O-GlcNAc化とリン酸化の広範なクロストークが細胞質分裂を調節する

Sci. Signal., 12 January 2010
Vol. 3, Issue 104, p. ra2
[DOI: 10.1126/scisignal.2000526]

Zihao Wang^1*, Namrata D. Udeshi^2*, Chad Slawson^1*, Philip D. Compton², Kaoru Sakabe¹, Win D. Cheung¹, Jeffrey Shabanowitz², Donald F. Hunt², and Gerald W. Hart^1†

¹ Department of Biological Chemistry, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA.
² Department of Chemistry, University of Virginia, Charlottesville, VA 22904, USA.

* These authors contributed equally to this work.

† To whom correspondence should be addressed. E-mail: gwhart@jhmi.edu

要約：リン酸化と同様に、O-結合型β-N-アセチルグルコサミン付加（O-GlcNAc化）は、核内のタンパク質や細胞質タンパク質のセリン残基およびトレオニン残基を修飾する普遍的かつ可逆的な過程である。標的タンパク質にO-GlcNAcを付加する酵素であるO-GlcNAc転移酵素（OGT）の過剰発現は、細胞質分裂をかく乱して倍数性を促進するが、細胞周期機能に重要な役割を果たすOGTの分子標的は不明である。本研究では、紡錘体の集合および細胞質分裂において機能するタンパク質上のO-GlcNAc 部位を新たに141ヵ所同定した。これらのO-GlcNAc化部位の多くは、既知のリン酸化部位と同一またはそれらに近接している。また、O- GlcNAc化によって、有糸分裂の紡錘体やミッドボディーと会合している主要タンパク質のリン酸化に変化が生じることも判明した。OGTの強制過剰発現 は、サイクリン依存性キナーゼ1（CDK1）の阻害性リン酸化を促進し、CDK1標的タンパク質のリン酸化を抑制した。CDK1リン酸化の促進は、その上 流キナーゼMYT1の活性化の亢進と、同時に起こるCDK1ホスファターゼCDC25C転写物の減少によって説明される。OGT過剰発現は、MYT1およ びCDC25Cの両者の上流のPolo様キナーゼ1のメッセンジャーRNA発現とタンパク質量を減少させた。これらのデータから、重要なシグナル伝達経路 の調整因子であるタンパク質のO-GlcNAc化とリン酸化のクロストークが示されたのみならず、細胞分裂の調節におけるO-GlcNAc化の役割に関す る機構も明らかになった。

Z. Wang, N. D. Udeshi, C. Slawson, P. D. Compton, K. Sakabe, W. D. Cheung, J. Shabanowitz, D. F. Hunt, G. W. Hart, Extensive Crosstalk Between O-GlcNAcylation and Phosphorylation Regulates Cytokinesis. Sci. Signal. 3, ra2 (2010).