Pom1 es una proteína quinasa de polaridad en la levadura de fisión, Schizosaccharomyces pombe ( S. pombe ), que se localiza en los extremos celulares y regula la división celular. A medida que la célula se alarga, el nivel de Pom1 en el medio disminuye, lo que desencadena la mitosis. [1]
Pom1 | |
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Identificadores | |
Organismo | |
Símbolo | SPAC2F7.03c |
Entrez | 2541889 |
El gen pom1 codifica una proteína de 1087 aminoácidos de longitud con el dominio de proteína quinasa probablemente ubicado en el extremo carboxilo terminal. [1] Pom1 regula una vía de señalización que incluye Cdk1 y, en última instancia, regula la entrada mitótica . [2] Las células con pom1 mutante forman un septo y una zona de crecimiento, pero muestran una serie de anomalías que incluyen septos mal colocados o mal orientados, crecimiento bipolar reemplazado por crecimiento aleatorio en un extremo o la ubicación incorrecta del eje de crecimiento que conduce a una ramificación anormal. [1] [3]
Pom1 juega un papel importante en la diferenciación del extremo antiguo y nuevo de una célula de S. pombe . El crecimiento celular normal comienza inmediatamente en el extremo antiguo de la célula y se retrasa en el nuevo extremo. [3] Los mutantes pom1 muestran un crecimiento inmediato en ambos extremos. Dado que se ha demostrado que Pom1 está altamente concentrado en el nuevo extremo y casi ausente del antiguo, junto con otros factores forman parte de una señal inhibitoria que impide el crecimiento inmediato del nuevo extremo. [1] La sobreexpresión de Pom1 también puede conducir a la formación de nuevos extremos de crecimiento. [3]
Pom1 es una proteína quinasa relativamente única, ya que su homólogo más cercano en S. pombe es solo un 55% idéntico. Los homólogos en otros organismos incluyen Dyrk en ratas, Dyrk2 y Dyrk3 en humanos, Yak1p en S. cerevisiae , [4] y Minibrain en Drosophila y humanos. [1] [5]
Localización celular
Durante la interfase , Pom1 reside en toda la célula, incluidos los ganglios corticales medial. La localización de Pom1 en los polos durante la división celular está regulada por Tea1 y Tea2. [6] [7] En ausencia de Tea1 y Tea2, Pom1 mantiene su actividad quinasa , pero no se localiza en los extremos celulares. [3] [7] Los microtúbulos también ayudan a localizar Pom1 en la célula, ya que se ha demostrado que la deslocalización de Pom1 es el resultado del desmontaje de los microtúbulos . [1] Estructuralmente, tanto las regiones catalíticas como no catalíticas de Pom1 son necesarias para la localización del extremo celular. [3]
Las proteínas Cdr2, Cdr1, Wee1 , Mid1 y Blt1 también se encuentran en el nodo medial durante la interfase y se cree que son parte de la vía de señalización para la entrada mitótica. [2] [8] La localización de Cdr2 en el centro celular está regulada por la expresión de Pom1 y otras señales, ya que los mutantes de pom1 permiten que Cdr2 se difunda desde la localización del nodo medial a la mitad de la célula. [2]
Tamaño de celda y gradiente espacial
Pom1 forma un gradiente espacial a medida que las células se alargan a lo largo de la fase G2 . [2] La Figura 1 ilustra en forma de dibujos animados el gradiente de Pom1 (mostrado por el sombreado oscuro) a través de primero una celda relativamente pequeña durante la interfase y una celda alargada que pasa por la fase G2 . A medida que las células se alargan, la concentración de Pom1 alcanza su punto máximo en los dos polos y disminuye hacia el centro de la célula. Cdr2 lee la señal inhibitoria decreciente del gradiente de concentración de Pom1 y activa Cdr1 y Blt1 que se localizaron en el nodo medial debido al reclutamiento de Cdr2. [2] Cdr1 luego fosforila e inhibe a Wee1 , también reclutado en el nodo medial por la presencia de Cdr2. [2] El Wee1 fosforilado permite que Cdc25 desfosforile Cdk1 y mueva la célula a la mitosis . [2] La Figura 2 muestra una vía de señalización simplificada para la entrada mitótica dependiente del tamaño basada en este modelo. La inhibición de Wee1 directamente por Cdr2 mostrada por la línea discontinua aún no se ha confirmado.
