Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Энзим Cdc25 — это фосфатаза двойной специфичности, впервые выделенная из дрожжей Schizosaccharomyces pombe как мутант с дефектом клеточного цикла. Как и в случае других белков или генов клеточного цикла, таких как Cdc2 и Cdc4, обозначение "cdc" в его названии относится к "циклу деления клеток". Фосфатазы двойной специфичности рассматриваются как подкласс протеинтирозинфосфатаз. Удаляя ингибирующие фосфатные группы с целевых циклинзависимых киназ (Cdks), белки Cdc25 регулируют вход в и прохождение через различные фазы клеточного цикла, включая митоз и S-фазу ("Синтез").
Enzyme
Cdc25 is a dual specificity phosphatase first isolated from the yeast Schizosaccharomyces pombe as a cell cycle defective mutant. As with other cell cycle proteins or genes such as Cdc2 and Cdc4, the "cdc" in its name refers to "cell division cycle". Dual specificity phosphatases are considered a sub class of protein tyrosine phosphatases. By removing inhibitory phosphate residues from target cyclin dependent kinases (Cdks), Cdc25 proteins control entry into and progression through various phases of the cell cycle, including mitosis and S ("Synthesis") phase.
Функция активации Cdk1
Cdc25 активирует циклинзависимые киназы, удаляя фосфат с остатков в активном центре Cdk. В свою очередь, фосфорилирование M Cdk (комплекса Cdk1 и циклина B) активирует Cdc25. Активация M Cdk, наряду с работой Wee1, носит переключающий характер. Такое переключающее поведение обеспечивает быстрый и необратимый вход в митоз. Активность Cdk может быть восстановлена после дефосфорилирования Cdc25. Ферменты Cdc25A-C известны своей ролью в контроле переходов от фазы G1 к S-фазе и от фазы G2 к M-фазе.
Cdc25 activates cyclin dependent kinases by removing phosphate from residues in the Cdk active site. In turn, the phosphorylation by M Cdk (a complex of Cdk1 and cyclin B) activates Cdc25. Together with Wee1, M Cdk activation is switch like. The switch like behavior forces entry into mitosis to be quick and irreversible. Cdk activity can be reactivated after dephosphorylation by Cdc25. The Cdc25 enzymes Cdc25A C are known to control the transitions from G1 to S phase and G2 to M phase.
Структура
Структура белков Cdc25 может быть разделена на две основные области: N-концевая область, которая сильно различается и содержит сайты для фосфорилирования и убиквитинирования, регулирующие активность фосфатазы; и C-концевая область, которая обладает высокой степенью гомологии и содержит каталитический центр.
The structure of Cdc25 proteins can be divided into two main regions: the N terminal region, which is highly divergent and contains sites for its phosphorylation and ubiquitination, which regulate the phosphatase activity; and the C terminal region, which is highly homologous and contains the catalytic site.
Эволюция и распространение видов
Энзимы Cdc25 хорошо консервативны в ходе эволюции и были выделены из грибов, таких как дрожжи, а также из всех изученных на сегодняшний день метазоев, включая человека. Исключением среди эукариот могут быть растения, поскольку предполагаемые растительные Cdc25 обладают характеристиками (такими как использование катионов для катализа), которые больше напоминают серин/треонин-фосфатазы, чем фосфатазы двойной специфичности, что ставит под сомнение их подлинность как Cdc25-фосфатаз. Семейство Cdc25, по-видимому, расширилось по мере усложнения клеточного и жизненного циклов высших животных. У дрожжей есть один Cdc25 (а также отдалённо родственный фермент, известный как Itsy bitsy phosphatase 1, или Ibp1). У Drosophila melanogaster есть два Cdc25, известные как string и twine, которые соответственно контролируют митоз и мейоз. Большинство других исследованных модельных организмов имеют три Cdc25, обозначенные как Cdc25A, Cdc25B и Cdc25C. Исключением является нематода Caenorhabditis elegans, у которой имеется четыре различных гена Cdc25 (Cdc 25.1 – Cdc 25.4).
