2) специфическую внутриклеточную деградацию циклинов в протеасомах путем присоединения полиубиквитинового хвоста (+)
3) разрушение специфического субстрата
4) за разрушение связанной с цисклинов цисклин-зависимой киназы по завершению ее функции
Бокс деструкции, или D-box, представляет собой короткую аминокислотную последовательность-дегрон в молекуле циклина, которая служит сигналом для его избирательного удаления. Этот мотив распознаётся комплексом стимуляции анафазы APC/C — E3-убиквитинлигазой, активируемой белками Cdc20 или Cdh1. После связывания с APC/C к циклину последовательно присоединяются молекулы убиквитина с формированием полиубиквитиновой цепи.
Полиубиквитинированный циклин направляется в 26S-протеасому, где подвергается протеолитическому расщеплению. Уменьшение концентрации циклина приводит к инактивации соответствующей циклин-зависимой киназы, однако сама CDK обычно не разрушается и может быть вновь активирована после связывания с циклином следующего клеточного цикла. Таким образом, D-box обеспечивает не неспецифический распад белка, а строго регулируемую во времени деградацию циклинов, необходимую для необратимого перехода между фазами клеточного цикла.
Особенно важна APC/C-зависимая деградация циклинов A и B при переходе от метафазы к анафазе и выходе клетки из митоза. Разрушение циклина B снижает активность комплекса циклин B–CDK1, что способствует деконденсации хромосом, восстановлению ядерной оболочки и завершению цитокинеза.
| Регуляторный элемент или система | Основная функция | Механизм действия | Биологический результат |
|---|---|---|---|
| D-box | Сигнал специфической деградации циклинов и других регуляторов митоза | Распознавание комплексом APC/C с последующим полиубиквитинированием | Протеасомное разрушение белка и продвижение клеточного цикла |
| KEN-box | Дополнительный дегрон субстратов APC/C | Преимущественно распознаётся APC/C–Cdh1 | Поддерживает низкий уровень митотических регуляторов в позднем митозе и G1 |
| APC/C | E3-убиквитинлигаза клеточного цикла | Обеспечивает перенос убиквитина на белки, содержащие соответствующие дегроны | Запуск анафазы и выход из митоза |
| SCF-комплекс | Деградация преимущественно фосфорилированных регуляторных белков | Распознаёт фосфодегроны через F-box-белки | Контроль переходов G1/S и других этапов клеточного цикла |
| Полиубиквитиновая цепь | Метка для протеасомного распада | Последовательное присоединение нескольких молекул убиквитина к субстрату | Избирательное направление белка в 26S-протеасому |
| 26S-протеасома | Ферментативное расщепление меченых белков | Распознавание полиубиквитина, разворачивание и протеолиз субстрата | Быстрое и необратимое снижение концентрации регуляторного белка |
Деградация циклинов является одним из механизмов, придающих переходам клеточного цикла необратимый характер. Нарушения распознавания D-box, активности APC/C или работы протеасомы могут приводить к задержке митоза, хромосомной нестабильности и анеуплоидии. Такие изменения имеют значение в канцерогенезе, поскольку способствуют накоплению клеток с патологическим набором хромосом. Следовательно, D-box следует рассматривать как ключевой элемент пространственно-временного контроля активности циклин-CDK-комплексов.