Die Molekulardynamik der mitotischen Progression

Die Zellzyklusprogression ist ein streng regulierter Prozess, der die Lebensfähigkeit und Integrität der Zellen gewährleistet. Europäische Forscher beleuchteten den molekularen Mechanismus, der diesem Prozess zugrunde liegt.

Gesundheit

Nach der Zellzyklusprogression werden Proteine, die von der Zelle nicht mehr benötigt werden, für den Abbau ausgewählt. Das sichert die Unidirektionalität der mitotischen Progression und wird durch den Anaphase-Promoting Complex oder Cyclosom (APC/C) vermittelt. APC/C ist im Wesentlichen eine E3-Ubiquitin-Ligase, die Ubiquitin-Rückstände zu Proteinen hinzufügt und sie zur Proteolyse schickt. Trotz seiner zentralen Rolle bei der mitotischen Progression sind die molekularen Mechanismen, die APC/C mit Blick auf verschiedene Substrate aktivieren, unzureichend beschrieben. Um dies zu beheben, befassten sich die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts APCACTIVATION (Deciphering the dynamics and molecular mechanisms of APC/C activity in vitro and in live cells) mit der Beschreibung der APC/C-abhängigen Ubiquitinierungsaktivität in lebenden Zellen. In einem ersten Schritt beobachteten sie die Freisetzung von FRET-Fluorophore (fluorescence resonant energy transfer) im Anschluss an die Ubiquitinierung von fluoreszierenden Cyclinen. Allerdings war dieser Ansatz nicht empfindlich genug für die Quantifizierung der Ubiquitinierung, möglicherweise aufgrund der molekularen oder geometrischen Beschränkungen. In einem anderen Teil des Projekts verwendeten die Forscher andere fluoreszenzmarkierte Substrate, um die Ubiquitinierungsaktivität von APC/C in den verschiedenen Phasen des Zellzyklus zu vergleichen. Sie testeten die Anforderung verschiedener Co-Faktoren für Substrat-Ubiquitinierung durch APC/C und verglichen die Kinetik. Sie fanden heraus, dass der mitotische Checkpoint-Komplex (MCC) APC/C hemmte, und identifizierten die Bindungsmotive des Cdc20-Aktivators, die für diese Beobachtung verantwortlich waren. Insgesamt könnten die Aktivitäten des Projekts als Grundlage für die künftige Ausarbeitung der molekularen Mechanismen dienen, die die mitotische Progression in menschlichen Zellen steuern. Dies ist wichtig, um einen anderen Blickwinkel auf die unkontrollierte Zellproliferation von Krebszellen einzunehmen und neue therapeutische Targets zu identifizieren.