B Spindle Assembly Checkpoint (SAC)
spindle assembly checkpoint (SAC) je biochemickou cestu, která může oddálit metafáze do anafáze přechod v přítomnosti nepřipojené kinetochores a případně nedostatečné napětí v celé sestra kinetochores (Li a Nicklas, 1995; Musacchio a Lososa, 2007; Rieder et al., 1995; Rudner a Murray, 1996). Různé geny a odpovídající proteiny, které působí v cestě vaku, byly zpočátku identifikovány v genetických obrazovkách kvasinek., Tyto obrazovky odhalila šest genů nezbytných pro SAC funkce, MAD1-3 (mitotické zatčení vadný), BUB1, BUB3 (začínající bez zábran tím, benomyl), a MPS1 (monopolární vřetena) (Hardwick a Murray, 1995; Hoyt et al., 1991; Li a Murray, 1991; Roberts et al., 1994; Weiss and Winey, 1996; Winey et al., 1991). Následné studie identifikovaly homology ve vyšších eukaryotách, kde se MAD3 nazývá BUBR1.
při vstupu do mitotic je vak aktivní (Khodjakov a Rieder, 2009) a je udržován v aktivním stavu, pokud jsou přítomny nepřipojené kinetochory., Mad1 i Mad2 lokalizují na nepřipojených kinetochorech (Howell et al., 2004; Shah et al., 2004; Waters et al., 1998) a interakce mezi Mad1 a Mad2 přináší konformační změnu v Mad2 (DeAntoni et al., 2005), řídit jej vázat a sekvestr Cdc20 (Fang et al., 1998; Hwang et al., 1998; Kim et al., 1998), aktivátor komplexu anafázy nebo cyklosomu (APC / C) (Hwang et al., 1998; Kim et al., 1998; Li et al., 1997). Kromě toho jsou Bub1 a BubR1 (MAD3 v kvasinkách) rekrutovány do kinetochorů bez napětí (Skoufias et al.,, 2001), kde dále interagují s Mad2 tvořícím mitotický kontrolní komplex (Sudakin et al., 2001; Tang et al., 2001), který také inhibuje APC/C, APC/C je E3 ubiquitin ligázy, které kategorie konkrétní substráty pro degradaci proteazom. Dva klíčové substráty jsou proteiny Securin a cyklin B, oba nezbytné pro dokončení mitózy (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Minshull et al., 1990; Peters, 2006; Whitfield et al., 1990; Zou et al., 1999)., Securin inhibuje enzym separase, které je nutné štěpí cohesin proteiny držící sesterské chromatidy pohromadě (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Uhlmann et al., 1999). Tak, degradace securin vede k aktivaci separase, degradace cohesin, a sestra chromatid oddělení, který ohlašuje nástup anafáze (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Zou et al., 1999). Degradace cyklinu B pak zajistí mitotický výstup a dokončení buněčného dělení.,
SAC dysfunkce vždy vede k chromozomu mis-segregace, protože to způsobí, že buňky pro vstup anafáze před amphitelic příloha může být dosaženo tím, že všechny chromozomy buď urychlením mitotické progrese nebo vykreslování buněk schopni oddálit nástup anafáze v přítomnosti nepřipojené kinetochores (Meraldi et al., 2004). V důsledku toho, předčasný nástup anafáze je spojena s řadou mitotických vady, včetně anafáze zaostává chromozomů a segregace obě sesterské chromatidy se stejnou dcera buněk, které generují aneuploidie v potomstvu., Mutace v genech SAC tak mají potenciál hrát roli v tumorigenezi a karyotypické rozmanitosti rakovinných buněk. Cahill a spolupracovníci skutečně identifikovali mutaci genu SAC BUB1 v cin kolorektální buněčné linii (Cahill et al., 1998) a postuloval, že by to mohlo vysvětlit CIN, který byl dříve pozorován u kolorektálních karcinomů (Lengauer et al., 1997). Zajímavé je, že mutace BUB1 a BUBR1 byly identifikovány u některých jedinců postižených mozaikovou pestrou aneuploidií (MVA) (Hanks et al., 2004; Suijkerbuijk et al.,, 2010), syndrom spojený se zvýšeným rizikem rakoviny a ve kterém somatické buňky pacientů vykazují vysoké hladiny trisomií a monosomií (Kajii et al., 1998, 2001).
myšlenka, že dysfunkce SAC může hrát roli v tumorigenezi, vyvolala řadu studií u myších modelů. Protože myši sac-null jsou obvykle embryonální letální, tyto studie používaly myši, které byly buď haploinsufficient nebo nesly hypomorfní mutace ve specifických genech vaku. Výsledky se poněkud lišily a neodhalily jasnou korelaci mezi mutacemi v genech SAC, aneuploidií a tumorigenezí., V mnoha případech však byla haploinsuficientní nebo mutantní zvířata náchylnější k spontánnímu vývoji (Iwanaga et al., 2007; Michel et al., 2001) nebo karcinogenem indukované (Babu et al., 2003; Dai et al., 2004; Iwanaga et al., 2007; Jeganathan et al., 2007) nádory ve srovnání s myší divokého typu. Jedinou výjimkou je BubR1, jehož mutace nevedou ke zvýšenému výskytu nádoru, ale spíše k senescenčním fenotypům (Baker et al., 2004). Zajímavé je, že nadměrná exprese různých genů vaku se nachází v rakovinných buňkách (Yuan et al., 2006) a funkční testy Mad2 zvýšená exprese u myší za následek 40-55% aneuploidní MEFs (myších embryonálních fibroblastů) a 50% výskyt nádoru (Sotillo et al., 2007). Tato zjištění naznačují, že cesta vaku musí být jemně vyvážená, aby se zabránilo aneuploidii. Alternativně může být tento účinek specifický pro nadměrnou expresi Mad2 a může být způsoben jinou funkcí proteinu nezávislého na vaku(Weaver et al., 2008).
kvůli počáteční identifikaci mutace genu kontrolního bodu v buňkách kolorektálního karcinomu (Cahill et al.,, 1998) a dopad, který SAC genové mutace mají na tumorigenezi v myších modelech, mnozí vědci se pustili v řadě mutační analýzy nádorových buněk různého původu s myšlenkou, že většina druhů rakoviny by se zobrazit mutace v SAC geny. Překvapivě mnoho z těchto studií nenalezlo žádné mutace v genech SAC (Myrie et al., 2000; Saeki et al., 2002; Sato et al., 2000; Yamaguchi et al., 1999) a jen několik identifikovaných mutací v menší frakci analyzovaných buněčných linií (Haruki et al., 2001b; Sato et al.,, 2000), poukazující na myšlenku, že mutace v genech SAC mohou mít za následek míru chromozomové mis-segregace, která je příliš vysoká, aby byla kompatibilní s přežitím buněk. Ačkoli mutace vaku mohou způsobit aneuploidii a v zásadě indukovat nádory (viz výše), skutečnost, že mutace genů vaku v rakovině do značné míry chybí, naznačuje, že významně nepřispívají k fenotypu CIN a karyotypové rozmanitosti rakovinných buněk.