Eine Kaskade von Ereignissen
„Wir haben eine 10 Jahre alte Wissenslücke geschlossen“, sagt Duccio Conti, Postdoc in der Gruppe von Musacchio und Erstautor der Veröffentlichung. Bei der DNA-Replikation in gesunden Zellen erhält jedes neue Chromosom pro Zentromer zunächst die Hälfte der CENP-A-Proteine, die kurz nach der Teilung wieder aufgefüllt werden. In Krebszellen ist dieser Prozess hingegen völlig unreguliert. Es ist bekannt, dass ein Enzym namens CDK1 das Nachladen von CENP-A während des größten Teils des Zellzyklus verhindert, während das Enzym PLK1 das Auffüllen zu einem bestimmten Zeitpunkt im Zellzyklus fördert. Die genauen molekularen Wirkungen von PLK1 waren bisher jedoch unbekannt.PLK1 ist an vielen Prozessen innerhalb der Zelle beteiligt, so dass der übliche Ansatz, es ganz zu hemmen, seine Funktion gestört hätte. „Die größte Herausforderung bestand darin, nur die spezifische Funktion von PLK1 zu isolieren, die mit dem Nachladen von CENP-A zusammenhängt“, sagt Conti. Basierend auf den Erkenntnissen früherer Arbeiten, bauten die MPI-Forschenden PLK1 und die gesamte Auffüllmaschinerie im Reagenzglas nach und führten Mutationen an bestimmten Stellen der Proteine ein. So konnten sie herausfinden, ob und wie die Proteine an dem Prozess beteiligt sind. Anschließend bestätigten sie ihre Ergebnisse in Zellen mit Hilfe von zellbiologischen Assays.
„Es stellte sich heraus, dass PLK1 an eine der Komponenten des Auffüllapparats (ein Komplex aus vier Proteinen) bindet, damit sich ein Proteinarm öffnet, der das Chaperonprotein HJURP, das letzte Element der Maschinerie, binden kann. Dieses hält CENP-A im Zytoplasma löslich und stabil“, sagt Conti. PLK1 setzt die Kaskade von Ereignissen in Gang, indem es eine Reihe von chemischen (Phosphorylierung) und strukturellen Veränderungen bei den benachbarten Proteinen der Maschinerie auslöst. „Diese Entdeckung“, fügt Conti hinzu, „ebnet den Weg für neue Fragen über PLK1 und wie es daran beteiligt ist, neue CENP-A-Proteine in das Zentromer einzufügen.“
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.mpi-dortmund.mpg.de/aktuelles/wie-zellen-ihre-zentrale-verarbeitungseinheit-fuer-die-zellteilung-aufrechterhalten
Quelle: Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie (10/2024)
Publikation:
Conti D, Verza AE, Pesenti ME, Cmentowski V, Vetter IR, Pan D, Musacchio A (2024). Role of protein kinase PLK1 in the epigenetic maintenance of centromeres. Science