Vue générale de la régulation du cycle cellulaire par les complexes cyclines/cdk

Vue générale de la régulation du cycle cellulaire par les complexes cyclines/cdk

Cdk active:

tyrosine et thréonine Kinase

(phosphoryle

les protéines cibles)

actif

actif

Différentes Cdk peuvent s’associer avec différentes Cyclines

Chez homme : 13 Cdk

et

25 cyclines

Associations cycline /cdk durant le cycle cellulaire

cdk2 Cycline A

La fluctuation de l’activité des complexes cycline/cdk

est responsable de la progression du cycle cellulaire

Description générale

des protéines kinases

-une unité régulatrice *R+, dont la synthèse est régulée et qui est catalysée après l’utilisation et

-une unité fonctionnelle *C+, qui transmet l’activation sous forme de phosphorylation d’un résidu thréonine ou tyrosine sur une protéine donatrice [K]

Transduction de signal

3 AA essentiels sur Cdk -thréonine 160 ou 161 -tyrosine 15

-thréonine 14

Forme active

Activation du complexe cycline/Cdk Ex : cyclineB/Cdk1

Thréonine 161 phosphorylée

Cycline

-un domaine d'initiation de leur destruction -forte homologie de séquence des cyclines

Phosphorylation de(s) protéine(s) cible(s)

Complexe actif

Inactivation des cdk:

Dégradation des cyclines par ubiquitination

Cdk Cdk

cycline cycline

Dégradation des cyclines

par deux complexes ubiquitine-ligases différents :

-La SCF, d’expression constante au cours du cycle accroche des résidus ubiquitine sur les cyclines G1 (D et E), seulement après leur phosphorylation (transition G1/S)

- APC/C dégrade les cyclines mitotiques (cyclines A et B) après son activation en anaphase, sans phosphorylation préalable (transition G2/M).

De plus,

APC/C^cdh1 continue à dégrader les cyclines A et B au cours de la phase G1,

(grâce à un partenaire différent, la cdh1 (cdc20 est le partenaire pendant la mitose))

jusqu’à ce qu’une activité cdk suffisante n’inhibe cdh1, laissant ainsi le complexe cycline A - cdk2 promouvoir la phase S.

Les kinases cyclines-dépendantes (CDK) contrôlent le cycle cellulaire.

Les

inhibiteurs

Le 3ème partenaire

Abondance des complexes Cycline / Cdk au cours du cycle cellulaire

Les mécanismes mis en place

chez les organismes supérieurs visent :

-à limiter l’expression des cyclines D et E en G1,

-exclure les cyclines mitotiques (A et B) de la phase G1,

- ne pas laisser pénétrer dans le noyau le complexe cycline B / cdk1,

pourtant exprimé au cours de la phase S.

growth factors and Ras signals through cyclin D to CDKs,

growth-inhibitory responses that emanate from TGF-β act on both p15^INK4B or p27^KIP1, depending on the cell type,

cellular ageing, also known as senescence, leads to upregulation of p16^INK4A,

genotoxic stresses such as DNA damage lead to induction of p21^CIP1 through upregulation of p53

Le MPF :transition G2/M

Levée d’activités inhibitrices

Transition G2/M Et entrée en mitose

Phosphatase cdc25

c

cycline B:(phase S , M, et G₂ ): intra cytoplasmique,

jusqu'au moment de la disparition de la membrane nucléaire

Régulation de l’activité du complexe cycline B – cdk1

Forme active

du complexe cyclineB/cdk1

activation

inactivation

Cdk1: cdc2: protéine kinase de 34 kDa

Inactivation de Wee1 Activation de cdc25

Phosphorylation de Wee (inactivation) par kinases AKT et p90RSK

Cdc25 A, B et C

Phosphorylation de cycline B

CAK:

cyclinH/cdk7/MAT1

Constitution d’un stock de Cycline B / Cdk 1 inactif

Pendant phase G2

Accumulation de complexes

cyclineB/Cdk1 Inactifs

(en prophase)

n fois

Cycline B Kinase Cycline

B

P P P

P P P

Activation brutale du stock de Cycline B / Cdk 1:

Polo kinase

cdc25 P

cdk1

Cycline B

cdk1

Cycline B

p p

p p

Forme

« faible activité » de cdc25

Wee1

actif

Wee1 phosphorylé

inactif

MPF actif

cdc25

P P

Forme

« forte activité » de cdc25

1

2

2

3 Accumulation forte de MPF^actif

(fin phase G2)

