Co to są kinazy cyklinozależne?

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

Kinazy zależne od cykliny są rodzajem kinaz serynowych/treoninowych, które są aktywowane przez cykliny w celu napędzania postępu cyklu komórkowego.

Cykl komórkowy składa się z 4 etapów, które są ściśle kontrolowane w celu zapewnienia dokładnej replikacji DNA i tworzenia komórek potomnych. Każdemu z tych etapów towarzyszy wzrost określonego typu cykliny.

Kinaza zależna od cyklin 6 (CDK6) związana z inhibitorem ribociclib (widok szczegółowy). Enzym zaangażowany w regulację cyklu komórkowego i cel kilku leków przeciwnowotworowych. Rendering 3D. Image Credit: Molekuul_be /

Te cykliny oscylują, zwiększając i zmniejszając się na różnych etapach, wiążąc się z CDKs i napędzając cykl komórkowy do przodu. Różnice na każdym etapie wynikają z równowagi między ekspresją genów każdej cykliny a systemem ubikwityna-proteasom, który je rozbija.

Kinazy zależne od cykliny są obecne na stałym poziomie w całym cyklu komórkowym, ale są aktywne tylko w obecności cyklin. Po związaniu z cykliną działają one w celu fosforylacji wielu białek docelowych na resztach aminokwasowych seryny lub treoniny. Ta grupa fosforanowa działa w celu zahamowania lub aktywacji białka docelowego, funkcjonując w celu napędzania cyklu komórkowego do przodu.

Wykazano, że istnieje 12 różnych genów CDK, ale tylko 5 jest używanych do kontroli cyklu komórkowego. Są to CDK-1, CDK-2, CDK-3, CDK-4 i CDK-6. Każdy z nich oddziałuje z inną cykliną w innej fazie, stymulując różne białka docelowe i zapewniając, że istotne etapy każdej fazy są wykonywane, zanim komórka przejdzie do następnej fazy.

Kinazy zależne od cykliny w cyklu komórkowym

Początkowo bodziec mitogenny prowadzi do zwiększenia ekspresji genu cykliny D, która wiąże się z CDK4. Białko retinoblastoma (Rb) zwykle działa w celu hamowania czynnika transkrypcyjnego E2F, jednak gdy cyklina D-CDK4 fosforyluje białko Rb, przestaje ono hamować E2F i prowadzi do produkcji genów wymaganych do wejścia w fazę S.

Geny te obejmują cyklinę E, która wiąże się z CDK4, prowadząc cykl komórkowy do fazy S. Wytwarzana jest również cyklina A, która wiąże się z CDK4, prowadząc cykl komórkowy do fazy S. Wytwarzana jest również cyklina A, która wiąże się z CDK2 i stymuluje replikację DNA. Wreszcie, cyklina B wiąże się z CDK-1, co powoduje przejście cyklu w fazę M, stymulując mitozę.

Odkrycie kinaz zależnych od cykliny

Wcześniejsze prace w latach 80. nad CDK były prowadzone przy użyciu testów genetycznych i biochemicznych na drożdżach, które ujawniły, że CDK działają w celu kontrolowania postępu cyklu komórkowego. Wykazały one również, że są one aktywne tylko w obecności cyklin.

CDC28 została zidentyfikowana w Saccharomyces cerevisiae, która wiązała się z cyklinami i prowadziła komórkę przez różne przejścia cyklu komórkowego. W przeciwieństwie do komórek ssaków, te drożdżowe komórki miały tylko jedną CDK, która oddziaływała z różnymi cyklinami.

Kontrola kinaz zależnych od cyklin

Po otrzymaniu zewnętrznych sygnałów, inhibitory CDK mogą być użyte do zablokowania aktywności kinazy CDK, zapobiegając w ten sposób dalszemu rozwojowi cyklu komórkowego. Należą do nich rodzina INK4 i rodzina CIP/KIP. Oprócz poziomu cykliny, zapewnia to dodatkowy sposób kontroli aktywności CDK.

CDK i rak

Kontrola nad CDK jest niezwykle ważna. Jeśli ścisła kontrola nad układem CDK-cyklina ulegnie załamaniu, komórki mogą proliferować w sposób niekontrolowany. Wykazano, że mutacje w CDK4 są związane z kilkoma rodzajami raka. Nadekspresja CDK6 jest również związana z chłoniakiem, czerniakiem i białaczką. Wykazano również, że mutacje w inhibitorach CDK mają wpływ na powstawanie nowotworów, ponieważ utrata kontroli nad CDK prowadzi do utraty proliferacji komórkowej.

Ponieważ CDKS napędzają cykl komórkowy, inhibitory CDK zostały zasugerowane jako możliwy sposób leczenia nowotworów. Obecnie prowadzone są liczne badania kliniczne, których celem jest sprawdzenie skuteczności stosowania tych inhibitorów w zapobieganiu replikacji komórkowej w komórkach nowotworowych. Jednakże, ponieważ CDK są wymagane do napędzania cyklu komórkowego w tkankach nienowotworowych, leki te muszą być zaprojektowane tak, aby były selektywne tylko dla komórek nowotworowych.

• 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

Dalsza lektura

• Wszystkie zawartości cykliny-zależnej od cykliny
• Czym jest CDK9?
• CDK9 and Cancer

Written by

Hannah Simmons

Hannah jest pisarką w dziedzinie medycyny i nauk przyrodniczych z tytułem Master of Science (M.Sc.) uzyskanym na Uniwersytecie Lancaster, Wielka Brytania. Zanim została pisarką, jej badania koncentrowały się na odkrywaniu biomarkerów dla choroby Alzheimera i Parkinsona. Pracowała również nad dalszym wyjaśnieniem ścieżek biologicznych związanych z tymi chorobami. Poza pracą Hannah lubi pływać, wyprowadzać swojego psa na spacer i podróżować po świecie.

Ostatnia aktualizacja Feb 26, 2019

Cytaty

Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:

• APA

  Simmons, Hannah. (2019, February 26). Co to są kinazy zależne od cykliny (Cyclin-Dependent Kinases). News-Medical. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Cyclin-Dependent-Kinases.aspx.

• MLA

  Simmons, Hannah. „Czym są kinazy zależne od cykliny?”. News-Medical. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Cyclin-Dependent-Kinases.aspx>.

• Chicago

  Simmons, Hannah. „What are Cyclin-Dependent Kinases?”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Cyclin-Dependent-Kinases.aspx. (dostęp 24 marca, 2021).

• Harvard

  Simmons, Hannah. 2019. What are Cyclin-Dependent Kinases (Czym są kinazy zależne od cykliny?). News-Medical, przeglądane 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Cyclin-Dependent-Kinases.aspx.