Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
46
СК2 большинства организмов представляет собой тетрамер, состоящий из двух каталитических а- и/или а'-субъединиц и двух (5-субъединиц, играющих регуляторную роль. У дрожжей S. cerevisiae имеется также другая регуляторная (5'-субъединица (Padmanabla, Glover, 1987), а у растений {A. thaliana) в геноме находятся три гена, кодирующие разные (5-субъединицы СК2 (Sugano et al., 1998).
Данные биохимических экспериментов свидетельствуют, что регуляторные субъединицы СК2 увеличивают стабильность, активность и специфичность действия каталитических субъединиц (Allende J., Allende С., 1995). В то же время каталитическая субъединица СК2 обладает заметной фосфорили-рующей активностью сама по себе, что поднимает вопрос о возможности существования клетки вообще без регуляторных субъединиц СК2. Известно, что инактивация обоих генов каталитических а- и а'-субъединиц у S. cerevisiae летальна, хотя “выключение” гена лишь а-субъединицы не влияет на жизнеспособность дрожжей, но делает их чувствительными к изменениям температуры. Мутации, одновременно инактивирующие гены обеих Р-субъ-единиц СК2, не приводят к каким-либо заметным фенотипическим проявлениям у дрожжей при росте на нормальной среде; в то же время дрожжи становятся более чувствительными к концентрации в среде солей Na+ и Li+. У S. pombe, где имеется по одному гену для а- и [5-субъединиц, мутации по гену а-субъединицы летальны. Делеция гена Р-субъединицы у S. pombe приводит к замедлению скорости роста и повышенной чуствительности к холоду (Glover. 1998).
Резюмируя данные по мутациям генов регуляторных и каталитических субъединиц у дрожжей, можно сказать, что полная инактивация каталитической активности СК2 является летальной для клетки, в то время как частичное снижение этой активности, связанное с “выведением из строя” регуляторных субъединиц, приводит лишь к некоторым изменениям фенотипа.
У ДРОЗОФИЛЫ, В ОТЛИЧИЕ ОТ ДРУГИХ ОРГАНИЗМОВ,
В ГЕНОМЕ ИМЕЮТСЯ ДВЕ СПЕЦИФИЧНЫХ ДЛЯ СПЕРМАТОГЕНЕЗА
РЕГУЛЯТОРНЫХ СУБЪЕДИНИЦЫ КАЗЕИНКИНАЗЫ 2
Недавно было показано (Guerra et al., 1999), что максимальная фосфори-лирующая активность казеинкиназы 2 у млекопитающих наблюдается в семенниках. В этой связи особенно интересны данные работы Хью с соавторами (Xu et al., 1999). Оказалось, что ген а'-субъединицы СК2 у мышей наиболее активно экспрессируется на поздних стадиях сперматогенеза. У особей с искусственно инактивированным геном не было выявлено каких-либо аномалий развития, за исключением нарушений сперматогенеза. У самцов наблюдаются олигоспермия (недостаточное число сперматозоидов в сперме) и глобозооспермия (сперматозоиды имеют неправильную форму), что приводит к стерильности. Вероятно, одна из двух каталитических субъединиц СК2 у млекопитающих (а'-субъединица) является специфичной и необходимой для сперматогенеза, обеспечивая максимальную фосфорилирую-щую активность в семенниках.
В согласии с этими результатами находятся другие данные, показывающие что количество регуляторной Р-субъединицы СК2 у млекопитающих в
47
50 млн
25 млн
-СК2Р
?CK2Ptes
? Su(Ste)
- Ste эу
0,3 млн L Ste гетеро
Рис. 16. Эволюционное древо генов, родственных регуляторной субъединице казеинкина-зе 2, у D. melanogaster
6 млн
семенниках также максимально по сравнению с другими тканями (Guerra et al., 1999). Мы задались вопросом, какие субъединицы СК2 функционируют в процессе сперматогенеза у дрозофилы. В геноме D. melanogaster нами был обнаружен ген CK2[jtes (от testis - семенник), родственный гену (5-субъединицы СК2 и предположительно кодирующий регуляторную субъединицу казеинкиназы 2, специфичную для процесса сперматогенеза (Kalmykova et al., 1997а; Kalmykova et al., 1997b). Эволюционный анализ показал, что около 50 млн лет назад предшественник гена CK2$tes возник у дрозофилы в результате вставки в геном копии гена основной Р-субъединицы СК2, причем образование копии происходило с участием процесса обратной транскрипции (рис. 16). Позднее, в результате размножения реплики гена CK2$tes, попавшей в половые хромосомы дрозофилы, в Х-хромосоме возникли кластеры семенник-специфичных генов с неизвестной функцией Stellate, а в Y-xpo-мосоме - кластер их супрессоров Su(Ste) (подробнее о генах Stellate и Su(Ste) см. обзор В.А. Гвоздева, наст, сборник).
Нам удалось показать, что ген CK2fites действительно кодирует семен-ник-специфичную субъединицу СК2 у дрозофилы (Kalmykova et al., 2002). Белок Pfcs связывается с каталитической субъединицей СК2 in vitro и in vivo, и взаимодействие субъединиц приводит к стимуляции фосфорилирующей активности СК2. Таким образом, $tes - это первая известная тканеспецифичная регуляторная субъединица СК2. В недавней работе (Bidwai et al., 1999) показано существование у дрозофилы еще одного гена, кодирующего белок, родственный (5-субъединице СК2. Проведенные нами эксперименты продемонстрировали, что эта третья Р-субъединица, так же как и CK2\J>tes, экспрессируется только в семенниках самцов дрозофилы. Таким образом, в действительности у дрозофилы имеется одна экспрессирующаяся во всех тканях (Saxena et al., 1987) и две семенник-специфичных регуляторных субъединицы СК2.
