CIP/KIP - CIP/KIP
CIP / KIP (CDK vuorovaikutuksessa proteiini / Kinase estävä proteiini) perhe on yksi kahden perheen (CIP / KIP ja INK4 ) nisäkkään sykliinistä riippuvaisen kinaasin ( CDK ) estäjät ( CKIs ) osallistu- vat solusyklin. CIP/KIP-perhe koostuu kolmesta proteiinista: p21 cip1/waf1 , P27 kip1 , p57 kip2 Nämä proteiinit jakavat sekvenssihomologian N-terminaalisessa domeenissa, mikä mahdollistaa niiden sitoutumisen sekä sykliiniin että CDK: han . Niiden toimintaan liittyy ensisijaisesti G1/S- ja S-Cdk-solujen sitominen ja estäminen; niillä on kuitenkin myös osoitettu olevan tärkeä rooli G1-CDK-levyjen CDK4 ja CDK6 aktivoinnissa . Lisäksi uudempi työ on osoittanut, että CIP/KIP-perheen jäsenillä on useita CDK-riippumattomia rooleja, joihin kuuluu transkription , apoptoosin ja sytoskeletonin säätely .
Rooli solusyklin etenemisessä
CIP/KIP-perheen proteiinit sitovat laajan valikoiman G1/S- ja S-faasin sykliini-CDK-komplekseja, mukaan lukien sykliini D-CDK4,6 ja sykliini E-, A-CDK2-kompleksit. Perinteisesti oletettiin, että CIP/KIP -proteiineilla oli rooli kaikkien näiden kompleksien estämisessä; kuitenkin myöhemmin havaittiin, että vaikka CIP/KIP-proteiinit estävät CDK2- aktiivisuutta, ne voivat myös aktivoida sykliini D-CDK4,6 -aktiivisuutta helpottamalla vakaata sitoutumista sykliini D: n ja CDK4,6: n välillä.
sykliini-CDK2-asetus
P27: n kiderakenne kompleksissa sykliini-CDK2: n kanssa julkaistiin vuonna 1996. Rakenne osoittaa, että p27 on vuorovaikutuksessa sekä sykliini A: n että CDK2: n kanssa. Lisäksi p27 jäljittelee ATP: tä ja insertoi itsensä ATP: n sitoutumiskohtaan estäen siten ATP: n sitoutumisen. Tämä mekanismi estää kaiken kinaasiaktiivisuuden ja estää Rb: n loppupään hyperfosforylaation, joka mahdollistaa E2F- transkriptiotekijän vapautumisen ja solusykliin liittyvien geenien transkription.
cyclinD-CDK4,6 säätö
Cyclin D: llä on alhainen affiniteetti CDK: ta kohtaan. Siksi oletettiin, että tarvitaan lisää proteiineja vakaan sykliini-D-CDK4,6-kompleksin mahdollistamiseksi. Kasvava näyttö on osoittanut, että CIP/KIP -proteiinit ovat mukana tässä stabiloinnissa. Ensimmäinen todiste tästä tuli havainnosta, jonka mukaan p27 saostuisi usein immunosaostuksella aktiivisten sykliini D-CDK4 -kompleksien kanssa. Futhurmore, hiiren alkion fibroblasteissa, joista puuttui p21 ja p27, oli alhaisemmat sykliini D1 -tasot ja immunosaostetuilla sykliiniD-CDK-komplekseilla ei ollut kinaasiaktiivisuutta. Nämä vaikutukset pelastettiin ottamalla uudelleen käyttöön p21 ja p27, mutta ei sykliini D1: n uudelleen käyttöönottoa, mikä viittaa siihen, että CIP/KIP-proteiinit ovat ratkaisevia sykliini D-CDK -aktiivisuuden kannalta. In vitro -todisteet ovat osoittaneet, että CIP/KIP: n sykliini D-CDK: n sitoutuminen ei rajoitu p21: een ja p27: een, vaan se voidaan suorittaa myös p57: llä.
