Mad1 es una proteína no esencial que en la levadura tiene una función en el punto de control del ensamblaje del huso (SAC). [1] Este punto de control monitorea la unión de los cromosomas a los microtúbulos del huso y evita que las células comiencen la anafase hasta que se construya el huso. El nombre Mad se refiere a la observación de que las células mutantes son deficientes en detención mitótica (MAD) durante la despolimerización de microtúbulos. Mad1 recluta el inhibidor de anafase Mad2 a cinetocoros no unidos y es esencial para la formación del complejo Mad2- Cdc20 in vivo pero no in vitro . In vivo , Mad1 actúa como un inhibidor competitivo del complejo Mad2-Cdc20.[2] Mad1 es fosforilada por Mps1 que luego conduce junto con otras actividades a la formación del complejo de punto de control mitótico (MCC). De ese modo inhibe la actividad del complejo / ciclosoma promotor de la anafase (APC / C). Los homólogos de Mad1 se conservan en eucariotas desde levaduras hasta mamíferos.
Mad1 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
![]() Estructura cristalina, tetrámero del complejo Mad1-Mad2, amarillo y rojo = monómeros Mad1, verde pálido = monómeros Mad2 | ||||||
Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | MAD1 | |||||
Entrez | 852794 | |||||
PDB | 1GO4 | |||||
RefSeq (ARNm) | NM_001180951.3 | |||||
RefSeq (Prot) | NP_011429.3 | |||||
UniProt | P40957 | |||||
Otros datos | ||||||
Cromosoma | VII: 0,35 - 0,35 Mb | |||||
|
Introducción
A principios de los años 90, se identificaron genes de levadura cuyas mutaciones dieron como resultado un defecto en la detención mitótica en respuesta al desensamblaje de microtúbulos (genes deficientes en detención mitótica - genes MAD). Estas células no mostraron detención mitótica en presencia de inhibidores de la polimerización de microtúbulos y, por lo tanto, no pudieron retrasar la división celular. [1] Los genes identificados incluyen la MAD1 , MAD2 y Mad3 genes. Se conservan en todos los eucariotas y participan en una vía activa en prometafase para evitar la separación prematura de las cromátidas hermanas y constituyen el llamado punto de control del ensamblaje del huso (SAC). Este punto de control monitorea el estado de la unión cromosómica al huso mitótico e inhibe la transición de metafase a anafase al evitar la activación del complejo promotor de anafase / ciclosoma (APC / C) y, por lo tanto, la degradación de los reguladores del ciclo celular . [3] Mad1 se acumula en esta vía en los cinetocoros independientes y actúa como sensor de los cinetocoros independientes en esta maquinaria.
Función
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/8/8f/MAD1_function_in_SAC.jpg/440px-MAD1_function_in_SAC.jpg)
Las células eucariotas muestran una detención mitótica en presencia de inhibidores de la polimerización de microtúbulos. Un punto de control del ensamblaje del husillo monitorea el estado del husillo y vincula la transición metafase-anafase a la unión bipolar adecuada de todos los cinetocoros al huso mitótico. El punto de control del ensamblaje del huso inhibe la actividad del complejo promotor de la anafase al evitar la degradación de los efectores posteriores, que de otro modo conducirían al inicio de la anafase y la salida de la mitosis. El agotamiento de Mad1 conduce a la pérdida de la función SAC . Mad1 se localiza predominantemente en cinetocoros no unidos y desencadena un paro mitótico en caso de un solo cinetocoro no unido. Mad1 recluta el importante componente SAC Mad2 a cinetocoros no unidos e induce la amplificación de la señal de detención mitótica. Hay un grupo de Mad2 citoplásmico libre en su conformación abierta inactiva llamada o-MAD2. Cuando se une a Mad1, Mad2 adopta una conformación activa llamada cerrada (c-Mad2) y forma un heterotetrámero de dos unidades Mad1 y dos c-Mad2. El heterotetrámero de Mad1-c-Mad2 es muy estable y actúa como receptor catalítico de o-Mad2 citoplasmático libre. Free o-Mad2 se une a este receptor y cambia su conformación a la forma cerrada activa. Este segundo c-MAD2 se transfiere a Cdc20 con un mecanismo aún desconocido y forma el complejo Cdc20-c-Mad2. Este complejo es un componente esencial del complejo de punto de control mitótico (MCC). MCC se une e inhibe APC / C y, por lo tanto, detiene la progresión a través de la mitosis. [3] [4]
Regulación
Hay dos quinasas de puntos de control en sentido ascendente implicadas en la regulación de la función de Mad1 a través de la fosforilación . [5] Mps1 fosforila Mad1 tanto in vitro como in vivo y se cree que regula la localización de Mad1 y Mad2 en cinetocoros y su dinámica de interacción. BUB1 es la otra quinasa que recluta a Mad1 para los cinetocoros y la activa si un cinetocoro no está unido. [3] Si un cinetocoro está unido al huso, el cometa p31 inhibidor de SAC inhibe el reordenamiento conformacional de Mad2 mediado por Mad1 y evita que Mad2 se una a Cdc20. [3]