Faible quantité De MPF ^actif

Boucle d’auto activation

Passage dans noyau:

Phosphorylation des protéines cibles

Fin phase S : passage de cdc25 dans N

cdc25

Cytoplasme Noyau

cdc25

Phosphatase PP2A

(en métaphase)

P

MAP: assemblage fuseau mitotique

Condensines, histones, H1, H 3 … (condensation des chromosomes)

APC (Anaphase promoting complex) + Cdc20:

ubiquinylation cdc2/cycline Bphosphoryle également un grand nombre de protéines régulatrices, comme des kinases et des phosphatases

Passage métaphase à anaphase nécessite la dégradation des cyclines B et A

Conséquences de l’activation du MPF:

-Condensation chromosomes

-Désorganisation de l’enveloppe nucléaire (lamines) -Réarrangement cytosquelette (fuseau mitotique) -Attachement des chromosomes au fuseau

-Réarrangement de actine

-Réorganisation de Golgi et réticulum endoplasmique -Dégradation de Cycline B par APC

Désactivation du MPF

- > déphosphorylation de ces protéines

->Réarrangements structures protéiques complexes:

-Décondensation chromosomes

-Réorganisation enveloppe nucléaire

-……….

Réplication Checkpoint

DNA Damage Checkpoint

Mitotic Checkpoint

Les points de contrôle

Protéines impliquées dans ces contrôles:

-Kinases qui se lient à l'ADN, (DNA-PK) : kinase ATM, kinase ATR ,

-Protéines sérine-thréonine kinases Chk1 et Chk2 (check-point protein kinase).

-La protéine Mad2 (Mitotic arrest deficient-2) au point de surveillance métaphase - anaphase

dans cytoplasme

Membrane nucléaire

Si réplication inachevée

Si erreurs de réplication

Activation des kinases Chk Stimulation expression p21

Phase G1 et transition G1/S

-Les signaux mitogènes (facteurs de croissance et molécules d’adhésion) via les intégrines et transduction de signaux initient le processus

-Synthèse de 3 types de cyclines D: D1, D2, D3 se lient à Cdk4/6

-But des cyclines D : Inactiver la protéine Rb pour permettre la libération du facteur de transcription E2F

Cellules maintenues en G1 grâce au piégeage de E2F par Rb Passage du point de restriction en G1

Régulation transcriptionnelle des cyclines D via des transductions de signaux (Récepteurs de facteurs de croissance, ras, MAPK….)

Passe par

des régulations par

phosphorylation

3 types de gènes sous contrôle de E2F:

-Gènes impliqués dans transition G1 /S phase(cyclines E and A, pRb ) -Gènes impliqués dans

synthèse et réplication ADN

-Gènes impliqués dans induction de apoptose (si besoin)

Phase G1 tardive Passage G1/S

Accumulation de cycline D

Transition G1/S Phase G1

DP DP

DP

D1, D2, D3

Passage du point de restriction en G1

Transition G1/S

Contrôle phase S

1

2 Synthèse de cycline E

3

Forme inactive de Rb ->Libération de E2F PP1: phosphatase1 like protein

Protéine Rb toujours présente 4

-Enzymes de réplications -histones

……..

Phosphorylation de DP

Inactivation de E2F

Sortie de phase S

Accumulation de CyclA/Cdk2

Inhibiteurs de la transition G1/S

Cancers: mutations dans gène codant p16

TGF stimule expression de p15/p16 (quiescence cellulaire)

Réplication Checkpoint

DNA Damage Checkpoint

Mitotic Checkpoint

Les points de contrôle

Protéines impliquées dans ces contrôles:

-Kinases qui se lient à l'ADN, (DNA-PK) : kinase ATM, kinase ATR ,

-Protéines sérine-thréonine kinases Chk1 et Chk2 (check-point protein kinase).

-La protéine Mad2 (Mitotic arrest deficient-2) au point de surveillance métaphase - anaphase

ADN lésé : activation de deux voies inhibitrices des complexes Cycline / Cdk de la phase S

Dégradation de cdc25

accumulation

Activation des

kinases Chk Stimulation expression p21

inhibiteur de cycE/cdk2