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Études génétiques avec le pombe de S.

Par Jeyashree Sundaram, MBA

Le pombe de Schizosaccharomycètes est une levure d'ascomycète qui reproduit par la fission binaire. C'est un organisme modèle pour étudier la mitose dans les eucaryotes et a été employé considérable dans le domaine de la génétique.

Crédit : SynthEx/Shutterstock.com

Le pombe de S. est un champignon unicellulaire en forme de tige d'archiascomycete qui a plusieurs caractéristiques en commun avec des cellules d'autres organismes eucaryotiques complexes. Ceci lui effectue un organisme modèle pour l'étude de cellulaire et de la biologie moléculaire dans les eucaryotes.

En 1946, le généticien Urs Leupold a commencé l'étude du pombe de S. À la suite de son travail, les chercheurs ont isolé les mutants variés et ont produit les plans chromosomiques du pombe de S. L'organisme est bientôt devenu une substance génétiquement menable pour l'usage comme substance modèle.

Depuis lors, les chercheurs ont trouvé 50 gènes de S.pombe qui sont associés aux maladies telles que le diabète, la surdité héréditaire, et la mucoviscidose.

Cdc2 et Wee1 dans le pombe de S.

Le pombe de S. peut être réparti en deux groupes de mutants ; CDC et petit, qui ont été recensés utilisant des expériences de recombinaison et de complémentation.

Les mutants thermo-sensibles de pombe de S. transportent des mutations récessives en leur génome. Ces mutations empêchent la sortie de mitotique, faisant sembler des mutants plus grands que des cellules normalement.

Les mutations dominantes en gènes Cdc2 produisent le phénotype petit. Généralement, le manque du fonctionnement d'une protéine de faune a comme conséquence un phénotype récessif, alors que le plus grand fonctionnement de la protéine a comme conséquence le phénotype dominant dû au manque de règlement ou de surproduction.  

Les expériences où des mutants ont été isolés ont prouvé qu'un manque de l'activité Cdc2 empêche l'entrée de la cellule dans la mitose pour la division cellulaire, alors que l'activité accrue introduit la sortie prématurée de mitotique.

Ceci produit les cellules de mutant qui sont plus grandes et plus petites que des cellules de type sauvage, respectivement. Ces observations ont confirmé Cdc2 comme régulateur important de la mitose dans le pombe de S.  

La découverte d'une protéine kinase Cdc2 de S.pombe était les chercheurs principaux de reasoon a commencé à analyser le facteur de maturation-introduction (MPF) des oeufs de Xenopus pour l'activité de protéine kinase.  On l'a découvert plus tard que MPF se compose d'une protéine kinase qui est activée par la cycline B pendant la mitose et est homologue à Cdc2 dans le pombe de S.

De plus, MPF s'est avéré pour réagir avec de l'anticorps contre Cdc2, comme il contient une région qui est grand préservée parmi la protéine et les êtres humains de la levure Cdc2. Cependant, la taille de la sous-unité du Xenopus MPF n'est pas en tant que mêmes que Cdc2.

Ordonnançaient et les isolements du gène+ cdc13 en levure de fission l'ont montrée qu'également essentiel à la mitose. Cdc13 code une protéine qui est homologue à la cycline B. de Xenopus et d'oursin. Comme le Xenopus MPF, les études indiquent des hétérodimères de Cdc2 et de Cdc13 de S.pombe MPF pour être des protéines kinase.  

Règlement de kinase de MPF

Les études de l'autre peu et des gènes de CDC dans le pombe de S. ont prouvé que l'activité de MPF (hétérodimère Cdc2-Cdc13) est réglementée par des protéines codées par d'autres gènes. Les résultats de ces études ont prouvé que la protéine Wee1 empêche l'activité de MPF dans S.pombe, alors que Cdc25 déclenche l'activité de MPF.

D'autres études ont indiqué que l'isolement et l'ordonnancement des gènes wee1+ et cdc25+ de wildtype peuvent être employés comme vecteurs d'expression.

Les études biochimiques des séquences des gènes codant Wee1 et Cdc25 ont indiqué qu'elles règlent l'activité de MPF par la phosphorylation et la dephosphorylation des domaines de réglementation spécifiques dans la sous-unité catalytique de Cdc2.  

Dans le pombe de S. et la substance de Xenopus, MPF est homologue à la cycline humaine A-CDK2.

Les analyses de la structure de ces protéines prouvent que CDK2 humain active la cycline A par phosphorylating threonine-161. Ceci entraîne une modification conformationnelle, permettant à des substrats de protéine de gripper avec l'affinité élevée.

D'autres mécanismes de régulation impliqués dans la mitose

La complexité impliquée en réglant l'activité de MPF a été découverte par davantage de recherche des mutants de pombe de S. avec les cycles cellulaires modifiés.  Après son inhibition de MPF, wee1 est empêché par une protéine kinase codée par le gène+ nim1.

Wee1 concurrence pour Cdc2 de l'autre protéine kinase codée par le gène+ mik1, qui peut le phosphorylate thyrosine-15 de Cdc2. On a également étudié de divers autres gènes qui manipulent l'activité de MPF. Par conséquent, on le comprend que plusieurs mécanismes règlent l'activité de S.pombe MPF pour régler le temps passé dans la mitose et ainsi les tailles de cellules de descendant.

D'autres études ont indiqué des équivalents d'oeufs de Xenopus du pombe Cdc25 et Wee1 de S. Pendant l'interphase, l'activité tyrosine kinase du Xenopus Wee1 est élevée, alors que l'activité de la phosphatase Cdc25 est inférieure, s'assurant que la cycline B reste dans le cytosol avec la phosphorylation de Cdc2 Tyr-15 et le Xenopus Cdc2 MPF dans la condition inactive.

Comme l'extrait d'oeufs de Xenopus commence la mitose, les augmentations d'activité du Wee1 et les diminutions de gènes Cdc25 et, respectivement, afin de convertir MPF en forme active. Ainsi, la synthèse de la cycline B est essentielle pour de premiers cycles embryonnaires de Xenopus.

Les activités Cdc25 et Wee1 de Xenopus doivent être réglementées pour que le cycle cellulaire se produise. Un ou plusieurs phosphatases et kinases de protéine sont impliquées en réglant l'activité Cdc25.  De plus, l'activité de MPF peut être réglée par règlement transcriptionnel de son gène associé.

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Last Updated: Feb 26, 2019

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