веретена деления и не зависит от каспаз. Для CIMD описана зависимость от p73, apoptosis-inducing factor (AIF) и эндонуклеазы G, что указывает на его связь с каспазо-независимыми путями клеточной гибели. Снижение уровня BUB1 может усиливать CIMD в ответ на митотический стресс. Молекулярный механизм этого эффекта полностью не изучен.

См. также Митоз Клеточный цикл

Примечания

Категория:КФ 2.7.11