CIP/KIP G1-S -säädön malli
CIP/KIP -proteiinien erilainen rooli sen perusteella, ovatko ne sitoutuneet CDK2: een tai CDK4,6: een, on johtanut malliin, jossa CIP/KIP -proteiinit sitoutuvat ja inaktivoivat CDK2 -komplekseja G1: n alussa; kuitenkin Cyclin D: n tuotannon jälkeen CIP/KIP-proteiinit poistetaan ja asetetaan uudelleen kohti sykliini D-CDK-stabilointia. Tämä sekvestrointi vapauttaa sitten sykliini A-, E-CDK2: n hyperfosforyloimaan Rb: tä ja edistämään solusyklin etenemistä. Tätä mallia tukee havainto, että joko villityypin tai katalyyttisesti inaktiivisen CDK4: n ilmentyminen voi sitoa CIP/KIP-proteiineja, mikä johtaa sykliini E-CDK2 -aktivaatioon. Tämä havainto viittaa siihen, että syklinD-CDK-kompleksien kyky sitoa CIP/KIP-proteiineja on vallitseva niiden CDK2: n estoaktiivisuuden suhteen.
Roolit solusyklin etenemisen ulkopuolella
Apoptoosi
CIP/KIP -proteiinien on osoitettu säätelevän apoptoosia erilaisten mekanismien kautta. p21- ja p27 -pilkkoutumisen tiedetään edistävän apoptoosia aktivoimalla CDK2 -aktivaatio. p57: n on myös osoitettu estävän apoptoosia, koska p57 -nolla -hiirillä on useita kehityshäiriöitä, mukaan lukien suulakihalkio ja joukko suoliston poikkeavuuksia, jotka liittyvät lisääntynytyn apoptoosiin.
CIP/KIP-proteiinien on myös osoitettu säätelevän apoptoosia CDK-riippumattomien mekanismien kautta. p57 voi sitoa stressiin liittyvän kinaasin JNK1/SAPK: n ja estää sen aktiivisuuden suojaten JNK1: n säätelemää apoptoosia vastaan.
Transkriptio
CIP/KIP-proteiinit voivat säätää transkriptiota epäsuorasti stabiloimalla sykliini-CDK ja estämällä sykliini-CDK2-komplekseja, jotka ovat ratkaisevia Rb-fosforylaation ja E2F-transkriptiotekijän vapautumisen kannalta. CIP/KIP -proteiinien on myös osoitettu sitovan suoraan transkriptiotekijöitä. Esimerkiksi. p27: n on osoitettu sitoutuvan ja stabiloivan Neurogenin-2: ta edistäen hermosolujen esisolujen erilaistumista.
Sytoskeleton
Aiemmin CIP / KIP -proteiinien on osoitettu estävän Rho / ROCK / LIMK / Cofilin -signalointia. Lisäksi fibroblasteilla, joista puuttuu p27, on heikentynyt liikkuvuus. p27 -puutteellisilla fibroblasteilla on myös lisääntynyt stressikuitujen ja polttoadheesioiden määrä. CIP/KIP -proteiinien rooli liikkuvuudessa on myös tullut erityisen kiinnostuneeksi syövästä, jossa p27: n virheellinen säätely voi johtaa lisääntyvään lisääntymiseen ja lisääntynyttä liikkuvuutta, mikä voi edistää invasiivisempia syöpiä.
Rooli syövässä ja sairauksissa
Sykliiniriippuvaisina kinaasi-inhibiittoreina CIP/KIP-proteiineja on klassisesti pidetty tuumorisuppressoreina ; CIP/KIP -proteiinien tarkkaa roolia syövän etenemisessä on kuitenkin ollut vaikea arvioida, koska CIP/KIP -toiminnon täydellistä häviämistä ei ole havaittu missään syövässä. Kuitenkin alhaisen ilmentymisen p27: tä on havaittu monenlaisissa kasvaimissa, ja se liittyy kasvaimen aggressiivisuuden lisääntymiseen. Lisäksi p27 -nollahiirille kehittyy spontaanisti aivolisäkkeen kasvaimia ja ne ovat alttiimpia kemiallisille syöpää aiheuttaville aineille tai säteilylle. Erityisesti p27: n ilmentymisen lisäksi myös p27: n solunsisäisellä lokalisoinnilla uskotaan olevan tärkeä rooli tuumorigeneesissä. Kohonnutta p27: n sytoplasmista lokalisaatiota on havaittu useissa syövissä, ja siihen on liittynyt huono ennuste. Tämä virheellinen sijainti voisi mahdollisesti selittää, kuinka p27 voisi samanaikaisesti edistää solusyklin etenemistä ja lisätä liikkuvuutta syövissä. Samanlainen malli voisi päteä myös muihin CIP/KIP -proteiineihin.