Cdc25 enzymes are well conserved through evolution, and have been isolated from fungi such as yeasts as well as all metazoans examined to date, including humans. The exception among eukaryotes may be plants, as the purported plant Cdc25s have characteristics, (such as the use of cations for catalysis), that are more akin to serine/threonine phosphatases than dual specificity phosphatases, raising doubts as to their authenticity as Cdc25 phosphatases. The Cdc25 family appears to have expanded in relation to the complexity of the cell cycle and life cycle of higher animals. Yeasts have a single Cdc25 (as well as a distantly related enzyme known as Itsy bitsy phosphatase 1, or Ibp1). Drosophila melanogaster has two Cdc25s, known as string and twine, which control mitosis and meiosis, respectively. Most other model organisms examined have three Cdc25s, designated Cdc25A, Cdc25B, and Cdc25C. An exception is the nematode Caenorhabditis elegans, which has four distinct Cdc25 genes (Cdc 25.1 to Cdc 25.4).
Модели нокаута
Хотя высокая степень консервации Cdc25s указывает на важную роль в клеточной физиологии, мыши с нокаутом по генам Cdc25B и Cdc25C (как одиночные, так и двойные мутанты) жизнеспособны и не демонстрируют существенных изменений в клеточных циклах, что позволяет предположить некоторую функциональную компенсацию либо посредством других регуляторных ферментов Cdk (таких как Wee1 и Myt1), либо за счет активности третьего члена семейства, Cdc25A. Лаборатория Хироки Кийокава показала, что мыши с нокаутом по гену Cdc25A нежизнеспособны.
Although the highly conserved nature of the Cdc25s implies an important role in cell physiology, Cdc25B and Cdc25C knockout mice (both single and double mutants) are viable and display no major alterations in their cell cycles, suggesting some functional compensation either via other Cdk regulatory enzymes (such as Wee1 and Myt1) or from the activity of the third member of the family, Cdc25A. Hiroaki Kiyokawa's laboratory has shown that Cdc25A knockout mice are not viable.
При болезнях человека
Cdc25s, и в частности Cdc25A и Cdc25B, являются протоонкогенами у человека и показали свою повышенную экспрессию при различных видах рака. Центральная роль Cdc25s в клеточном цикле привлекла к ним значительное внимание со стороны фармацевтической промышленности как к потенциальным мишеням для разработки новых химиотерапевтических (противораковых) препаратов. На сегодняшний день не описано клинически применимых соединений, воздействующих на эти ферменты. Идентифицировано большое количество мощных ингибиторов Cdc25 с низкой молекулярной массой, которые связываются с активным центром и принадлежат к различным классам химических соединений, включая природные продукты, липофильные кислоты, хиноны, электрофилы, сульфонилированные аминотиазолы и фосфатные биоизостеры. Несмотря на достигнутый прогресс в разработке мощных и селективных ингибиторов семейства белков Cdc25, существует потенциал для разработки новых терапевтических стратегий, направленных на них. Возможно создание нового класса ингибиторов на основе пептидов, разработанных с учетом гомологии последовательностей с белковым субстратом. Однако использование этих соединений в качестве лекарственных средств затруднено из-за недостаточных ADME-характеристик.
The Cdc25s, and in particular Cdc25A and Cdc25B, are proto oncogenes in humans and have been shown to be overexpressed in a number of cancers. The central role of Cdc25s in the cell cycle has garnered them considerable attention from the pharmaceutical industry as potential targets for novel chemotherapeutic (anti cancer) agents. To date, no clinically viable compounds targeting these enzymes have been described. A large number of potent small molecule Cdc25 Inhibitors have been identified that bind to the active site and belong to various chemical classes, including natural products, lipophilic acids, quinonoids, electrophiles, sulfonylated aminothiazoles and phosphate bioisosteres. Although some progress has been made in developing potent and selective inhibitors for Cdc25 family of proteins, there is scope for development of novel therapeutic strategies to target them. A new class of peptide derived inhibitors, based on sequence homology with the protein substrate, can be developed. It is challenging to use these compounds as drugs due to their lack of suitable ADME properties.