B Spindle Assembly Checkpoint (SAC)
the spindle assembly checkpoint (SAC) is a biochemical pathway that can delay the metaphase to anaphase transition in the presence of unattached kinetochores and possibly lack of tension across sister kinetochores (Li and Nicklas, 1995; Musacchio and Salmon, 2007; Rieder et al., 1995; Rudner y Murray, 1996). Los diversos genes y las proteínas correspondientes que actúan dentro de la vía SAC fueron identificados inicialmente en las pantallas genéticas de la levadura., Estas pantallas revelaron seis genes necesarios para la función SAC, MAD1-3 (detención mitótica defectuosa), BUB1, BUB3 (brote desinhibido por benomilo) y MPS1 (husos monopolares) (Hardwick y Murray, 1995; Hoyt et al., 1991; Li y Murray, 1991; Roberts et al., 1994; Weiss y Winey, 1996; Winey et al., 1991). Estudios posteriores han identificado homólogos en eucariotas superiores, donde MAD3 se denomina BUBR1.
tras la entrada mitótica, el SAC está activo (Khodjakov y Rieder, 2009), y se mantiene en un estado activo mientras estén presentes los cinetocoros no acoplados., Tanto Mad1 como Mad2 localizan en cinetocoros no acoplados (Howell et al., 2004; Shah et al., 2004; Waters et al., 1998), y la interacción entre Mad1 y Mad2 confiere un cambio conformacional en Mad2 (Deantoni et al., 2005), impulsándolo a unirse y secuestrar Cdc20 (Fang et al., 1998; Hwang et al., 1998; Kim et al., 1998), un activador del complejo promotor de la anafase, o ciclosoma (APC/C) (Hwang et al., 1998; Kim et al., 1998; Li et al., 1997). Además, Bub1 y BubR1 (MAD3 en levadura) son reclutados para cinetocoros sin tensión (Skoufias et al.,, 2001), donde interactúan con Mad2 formando el complejo de puntos de control mitóticos (Sudakin et al., 2001; Tang et al., 2001), que también inhibe APC/C. APC/C es una ubiquitina ligasa E3 que marca sustratos específicos para la degradación por el proteasoma. Dos sustratos clave son las proteínas Securina y ciclina B, ambas necesarias para completar la mitosis (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Minshull et al., 1990; Peters, 2006; Whitfield et al., 1990; Zou et al., 1999)., Securin inhibe la enzima separasa, que es necesaria para escindir las proteínas de cohesina que mantienen unidas las cromátidas hermanas (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Uhlmann et al., 1999). Por lo tanto, la degradación de securina conduce a la activación de la separasa, la degradación de la cohesina y la separación de cromátidas hermanas, lo que marca el inicio de la anafase (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Zou et al., 1999). La degradación de la ciclina B asegurará entonces la salida mitótica y la finalización de la división celular.,
la disfunción del SAC conduce invariablemente a una segregación cromosómica errónea porque hace que las células entren en la anafase antes de que la Unión anfitélica pueda lograrse por todos los cromosomas, ya sea acelerando la progresión mitótica o haciendo que las células no puedan retrasar el inicio de la anafase en presencia de cinetocoros no Unidos (Meraldi et al., 2004). Como consecuencia, el inicio precoz de la anafase se asocia con una serie de defectos mitóticos, incluyendo cromosomas rezagados de anafase y segregación de ambas cromátidas hermanas a la misma célula hija que generan aneuploidía en la progenie., Por lo tanto, las mutaciones en los genes SAC tienen el potencial de desempeñar un papel en la tumorigenesis y la diversidad cariotípica de las células cancerosas. De hecho, Cahill y sus compañeros de trabajo identificaron una mutación en el gen del saco BUB1 en una línea celular colorrectal de la NIC (Cahill et al., 1998) y postuló que esto podría explicar la NIC que se había observado previamente en cánceres colorrectales (Lengauer et al., 1997). Curiosamente, las mutaciones BUB1 y BUBR1 se han identificado en algunos individuos afectados por la aneuploidía variegada en mosaico (MVA) (Hanks et al., 2004; Suijkerbuijk et al.,, 2010), un síndrome asociado con un mayor riesgo de cáncer, y en el que las células somáticas de los pacientes exhiben altos niveles de trisomías y monosomías (Kajii et al., 1998, 2001).
la idea de que la disfunción del SAC puede desempeñar un papel en la tumorogénesis impulsó una serie de estudios en modelos de ratones. Debido a que los ratones SAC-nulos son generalmente letales embrionarios, estos estudios utilizaron ratones que eran haploinsuficientes o portaban mutaciones hipomórficas en genes SAC específicos. Los resultados variaron un poco y no revelaron una correlación clara entre las mutaciones en los genes SAC, la aneuploidía y la tumorogénesis., Sin embargo, en muchos casos los animales haploinsuficientes o mutantes eran más propensos a desarrollar espontáneamente (Iwanaga et al., 2007; Michel et al., 2001) o inducido por carcinógenos (Babu et al., 2003; Dai et al., 2004; Iwanaga et al., 2007; Jeganathan et al., 2007) tumores comparados con ratones de tipo salvaje. Una excepción está representada por BubR1, cuyas mutaciones no resultan en un aumento de la incidencia tumoral, sino en fenotipos de senescencia (Baker et al., 2004). Curiosamente, la sobreexpresión de varios genes SAC se encuentra en las células cancerosas (Yuan et al.,, 2006) y las pruebas funcionales de sobreexpresión Mad2 en ratones dan como resultado un 40-55% de MEF aneuploides (fibroblastos embrionarios de ratón) y una incidencia tumoral del 50% (Sotillo et al., 2007). Estos hallazgos sugieren que la vía SAC debe estar finamente equilibrada para prevenir la aneuploidía. Alternativamente, este efecto puede ser específico de la sobreexpresión de Mad2 y puede deberse a otras funciones independientes del saco de la proteína (Weaver et al., 2008).
debido a la identificación inicial de una mutación genética de punto de control en células de cáncer colorrectal (Cahill et al.,, 1998) y el impacto que las mutaciones del gen SAC tienen en la tumorogénesis en modelos de ratón, muchos investigadores se embarcaron en una serie de análisis mutacionales de células cancerosas de diferente origen con la idea de que la mayoría de los cánceres mostrarían mutaciones en los genes SAC. Sorprendentemente, muchos de estos estudios no encontraron mutaciones en los genes SAC (Myrie et al., 2000; Saeki et al., 2002; Sato et al., 2000; Yamaguchi et al., 1999) y solo unas pocas mutaciones identificadas en una fracción menor de las líneas celulares analizadas (Haruki et al., 2001B; Sato et al.,, 2000), señalando la idea de que las mutaciones en los genes SAC pueden resultar en tasas de segregación cromosómica errónea que son demasiado altas para ser compatibles con la supervivencia celular. Por lo tanto, aunque las mutaciones del gen SAC pueden causar aneuploidía y en principio inducir tumores (ver más arriba), el hecho de que las mutaciones del gen SAC están en gran parte ausentes en el cáncer indica que no contribuyen significativamente al fenotipo CIN y la diversidad cariotípica de las células cancerosas.