4.1.2. Регуляция содержания и активности киназ (Сdks)

Циклинзависимые киназы находятся под сложным контролем, регулирующим их содержание и активность. Не все Cdk одновременно присутствуют в клетке (рис.) на разных стадиях клеточного цикла. Их синтез и активность регулируются. Так, транскрипция гена киназы Cdk1, необходимой для обрывания МРФ (цВ-Cdk1) запускается комплексом цД- Cdk4,1 и цЕ- Cdk2, то есть, комплексами G₂ –периода.

Механизм активации Cdks осуществляется несколькими способами:

1- активация Cdk обеспечивается связыванием Cdk с активаторной субъединицей - циклином;

2 - связывание с Cdk ********* со всем комплексом ингибиторной субъединицы. Известно два семейства таких белков: белки семейства INK4 (р15 и р16) и KIP1 (р21,27,57).

Белки р15 и р16 взаимодействуют только с Cdk4 и Cdk6, нарушая связывания киназ с циклином Д и препятствуя образованию комплекса цД- Cdk4,6, запускающего клеточный цикл. Находятся гены этих белков в хромосоме 9р21 и отсутствуют у больных с наследственной меланомой и некоторых других видов опухолей. Предполагается, что белки р15 и р21 служат медиаторами задержки пролиферации, вызванной антиростовыми факторами.

Белки семейства КIP1 - р21, р27, р57 связываются с уже сформиро - ванным комплексом и также ингибирует их активность. Р21 активируется в стареющих клетках и блокирует множество комплексов Cdk-циклин; взаимодействие его с белком р53 задерживает механизм клеточного цикла; р21 блокирует другие белки, например субъединицы ДНК-полимеразы. Р27 регулирует контактное подавление клеточного роста, которое вызывает выход клеток из клеточного цикла. Контактное подавление наблюдается в том случае, когда достигается критическая плотность клеточной популяции. При этом все нормальные клетки контактируют друг с другом; межклеточные контакты стимулирует экспрессию р27, белка останавливающего размножение.

3 - регуляция контроля активности Cdks путем их фосфорилирования и дефосфорилирования. Фосфорилирование по одним локусам Cdks активирует их, а фосфорлирование других локусов – ингибируют их. Так фосфорилирование Cdk-2 по треонину в сотни раз повышает их сродство к белкам – мишеням, а фосфорилирование Cdk-2 по тирозину резко снижает его активность.

Регуляции также подвергаются содержание в клетке и активность активаторов (циклинов) и ингибиторов Cdks. Так, ген циклина Д, запускающего клеточный цикл, активируется митогенными факторами, «побуждая» клетку к делению. На следующим этапе клеточного цикла другие митогенные факторы активируют следующие циклины и т.д.

Распад циклинов осуществляется с помощью убиквитинзависимого механизма характерного для распада короткоживущих белков. Убиквитин – небольшой (76 аминокислотных остатков) белок, который, связываясь с определенными белками, метит их. Так разрушается циклин В, входящий в МРF. Циклины содержат специфическую последовательность из 8-10 аминокислот, локализованную около N-конца и называются белками разрушения. С этим белком, при необходимости разрушения, связывается второй белок (распознающий белок). Третий белок – убиквитинлигаза (специфичный для разных белков) присоединяет несколько копий убиквитина к остаткам лизина, расположенной возле блока разрушения. С одной молек. циклина связывается сразу много молек. убиквитина. Т.о., убиквитин «метит» циклин, который затем направляется в протеосому цилиндрический (комплекс РНК и белка), в который имеются протеазы, расщепляющие циклин до аминокислот.

Белок, узнающий блок разрушения, активируется путем фосфорилирования. Для циклин В фосфорилирование обеспечивает МРF, после того как концентрация циклина В достигает максимума (в анафазе). Активированный распознающий белок узнает блок разрушения циклина В и связывается с ним. Одновременно МРF фосфорилирует фактор АРС (фактор, обеспечивающий анафазу). АРС является убиквитинлигазой, специфичной с МРF, поэтому он начинает присоединять убиквитин к циклину В. В результате циклин В быстро разрушается, концентрация цВ-СДК1 (т.е. МРF) снижается и клетка завершает анафазу, а затем и телофазу.

Синтез белков ингибирующих Cdks (семейства белков INK4 и КIР1) стимулируют внеклеточные эффекторы, например, семейства белков Smad, которые образуют транскрипционные факторы синтеза ингибиторов р15, р21 и др. В итоге активность комплексов G₁-периода тормозится и клетка прекращает деление.