Whi5 - Whi5
Whi5 ist ein Transkriptionsregulator im Zellzyklus der knospenden Hefe, insbesondere in der G1-Phase . Es ist ein Inhibitor von SBF, das an der Transkription von G1-spezifischen Genen beteiligt ist. Cln3 fördert die Dissoziation von Whi5 von SBF, und seine Dissoziation führt zur Transkription von Genen, die für den Eintritt in die S-Phase benötigt werden .
Rollen in der Zellzyklusprogression
Beginn der Checkpoints im Zellzyklus, die es der Zelle ermöglichen, ab spät G1 in die S-Phase einzutreten und eine Alles-oder-Nichts-Reaktion auf den Stimulus von der Zelle zu haben. Der Kontrollpunkt ermöglicht es der Zelle, entweder in die G0- oder G1-Phase einzutreten, und die Zellbedingungen müssen ausreichend sein, um in den Zellzyklus einzutreten; Wenn die Zelle beispielsweise hungert oder Nährstoffmangel vorliegt, wird das Fortschreiten des Zellzyklus gestoppt. Wenn jedoch der Start-Checkpoint erfüllt ist, kann die Zelle mit der DNA-Replikation beginnen und die Zelle hört auf zu wachsen. In der Ereigniskaskade, die zur Transkription von G1-spezifischen Genen führt, ist Whi5 an der Regulation der Transkription beteiligt.
Laut David Morgan sind der SCB-Bindungsfaktor (SBF) und der MCB-Bindungsfaktor (MBF) Transkriptionsfaktoren, die an SCBs bzw. MCBs binden. SCBs und MCBs befinden sich in Promotorregionen stromaufwärts von Schlüsselgenen, die G1-spezifische Proteine exprimieren, die den Übergang von der G1- zur S-Phase signalisieren. Die Transkriptionsfaktoren sind Heterodimere , die eine DNA-bindende Einheit (Swi4 und Mbp1) und eine regulatorische Untereinheit (Swi6) enthalten. SCBs enthalten Swi4 und Swi6, während MCBs Mbp1 und Swi6 enthalten. Daher führt die Aktivierung von SBF und MBF zur Transkription von G1-spezifischen Genen.
Interaktionen mit SBF
In einer Studie von Robertus de Bruin et al. (2004) fanden Forscher heraus, dass Whi5 ein wichtiges regulatorisches Protein ist, das an SBF bindet. Daher werden G1-spezifische SCB-kontrollierte Gene stromaufwärts von Whi5 reguliert, wodurch ihre Transkription unterdrückt wird. Es ist ein stabil gebundenes Protein, das in der frühen G1-Phase über SBF an Promotoren bindet und Whi5 dissoziiert von SBF, bevor die Transkriptionsaktivierung ausgelöst wird. Somit unterstützt seine Aktivität die biologische Definition von Whi5 als Inhibitor von SBF-kontrollierten Genen. Darüber hinaus wurde eine weitere Studie von Michael Costanzo et al. (2004) erklärt, dass SBF benötigt wird, um Whi5 zum G1/S-Promotor zu rekrutieren, da ihre Interaktion stabil ist.
