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浸透圧ストレス下でのストレス活性化プロテインキナーゼHog1による時間依存的なG1期-S期ネットワークの定量的な多成分性の調節
Time-Dependent Quantitative Multicomponent Control of the G1-S Network by the Stress-Activated Protein Kinase Hog1 upon Osmostress
Sci. Signal., 27 September 2011
Vol. 4, Issue 192, p. ra63
[DOI: 10.1126/scisignal.2002204]
Miquel Àngel Adrover1*, Zhike Zi2*†, Alba Duch1, Jörg Schaber2‡, Alberto González-Novo1, Javier Jimenez1, Mariona Nadal-Ribelles1, Josep Clotet1,3, Edda Klipp2§, and Francesc Posas1§
1 Cell Signaling Unit, Departament de Ciències Experimentals i de la Salut, Universitat Pompeu Fabra, E-08003 Barcelona, Spain.
2 Theoretical Biophysics, Humboldt-Universität zu Berlin, 10115 Berlin, Germany.
3 Department of Molecular and Cellular Biology, Universitat Internacional de Catalunya, E-08190 Sant Cugat del Vallès, Spain.
* These authors contributed equally to this work.
† Present address: BIOSS Centre for Biological Signalling Studies, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 79104 Freiburg, Germany.
‡ Present address: Institute for Experimental Internal Medicine, Otto von Guericke University, Leipziger Strasse 44, 39120 Magdeburg, Germany.
§ To whom correspondence should be addressed. E-mail: edda.klipp@rz.hu-berlin.de (E.K.); francesc.posas@upf.edu (F.P.)
要約:ストレス活性化プロテインキナーゼ(SAPK)による細胞周期進行の制御は、細胞外の刺激への細胞適応に不可欠である。酵母を高浸透圧ストレスにさらすと、SAPKであるHog1が活性化され、Hog1はサイクリン依存性キナーゼ(CDK)阻害剤Sic1の直接のリン酸化と、G1サイクリンCln1と2をコードする遺伝子の転写の阻害を介して、G1の細胞周期進行を遅らせる。Hog1のさらなる標的も、この反応に関与する可能性がある。われわれは、数学的なモデリングと定量的なin vivoの実験を用いて、細胞周期のストレス誘導性の遅れに対するHog1の下流のG1期-S期ネットワークの個々の成分の寄与を明らかにした。停止時間の長さは、ストレスの度合いと、ストレスの開始時期と「Start」と呼ばれる細胞分裂へのコミットメントとの時間的な近さに依存する。サイクリンClb5をコードする遺伝子の転写のHog1誘導性の阻害は、Cln2をコードしている遺伝子の場合よりも浸透圧ストレス下でのS期への侵入を妨げた。特異的なサイクリンの蓄積を調節することにより、Hog1は(Clnを通じた)芽の形態形成を遅らせ、(Clb5を通じた)DNA複製を遅らせた。StartにおけるHog1を介したリン酸化やSic1の分解は、ストレスに対する適応以前にサイクリン/CDK複合体Clb5/Cdc28の残存する活性によってDNA複製が開始することを妨げた。したがって、われわれの研究は、高浸透圧ストレスでG1期停止を仲介するうえで、Sic1とサイクリンに対するHog1の作用が異なる時間的な役割を果たしていることを示している。
M. A. Adrover, Z. Zi, A. Duch, J. Schaber, A. González-Novo, J. Jimenez, M. Nadal-Ribelles, J. Clotet, E. Klipp, F. Posas, Time-Dependent Quantitative Multicomponent Control of the G1-S Network by the Stress-Activated Protein Kinase Hog1 upon Osmostress. Sci. Signal. 4, ra63 (2011).