Cosa sono le chinasi dipendenti dalla ciclina?

Di Hannah Simmons, M.Sc.Reviewed by Chloe Barnett, BSc

Le chinasi dipendenti dalla ciclina sono un tipo di serina/treonina chinasi che vengono attivate dalle cicline per guidare il progresso del ciclo cellulare.

Il ciclo cellulare è composto da 4 fasi, che sono strettamente controllate per assicurare un’accurata replicazione del DNA e la formazione di cellule figlie. Ognuna di queste fasi è accompagnata da un aumento di un tipo specifico di ciclina.

Cyclin-dependent kinase 6 (CDK6) legata all’inibitore ribociclib (vista dettagliata). Enzima coinvolto nella regolazione del ciclo cellulare e bersaglio di diversi farmaci antitumorali. Rendering 3D. Image Credit: Molekuul_be /

Queste cicline oscillano, aumentando e diminuendo in diverse fasi, legandosi alle CDK e facendo avanzare il ciclo cellulare. Le differenze in ogni fase sono dovute a un equilibrio tra l’espressione genica di ogni ciclina e il sistema ubiquitina-proteasoma che le scompone.

Le chinasi dipendenti dalle cicline sono presenti a livelli costanti durante tutto il ciclo cellulare, ma sono attive solo in presenza di cicline. Una volta legate a una ciclina, agiscono per fosforilare molte proteine bersaglio su residui aminoacidici di serina o treonina. Questo gruppo fosfato agisce per inibire o attivare la proteina bersaglio, funzionando per portare avanti il ciclo cellulare.

È stato dimostrato che ci sono 12 diversi geni CDK, ma solo 5 sono usati per controllare il ciclo cellulare. Questi sono CDK-1, CDK-2, CDK-3, CDK-4 e CDK-6. Ognuno interagisce con una diversa ciclina in una diversa fase, stimolando varie proteine bersaglio e assicurando che le fasi vitali di ogni fase siano eseguite prima che una cellula passi alla fase successiva.

Cyclin Dependent Kinases in the Cell Cycle

Inzialmente, uno stimolo mitogenico porta all’upregulation dell’espressione del gene della ciclina D, che si lega a CDK4. La proteina Retinoblastoma (Rb) di solito funziona per inibire il fattore di trascrizione E2F, tuttavia, quando la ciclina D-CDK4 fosforila la proteina Rb, questa rinuncia all’inibizione di E2F e porta alla produzione di geni necessari per entrare nella fase S. Questi geni includono la ciclina E, che si lega a CDK4, portando il ciclo cellulare nella fase S. Viene prodotta anche la ciclina A, che si lega a CDK2 e stimola la replicazione del DNA. Infine, la ciclina B si lega alla CDK-1 per portare il ciclo in avanti nella fase M, stimolando la mitosi.

Scoperta delle chinasi dipendenti dalla ciclina

I primi lavori degli anni ’80 sulle CDK furono condotti utilizzando test genetici e biochimici nel lievito, che rivelarono che le CDK agiscono per controllare la progressione del ciclo cellulare. Hanno anche dimostrato che erano attive solo in presenza di cicline.

CDC28 è stato identificato in Saccharomyces cerevisiae, che si legava alle cicline e guidava la cellula attraverso le varie transizioni del ciclo cellulare. In contrasto con le cellule dei mammiferi, queste cellule di lievito avevano solo una CDK che interagiva con varie cicline.

Controllo delle chinasi dipendenti dalla ciclina

Su segnali esterni, gli inibitori CDK possono essere usati per bloccare l’attività della chinasi CDK, impedendo così che il ciclo cellulare venga portato avanti. Questi includono la famiglia INK4 e la famiglia CIP/KIP. Oltre ai livelli di ciclina, questo fornisce un ulteriore modo per controllare l’attività delle CDK.

CDK e cancro

Il controllo delle CDK è estremamente importante. Se lo stretto controllo sul sistema CDK-ciclina viene meno, le cellule possono proliferare in modo incontrollato. Le mutazioni in CDK4 hanno dimostrato di essere implicate in diversi tipi di cancro. La sovraespressione di CDK6 è stata anche implicata nel linfoma, nel melanoma e nella leucemia. Le mutazioni negli inibitori hanno anche dimostrato di essere implicate nei tumori, poiché la perdita del controllo di CDK porta alla perdita della proliferazione cellulare.

Siccome CDKS guida il ciclo cellulare in avanti, gli inibitori CDK sono stati suggeriti come un possibile trattamento per il cancro. Ci sono numerosi studi clinici attualmente in corso che mirano a testare il successo dell’uso di questi inibitori per prevenire la replicazione cellulare nelle cellule cancerose. Tuttavia, poiché le CDK sono necessarie per guidare il ciclo cellulare nei tessuti non cancerosi, questi farmaci devono essere progettati per essere selettivi solo per le cellule cancerose.

• https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/gb4184
• http://www.sinobiological.com/Cyclin-Dependent-Kinase-CDK-a-1303.html
• https://www.tocris.com/pharmacology/cyclin-dependent-protein-kinases
• http://www.plantphysiol.org/content/138/4/2323
• https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/stem-cells-and-cancer/a/cell-cycle-regulators

Altre letture

• Tutto il contenuto della ciclina-dipendente
• Che cos’è CDK9?
• CDK9 e il cancro

Scritto da

Hannah Simmons

Hannah è una scrittrice di medicina e scienze biologiche con un Master of Science (M.Sc.) conseguito presso la Lancaster University, UK. Prima di diventare scrittrice, la ricerca di Hannah si è concentrata sulla scoperta di biomarcatori per il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson. Ha anche lavorato per chiarire ulteriormente i percorsi biologici coinvolti in queste malattie. Al di fuori del suo lavoro, Hannah ama nuotare, portare a spasso il suo cane e viaggiare per il mondo.

Ultimo aggiornamento Feb 26, 2019

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  Simmons, Hannah. 2019. Cosa sono le chinasi ciclina-dipendenti? News-Medical, consultato il 24 marzo 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Cyclin-Dependent-Kinases.aspx.