Mecanismo y características estructurales
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/f/f8/Dimer_Mad1_Mad2.png/400px-Dimer_Mad1_Mad2.png)
Mediante métodos bioquímicos, se predijo que Mad1 codificaría una proteína de espiral enrollada de 90 kD, 718 residuos [6] con una forma de varilla característica [1] . Pronto se sucedieron estructuras cristalinas. Luego, en 2002, se publicó la estructura cristalina de Mad1 humana en complejo con Mad2 humana formando un tetrámero. Debido a limitaciones experimentales, la estructura solo muestra los residuos de Mad1 484 - 584. Los monómeros de Mad1 alargados se mantienen unidos por una espiral en espiral paralela que involucra las hélices alfa N-terminales. Las cadenas de Mad1 apuntan desde la bobina en espiral hacia sus ligandos Mad2 formando dos subcomplejos con Mad2. El segmento entre las hélices alfa 1 y 2 contiene el dominio de unión Mad2. La primera parte de este dominio de unión es flexible y adopta diferentes conformaciones dando lugar a un complejo asimétrico. En su trabajo, empleando estudios termodinámicos, Sironi et al. [2] muestran que Mad1 funciona de manera que ralentiza la velocidad de formación del complejo Mad2- Cdc20 y, por lo tanto, actúa como un inhibidor competitivo in vivo . Además, los autores sugieren que los sitios de unión Mad1-Mad2 están enterrados dentro de la estructura, lo que quizás haga que los sitios de unión sean inaccesibles para la unión de Cdc20. La unión Mad1-Mad2 es inusual porque el terminal C de Mad2 se pliega sobre Mad1. Por lo tanto, los autores concluyen que un complejo Mad1-Mad2 no perturbado no liberará Mad2, lo que requiere un mecanismo novedoso, hasta ahora poco conocido, de cambio conformacional. [2]
Cáncer
Los desajustes en el número de cromosomas (aneuploidías) durante la meiosis son responsables de enfermedades humanas como el síndrome de Down y también surgen con frecuencia en las células cancerosas. La función esencial de la SAC da lugar a la hipótesis de que las mutaciones de la SAC y especialmente la inactivación de la SAC podrían ser un motivo de tumorigénesis o al menos facilitar la tumorigénesis. [3] En contra de esta idea, se demostró que las células cancerosas sufren apoptosis cuando los componentes del SAC no están presentes. [7] En este modelo, a diferencia del otro modelo, la inactivación del SAC se convierte en una forma potencial de matar las células cancerosas que se dividen rápidamente. Los vínculos moleculares entre Mad1p, el SAC, la apoptosis y el cáncer aún no se comprenden completamente. [3]
Ver también
- MAD2
- Hiperfosforilación
Referencias
- ↑ a b c Hardwick KG, Murray AW (1995). "Mad1p, un componente de fosfoproteína del punto de control de ensamblaje del huso en levadura en ciernes" . The Journal of Cell Biology . 131 (3): 709–720. doi : 10.1083 / jcb.131.3.709 . PMC 2120625 . PMID 7593191 .
- ^ a b c Sironi L, Mapelli M, Knapp S, De Antoni A, Jeang KT, Musacchio A (2002). "Estructura cristalina del complejo central tetramérico Mad1-Mad2: implicaciones de un mecanismo de unión de 'cinturón de seguridad' para el punto de control del husillo" . El diario EMBO . 21 (10): 2496–2506. doi : 10.1093 / emboj / 21.10.2496 . PMC 126000 . PMID 12006501 .
- ^ a b c d e f Musacchio A, Salmon ED (mayo de 2007). "El punto de control del montaje del husillo en el espacio y el tiempo". Nat. Rev. Mol. Cell Biol . 8 (5): 379–93. doi : 10.1038 / nrm2163 . PMID 17426725 . S2CID 205494124 .
- ^ Yu H (abril de 2006). "Activación estructural de Mad2 en el punto de control del huso mitótico: el modelo Mad2 de dos estados frente al modelo de plantilla Mad2" . J. Cell Biol . 173 (2): 153-157. doi : 10.1083 / jcb.200601172 . PMC 2063805 . PMID 16636141 .
- ^ Bharadwaj R, Yu H (2000). "El punto de control del huso, aneuploidía y cáncer" . Oncogén . 23 (11): 2016–27. doi : 10.1038 / sj.onc.1207374 . PMID 15021889 .
- ^ Chen RH, Shevchenko A, Mann M, Murray AW (1998). "La proteína del punto de control del huso Xmad1 recluta a Xmad2 a cinetocoros independientes" . The Journal of Cell Biology . 143 (2): 283–295. doi : 10.1083 / jcb.143.2.283 . PMC 2132829 . PMID 9786942 .
- ^ Kops GJ, Foltz DR, Cleveland DW (junio de 2004). "Letalidad para las células cancerosas humanas a través de la pérdida masiva de cromosomas por inhibición del punto de control mitótico" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 101 (23): 8699–704. Código Bibliográfico : 2004PNAS..101.8699K . doi : 10.1073 / pnas.0401142101 . PMC 423258 . PMID 15159543 .