Whi5

Whi5 jest regulatorem transkrypcji w cyklu komórkowym pączkujących drożdży, zwłaszcza w fazie G1 . Jest inhibitorem SBF, który bierze udział w transkrypcji genów swoistych dla G1. Cln3 promuje dysocjację Whi5 od SBF, a jej dysocjacja skutkuje transkrypcją genów potrzebnych do wejścia w fazę S.

Role w przebiegu cyklu komórkowego

Początek punktów kontrolnych w cyklu komórkowym, który pozwala komórce wejść w fazę S od późnego G1 i ma odpowiedź „wszystko albo nic” na bodziec z komórki. Punkt kontrolny pozwala komórce wejść w fazę G0 lub G1, a warunki komórki muszą być wystarczające, aby wejść w cykl komórkowy; na przykład, jeśli komórka głoduje lub jeśli dochodzi do wyczerpania składników odżywczych, zatrzyma to postęp w cyklu komórkowym. Jeśli jednak początkowy punkt kontrolny jest spełniony, komórka może rozpocząć replikację DNA i komórka zatrzyma wzrost. W kaskadzie zdarzeń, które prowadzą do transkrypcji genów specyficznych dla G1, Whi5 bierze udział w regulacji transkrypcji.

Według Davida Morgana czynnik wiążący SCB (SBF) i czynnik wiążący MCB (MBF) są czynnikami transkrypcyjnymi, które wiążą się odpowiednio z SCB i MCB. SCB i MCB znajdują się w regionach promotorowych powyżej kluczowych genów eksprymujących białka specyficzne dla G1, które sygnalizują przejście z fazy G1 do fazy S. Czynnikami transkrypcyjnymi są heterodimery , które zawierają jednostkę wiążącą DNA (Swi4 i Mbp1) oraz podjednostkę regulatorową (Swi6). SCB zawierają Swi4 i Swi6, podczas gdy MCB zawierają Mbp1 i Swi6. Dlatego aktywacja SBF i MBF spowoduje transkrypcję genów specyficznych dla G1.

Interakcje z SBF

W badaniu przeprowadzonym przez Robertusa de Bruina i in. (2004) naukowcy odkryli, że Whi5 jest ważnym białkiem regulatorowym, które wiąże się z SBF. Dlatego geny kontrolowane SCB specyficzne dla G1 są regulowane w górę przez Whi5, hamując ich transkrypcję. Jest stabilnie związanym białkiem, które wiąże się z promotorami przez SBF we wczesnej fazie G1 i przed aktywacją transkrypcji Whi5 dysocjuje od SBF. Tym samym jego aktywność potwierdza biologiczną definicję Whi5 jako inhibitora genów kontrolowanych przez SBF. Ponadto inne badanie przeprowadzone przez Michaela Costanzo i in. (2004) wyjaśnia, że ​​SBF jest potrzebny do rekrutacji Whi5 do promotora G1/S, ponieważ ich interakcja jest stabilna.

Regulacja Whi5

Według Davida Morgana, Cln3/Cdk1, jednostka kompleksu cyklina-CDK, sprzyja dysocjacji Whi5 z SBF poprzez hamującą hiperfosforylację . Ponadto, według de Bruina, uważa się, że Cdc28 CDK bierze udział w fosforylacji Whi5. Cdc28 jest aktywowany przez Cln 1, Cln2 i Cln 3 i jest ważną częścią postępu cyklu komórkowego. Po aktywacji asocjacja Whi5 i jej ostateczna dysocjacja z SBF powoduje aktywację przejścia do fazy S. Jest fosforylowany w wielu pozycjach w G1, podobnie jak białko metazoan Retinoblastoma (Rb), ale tylko niektóre reszty fosforu korelują z przejściem z fazy G1 do fazy S. Ponadto de Bruin wyjaśnia, że ​​fosforylacja Whi5 określa czas zależnej od SBF aktywacji transkrypcji i progresji cyklu komórkowego. Na przykład w mutancie cln3Δ i whi5Δ komórki wcześniej wejdą w fazę S, ponieważ brak whi5 omija potrzebę aktywacji Cln3. Dlatego w komórce cln3Δ i whi5Δ czas progresji cyklu komórkowego nie jest regulowany przez fosforylację hamującą przez Cln3 / Cdk1 i inne cykliny, co skutkuje mniejszymi rozmiarami komórek. Zatem Cln3/Cdk1 jest ważny dla dysocjacji Whi5 i czasu, kiedy powinien się dysocjaować. Sam Whi5 nie może określić prawidłowego czasu dla zdarzeń cyklu komórkowego, ale wpływa na początek przejścia.

Według Costanzo i in. (2004), uważa się, że Whi5 zmienia swoją lokalizację w zależności od fosforylacji Whi5 przez CDK. Podobnie jak czynniki transkrypcyjne, będzie lokalizować się w jądrze lub poza jądrem. Kiedy CDK jest aktywny i łączy się z Whi5, wówczas Whi5 oddzieli się od SBF i opuści jądro. Jednakże, gdy CDK nie jest obecny lub aktywny, wówczas Whi5 zlokalizuje się z powrotem w jądrze. Whi5 znajduje się w jądrze w późnej mitozie i fazie G1. Po aktywacji mitotycznej sieci wyjściowej i zmniejszeniu aktywności CDK, Whi5 wchodzi do jądra. A kiedy Cln3 aktywuje CDK, spowoduje to dysocjację Whi5 i jednoczesne jego wyjście z jądra.

Rozcieńczenie Whi5 i Cln3

Badanie przeprowadzone przez Kurta Schmollera i in. (2015) pokazuje, że wraz ze wzrostem stężenia Cln3 rośnie również wielkość komórek. Dlatego całkowite stężenie Cln3 jest stałe aż do osiągnięcia G1 przed uruchomieniem. Dodatkowo, pod tym samym względem, ilość Whi5 nie zwiększa się ani nie zmniejsza, ale wraz ze wzrostem wielkości komórek, całkowite stężenie Whi5 maleje. Tak więc, przy malejącym całkowitym stężeniu Whi5 i stałym całkowitym stężeniu Cln3, rozcieńczanie Whi5 poprzez wzrost komórek skutkuje kontrolą proliferacji. Naukowcy odkryli, że w fazach S/G2/M Whi5 jest syntetyzowany w sposób zależny od wielkości. Kiedy rodzi się komórka potomna, mała komórka ma wysokie stężenie Whi5, które utrzymuje komórkę w fazie przedstartowej. Wraz ze wzrostem wielkości komórek wstępna ilość Whi5 będzie rozcieńczana w większej objętości cytozolu, a stałe stężenie Cln3 będzie większe niż stężenie inhibitora Whi5. Dlatego stężenie Whi5 i Cln3 może wyjaśniać, dlaczego istnieją standardy czasowe określające, kiedy komórka wejdzie w fazę S. Zatem inhibitor Whi5 i jego koordynacja z Cln3 są krytycznymi białkami kontrolującymi rozmiar komórki.

Geny kontrolowane przez SBF

Po oddzieleniu Whi5 od genów kontrolowanych przez SBF następuje transkrypcja głównych genów, które umożliwiają komórce wejście w fazę S. Geny te obejmują cykliny G1/S i S, które są kluczowe dla rozpoczęcia kolejnej fazy. Według Vishwanatha Iyera i in. (2001), geny kontrolowane przez SBF są ważne dla pączkowania oraz dla biosyntezy błony i ściany komórkowej. Dlatego Whi5 jest ważnym regulatorem ewentualnych zdarzeń cyklu komórkowego.