Pruebas del modelo Pom1
Se ha demostrado que Pom1 etiquetado con GFP crea un gradiente en las células alargadas como se caracteriza en la Figura 1. Según la Figura 2, la disminución de Pom1 en la ubicación de Cdr2 en el nodo medial disminuye la inhibición de Cdr2. En confirmación de la interacción de este modelo, los resultados muestran que las células con Pom1 deslocalizado que retienen la actividad quinasa completa de los mutantes tea1 retrasan la entrada mitótica. Es probable que esto se deba a la continua inhibición de Cdr2. [2] Otros experimentos que localizaron ectópicamente Pom1 en toda la corteza también mostraron una entrada mitótica retrasada equivalente a una caída de cdr2, lo que sugiere una vez más que Pom1 inhibe a Cdr2 y, a medida que Pom1 disminuye con el alargamiento celular, Cdr2 comienza una vía de señalización para inhibir Wee1 y eventualmente entrar en mitosis . [2]
Investigación futura
No está claro si Cdr2 inhibe Wee1 directamente o si actúa sólo indirectamente a través de Cdr1 u otras quinasas . Además, Blt1, también localizado en el nodo medial, puede desempeñar un papel en la regulación de la entrada mitótica. Los mutantes de Blt1 muestran una longitud aumentada compatible con una entrada mitótica retardada. [2] Aunque actualmente no está confirmado, se especula que Blt1 actúa inhibiendo Wee1 . [2]
Referencias
- ^ a b c d e f Bahler, J. y Pringle, JR "Pom1p, una proteína quinasa de levadura de fisión que proporciona información posicional para el crecimiento polarizado y la citocinesis". Genes and Development 12, 1356-1370 (1998).
- ^ a b c d e f g h i j k Moseley, JB, Mayeux, A., Paoletti, A. y Nurse, P. "Un gradiente espacial coordina el tamaño de la célula y la entrada mitótica en la levadura de fisión". Nature 459, 857-861 (2009).
- ^ a b c d e Bahler, J. y Nurse, P. "La actividad de la quinasa Pom1p de la levadura de fisión está regulada por el ciclo celular y es esencial para la simetría celular durante el crecimiento y la división". The EMBO Journal 20, 1064-1073 (2001).
- ^ Souza, GM, Lu, S. y Kuspa, A. “YakA, una proteína quinasa necesaria para la transición del crecimiento al desarrollo en Dictyostelium. Development 125, 2291-2302 (1998).
- ^ Tejedor, F., Zhu, XR, Kaltenbach, E., Ackermann, A., Baumann, A., Canal, I., Heisenberg, M., Fischbach, KF y Pongs, O. "Minibrain: Una nueva proteínafamilia de quinasas implicada en la neurogénesis postembrionaria en Drosophila. Neuron 14, 287 - 301 (1995).
- ^ Browning, H., Hayles, J., Mata, J., Aveline, L., Nurse, P. y McIntosh, JR "Tea2p es una proteína similar a la quinesina necesaria para generar un crecimiento polarizado en la levadura de fisión". The Journal of Cell Biology 151, 15-27 (2000).
- ^ a b Behrens, R., y Nurse, P. "Roles of fisión levadura tea1p en la localización de factores de polaridad y en la organización del citoesqueleto microtubular". The Journal of Cell Biology 157, 783-793 (2002).
- ^ Morrell, JL, Nichols, CB y Gould, KL “La quinasa de la familia GIN4, Cdr2p, actúa independientemente de los septinos en la levadura de fisión. The Journal of Cell Science 117, 5293-5302 (2004).