跳转到内容

结构生物化学/Bub1 和 BubR1

来自维基教科书,开放的书籍,为开放的世界

[[wide image:Spindle chromosomes-en.png thumb Spindle chromosomes-en |thumbnail|Spindle chromosomes-en]] BUB1 和 BUBR1

BUB1 和 BUBR1 是参与有丝分裂过程中检查点的两种激酶。如图片所示,在两个姐妹染色单体在后期分离形成两个细胞的染色单体之前,检查点的作用是确保它们准确分离。这个检查点对于避免细胞不分裂导致的突变是必要的,而这些突变会导致非整倍体。非整倍体是指人类胚胎中染色体数量异常。最著名的例子是唐氏综合征,其中人类第 21 号染色体发生突变。姐妹染色单体没有分离,导致胚胎中出现第三份拷贝。

纺锤体组装检查点是一个调节性检查点,它允许正在分裂的细胞在所有事情按计划进行且染色体沿着中期板正确排列并通过着丝粒处的动粒连接到微管的情况下继续其分裂过程。它之所以重要,是因为如果正在进行有丝分裂的细胞中的染色体没有正确排列和分离,一个子细胞将获得两份染色体拷贝,而另一个子细胞则完全缺少同一染色体。这是新生儿中许多缺陷的原因。在超过 90% 的实体瘤中也观察到了这种现象。由于某些没有正确分离的染色体,从不正确的染色体分裂中会产生许多不同的问题。

Drosophila metaphase chromosomes
果蝇中期染色体

尽管总共有至少 15 种蛋白质参与这个过程,但有两种激酶在有丝分裂中期发生的纺锤体组装检查点中起着核心作用,我们将对其进行讨论。激酶是一种能够将磷酸基团从高能供体转移到低能受体的酶蛋白。两种高度参与检查点的激酶是 BUB1,代表芽殖对苯并咪唑 1 不敏感,以及 BUBR1,代表芽殖对苯并咪唑相关 1 不敏感,也称为 BUB1B。这两种蛋白质,BUB1 和 BUBR1,非常相似,因为它们是旁系同源物,这意味着它们来自同一个祖先,并进化成略微不同的蛋白质。/但即使对于旁系同源物,这两种蛋白质也具有许多共同属性,它们的氨基酸组成基本上相同,但它们执行不同的功能。这是由于它们结构上的差异。

关于 BUB1,它经历磷酸化,即添加一个磷酸基团。通过这样做,它废除了 CDC20 基因以停止 SAC 并暂停有丝分裂。这种磷酸化以及 BUBR1 进行的磷酸化产生了几个假设,目前仍在研究中。

UB1 催化活性至关重要,因为 BUB1 介导的 CDC20 磷酸化抑制了人类细胞中的 APC/C–CDC20

PDB 1bub EBI
PDB 1bub EBI

这两种酶都有三个主要区域,一个 N 端区域和两个 C 区域,其中一个是末端的,另一个是中间的。这些不同的区域参与不同的步骤,例如一个末端的纺锤体检查点和另一个末端的染色体聚集。这两种分子中的这些区域之间存在一些差异。与 BUBR1 中的 N 端相比,C 区域的重要性被认为微不足道,因为 Mad3 缺少 C 端。Mad3,有丝分裂停滞缺陷,在酵母、蠕虫和植物中取代 BUBR1。Mad3 没有 C 区域,由于没有动物同时拥有 BUBR1 和 Mad3,因此 Mad3 的功能在没有 C 区域的情况下保持相同。

BUB1

BUB1 通过其 N 末端区域绑定到动粒。BUB1 和 BUBR1 都包含 KEN 盒,这是一种介导蛋白质识别的蛋白质基序。两个 KEN 盒位于 BUB1 的 N 端,参与并需要 CDC20 的磷酸化。CDC20 磷酸化是 BUB1 的主要任务之一,它首先磷酸化 BUB3,然后在 BUB3 的帮助下,它磷酸化 Cdc20。它还在许多其他主要角色中发挥作用。其中之一是招募 BUBR1、Mad1 和 Mad2。当纺锤体受损时,BUB1 也会被触发以磷酸化 Mad1。这种激酶也高度参与着丝粒的组织。

BUBR1

BubR1 也具有许多作用,并且包含它依赖于正常运作的 KEN 盒。它有助于将动粒连接到微管并保持连接稳定。当染色体分离不完整或不正确时,它通过抑制后期来调节有丝分裂。它还在卵子减数分裂一期的前期一期进行调节。


Bub1 和 BubR1 的影响

-BUB1 的缺失会导致非整倍体,即由于有丝分裂错误导致的染色体数量异常。在约 90% 的实体瘤中观察到了非整倍体。

-在某些物种中删除 Bub1 会增加染色体分离错误的速率,而在其他物种中会导致生长缓慢和染色体丢失。

-许多形式的癌症与纺锤体检查点不正常的细胞有关


来源

BUB1 和 BUBR1:细胞周期中的多方面激酶 Victor M. Bolanos-Garcia, Tom L. Blundell

此图像是以下图像的衍生作品:文件:Spindle_chromosomes.png 许可证为 Cc-by-sa-3.0,2.5,2.0,1.0, GFDL

"纺锤体检查点。" 维基百科。2012 年 12 月 7 日。2012 年 12 月 7 日 <http://en.wikipedia.org/wiki/Spindle_checkpoint#Metaphase_to_Anaphase_Transition>.

华夏公益教科书