Whi5-Verordnung
Laut David Morgan fördert Cln3/Cdk1, eine Cyclin-CDK-Komplexeinheit, die Dissoziation von Whi5 von SBF durch inhibitorische Hyperphosphorylierung . Darüber hinaus wird nach de Bruin angenommen, dass Cdc28 CDK an der Phosphorylierung von Whi5 beteiligt ist. Cdc28 wird durch Cln 1, Cln2 und Cln 3 aktiviert und ist ein wichtiger Bestandteil des Zellzyklusverlaufs. Nach der Aktivierung führt die Assoziation von Whi5 und seine eventuelle Dissoziation von SBF zur Aktivierung des Übergangs zur S-Phase. Es ist an vielen Stellen in G1 phosphoryliert, wie das metazoische Retinoblastoma-Protein (Rb), aber nur bestimmte Phosphorreste korrelieren mit dem Übergang von der G1- zur S-Phase. Darüber hinaus erklärt de Bruin, dass die Whi5-Phosphorylierung den Zeitpunkt der SBF-abhängigen Transkriptionsaktivierung und des Zellzyklusverlaufs bestimmt. In einer cln3Δ- und whi5Δ-Mutante treten die Zellen beispielsweise früher in die S-Phase ein, da das Fehlen von whi5 die Notwendigkeit einer Cln3-Aktivierung umgeht. Daher wird in einer cln3Δ- und whi5Δ-Zelle der Zeitpunkt der Zellzyklusprogression nicht durch die inhibitorische Phosphorylierung durch Cln3/Cdk1 und andere Cycline reguliert, was zu einer geringeren Zellgröße führt. Somit ist Cln3/Cdk1 wichtig für die Dissoziation von Whi5 und den Zeitpunkt der Dissoziation. Whi5 allein kann den richtigen Zeitpunkt für Zellzyklusereignisse nicht bestimmen, aber es beeinflusst den Beginn des Übergangs.
Nach Costanzo et al. (2004) wird angenommen, dass Whi5 seine Lokalisation in Abhängigkeit von der CDK-Phosphorylierung von Whi5 ändert. Wie Transkriptionsfaktoren wird es entweder im Zellkern oder außerhalb des Zellkerns lokalisiert. Wenn CDK aktiv ist und sich mit Whi5 verbindet, dann dissoziiert Whi5 von SBF und verlässt den Kern. Wenn CDK jedoch nicht vorhanden oder aktiv ist, lokalisiert sich Whi5 wieder im Zellkern. Whi5 befindet sich in der späten Mitose- und G1-Phase im Zellkern. Sobald das mitotische Austrittsnetzwerk aktiviert und die CDK-Aktivität reduziert ist, dringt Whi5 in den Zellkern ein. Und wenn Cln3 CDK aktiviert, verursacht es die Dissoziation von Whi5 und seinen gleichzeitigen Austritt aus dem Kern.
Whi5 und Cln3 Verdünnung
Eine Studie von Kurt Schmoller et al. (2015) zeigt, dass mit steigender Konzentration von Cln3 auch die Zellgröße zunimmt. Daher ist die Gesamtkonzentration von Cln3 konstant, bis G1 vor dem Start erreicht ist. Außerdem nimmt die Whi5-Menge in derselben Hinsicht nicht zu oder ab, aber mit zunehmender Zellgröße nimmt die Gesamt-Wh5-Konzentration ab. Somit führt bei abnehmender Whi5-Gesamtkonzentration und konstant bleibender Cln3-Gesamtkonzentration die Whi5-Verdünnung über das Zellwachstum zur Kontrolle der Proliferation. Forscher fanden heraus, dass Whi5 in S/G2/M-Phasen größenabhängig synthetisiert wird. Wenn die Tochterzelle geboren wird, hat die kleine Zelle eine hohe Konzentration an Whi5, die die Zelle in der Pre-Start-Phase hält. Mit zunehmender Zellgröße wird die vorläufige Whi5-Menge im größeren Zytosolvolumen verdünnt und die konstante Cln3-Konzentration wird größer als die Konzentration des Whi5-Inhibitors. Daher kann die Konzentration von Whi5 und Cln3 erklären, warum es Zeitstandards dafür gibt, wann die Zelle in die S-Phase eintreten wird. Somit sind der Whi5-Inhibitor und seine Koordination mit Cln3 kritische Proteine, die die Zellgröße kontrollieren.
SBF-kontrollierte Gene
Sobald Whi5 von SBF-kontrollierten Genen dissoziiert ist, führt es zur Transkription wichtiger Gene, die es der Zelle ermöglichen, in die S-Phase einzutreten. Zu diesen Genen gehören G1/S- und S-Cycline, die für den Beginn der nächsten Phase entscheidend sind. Nach Vishwanath Iyer et al. (2001) sind SBF-kontrollierte Gene wichtig für die Knospung und für die Membran- und Zellwandbiosynthese. Daher ist Whi5 ein wichtiger Regulator für eventuelle Zellzyklusereignisse.