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Estudos genéticos com pombe do S.

Por Jeyashree Sundaram, MBA

O pombe de Schizosaccharomyces é um fermento dos ascomicetes que replicates com a fissão binária. É um organismo modelo para estudar a cariocinese nos eukaryotes e foi usado extensivamente no campo da genética.

Crédito: SynthEx/Shutterstock.com

O pombe do S. é um fungo unicellular haste-dado forma do archiascomycete que tenha diversas características em comum com pilhas de outros organismos eucarióticas complexos. Isto faz-lhe um organismo modelo para o estudo da biologia celular e molecular nos eukaryotes.

Em 1946, o geneticista Urs Leupold começou o estudo do pombe do S. Seguindo seu trabalho, os pesquisadores isolaram vários mutantes e criaram mapas cromossomáticos do pombe do S. O organismo transformou-se logo uma espécie genetically maleável para o uso como uma espécie modelo.

Desde então, os pesquisadores detectaram 50 genes de S.pombe que são associados com as doenças tais como o diabetes, a surdez hereditária, e a fibrose cística.

Cdc2 e Wee1 no pombe do S.

O pombe do S. pode ser segregado em dois grupos de mutantes; Cdc e pequenino, que foram identificadas usando experiências da recombinação e da complementação.

Os mutantes sensíveis à temperatura do pombe do S. levam mutações recessivos em seu genoma. Estas mutações inibem a saída mitotic, fazendo com que os mutantes pareçam maiores do que pilhas a normais.

As mutações dominantes nos genes Cdc2 produzem o fenótipo pequenino. Geralmente, a falta da função de uma proteína dos animais selvagens conduz a um fenótipo recessivo, quando a função aumentada da proteína conduzir ao fenótipo dominante devido à falta do regulamento ou da superproduçao.  

As experiências onde os mutantes foram isolados mostraram que uma falta da actividade Cdc2 inibe a entrada da pilha na cariocinese para a divisão de pilha, visto que a actividade aumentada promove a saída mitotic prematura.

Isto cria as pilhas do mutante que são maiores e menores do que o selvagem-tipo pilhas, respectivamente. Estas observações confirmaram Cdc2 como um regulador importante da cariocinese no pombe do S.  

A descoberta de uma quinase de proteína Cdc2 de S.pombe era os pesquisadores principais do reasoon começou a analisar o factor depromoção (MPF) dos ovos do Xenopus para a actividade da quinase de proteína.  Descobriu-se mais tarde que MPF consiste em uma quinase de proteína que fosse activada por Cyclin B durante a cariocinese e fosse homólogo a Cdc2 no pombe do S.

Além, MPF foi encontrado para reagir com um anticorpo contra Cdc2, como contem uma região que fosse preservada extremamente entre a proteína e os seres humanos do fermento Cdc2. Contudo, o tamanho da subunidade do Xenopus MPF não é como mesmos que Cdc2.

Estavam arranjando em seqüência e os isolamentos do gene+ cdc13 no fermento da fissão mostraram-no que igualmente essencial à cariocinese. Cdc13 codifica uma proteína que seja homólogo ao cyclin B. do Xenopus e do ouriço-do-mar de mar. Como o Xenopus MPF, os estudos revelam heterodimers de Cdc2 e de Cdc13 de S.pombe MPF para ser quinase de proteína.  

Regulamento da quinase de MPF

Os estudos do outro pouquinho e dos genes do cdc no pombe do S. mostraram que a actividade de MPF (heterodimer Cdc2-Cdc13) está regulada pelas proteínas codificadas por outros genes. Os resultados destes estudos mostraram que a proteína Wee1 inibe a actividade de MPF em S.pombe, quando Cdc25 provocar a actividade de MPF.

Uns estudos mais adicionais revelaram que o isolamento e arranjar em seqüência dos genes wee1+ e cdc25+ do wildtype podem ser usados como vectores da expressão.

Os estudos bioquímicos das seqüências dos genes que codificam Wee1 e Cdc25 indicaram que controlam a actividade de MPF através da fosforilação e a desfosforilação de domínios reguladores específicos na subunidade catalítica de Cdc2.  

No pombe do S. e na espécie do Xenopus, MPF é homólogo ao cyclin humano A-CDK2.

As análises estruturais destas proteínas mostram que CDK2 humano activa o cyclin A phosphorylating threonine-161. Isto causa uma mudança conformational, permitindo que as carcaças da proteína liguem com afinidade alta.

Outros mecanismos reguladores envolvidos na cariocinese

A complexidade envolvida em controlar a actividade de MPF foi descoberta por uma pesquisa mais adicional de mutantes do pombe do S. com ciclos de pilha alterados.  Depois de sua inibição de MPF, wee1 é inibido por uma quinase de proteína codificada pelo gene+ nim1.

Wee1 compete para Cdc2 com a outra quinase de proteína codificada pelo gene+ mik1, que pode o phosphorylate thyrosine-15 de Cdc2. Os vários genes foram estudados igualmente que manipulam a actividade de MPF. Conseqüentemente, compreende-se que diversos mecanismos controlam a actividade de S.pombe MPF para regular o tempo passado na cariocinese e assim nos tamanhos de pilha da filha.

Uns estudos mais adicionais revelaram equivalentes do ovo do Xenopus do pombe Cdc25 e Wee1 do S. Durante a interfase, a actividade da quinase da tirosina do Xenopus Wee1 é alta, quando a actividade da fosfatase Cdc25 for baixa, assegurando-se de que o cyclin B permaneça no cytosol com a fosforilação de Cdc2 Tyr-15 e o Xenopus Cdc2 MPF no estado inactivo.

Como o extracto do ovo do Xenopus começa a cariocinese, os aumentos da actividade do Wee1 e as diminuições dos genes Cdc25 e, respectivamente, a fim converter MPF no formulário activo. Assim, a síntese do cyclin B é essencial para ciclos embrionários adiantados do Xenopus.

As actividades Cdc25 e Wee1 do Xenopus devem ser reguladas para que o ciclo de pilha ocorra. Umas ou várias fosfatase e quinase da proteína são envolvidas em controlar a actividade Cdc25.  Além, a actividade de MPF pode ser controlada pelo regulamento transcricional de seu gene associado.

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Last Updated: Feb 26, 2019

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