B Spindle Assembly Checkpoint (SAC)
De spindle assembly checkpoint (SAC) is een biochemische route die de metafase naar anaphase transitie kan vertragen in de aanwezigheid van ongebonden kinetochoren en mogelijk gebrek aan spanning tussen zuster kinetochoren (Li and Nicklas, 1995; Musacchio and Salmon, 2007; Rieder et al., 1995; Rudner and Murray, 1996). De diverse genen en overeenkomstige proteã nen die binnen de weg van de zak handelen werden aanvankelijk geà dentificeerd in genetische schermen van gist., Deze schermen onthulden zes genen die nodig zijn voor de SAC-functie, MAD1-3 (mitotische arrestatie defect), BUB1, BUB3 (ontluikende ontluikende door benomyl), en MPS1 (monopolaire spindels) (Hardwick and Murray, 1995; Hoyt et al., 1991; Li and Murray, 1991; Roberts et al., 1994; Weiss and Winey, 1996; Winey et al., 1991). De latere studies hebben homologs in hogere eukaryotes geà dentificeerd, waarin MAD3 BUBR1 wordt genoemd.
bij mitotische entry is de SAC actief (Khodjakov and Rieder, 2009) en wordt het in actieve toestand gehouden zolang er ongebonden kinetochoren aanwezig zijn., Zowel Mad1 als Mad2 lokaliseren op ongebonden kinetochores (Howell et al., 2004; Shah et al., 2004; Waters et al., 1998), en de interactie tussen Mad1 en Mad2 geeft een conformationele verandering in Mad2 (Deantoni et al., 2005), het aanjagen van Cdc20 (Fang et al., 1998; Hwang et al., 1998; Kim et al., 1998), een activator van de anaphase bevorderende complex, of cyclosoom (APC/C) (Hwang et al., 1998; Kim et al., 1998; Li et al., 1997). Daarnaast worden Bub1 en BubR1 (MAD3 in gist) gerekruteerd voor spanningsloze kinetochores (Skoufias et al.,, 2001), waar zij verder interageren met Mad2 die het mitotic checkpoint complex vormen (Sudakin et al., 2001; Tang et al., 2001), die ook APC/C. APC/C remt is een E3 ubiquitin ligase die specifieke substraten voor degradatie door proteasome markeert. Twee zeer belangrijke substraten zijn de Proteã NEN Securin en Cyclin B, beide noodzakelijk voor de voltooiing van mitose (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Minshull et al., 1990; Peters, 2006; Whitfield et al., 1990; Zou et al., 1999)., Securin remt het enzymseparase, dat nodig is om de cohesinproteã nen te splitsen die de zusterchromatiden samen houden (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Uhlmann et al., 1999). Aldus, leidt degradatie van securin tot activering van separase, degradatie van cohesin, en zusterchromatid scheiding, die anaphase begin markeert (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et al., 1996; Zou et al., 1999). De degradatie van Cyclin B zal dan mitotic uitgang en voltooiing van celdeling verzekeren.,
SAC disfunctie leidt steevast tot chromosoom mis-segregatie omdat het ervoor zorgt dat cellen anaphase binnendringen voordat amfitelische hechting kan worden bereikt door alle chromosomen, hetzij door de mitotische progressie te versnellen, hetzij door ervoor te zorgen dat de cellen niet in staat zijn het begin van de anaphase te vertragen in de aanwezigheid van ongebonden kinetochoren (Meraldi et al., 2004). Dientengevolge, wordt het vroegrijpe anaphase begin geassocieerd met een aantal mitotic tekorten, met inbegrip van anaphase achterblijvende chromosomen en scheiding van beide zusterchromatiden aan de zelfde dochtercel die aneuploidy in het nageslacht produceren., Aldus, hebben de veranderingen in SAC genen het potentieel om een rol in tumorigenesis en karyotypic diversiteit van de kankercel te spelen. Inderdaad, Cahill en collega ‘ s identificeerden een mutatie in het SAC gen BUB1 in een CIN colorectale cellijn (Cahill et al., 1998) en postuleerde dat dit de CIN kon verklaren die eerder was waargenomen bij colorectale kanker (Lengauer et al., 1997). Interessant, BUB1 en BUBR1 mutaties zijn geïdentificeerd in sommige individuen getroffen door mozaïek bonte aneuploïdie (MVA) (Hanks et al., 2004; Suijkerbuijk et al.,, 2010), een syndroom geassocieerd met een verhoogd risico op kanker, en waarbij de somatische cellen van de patiënten vertonen hoge niveaus van trisomies en monosomies (Kajii et al., 1998, 2001).
het idee dat ZAKDISFUNCTIE een rol kan spelen bij tumorigenese leidde tot een aantal studies in muismodellen. Omdat SAC-null-muizen meestal embryonaal dodelijk zijn, gebruikten deze studies muizen die ofwel haploin-voldoende waren of hypomorfe mutaties in specifieke SAC-genen droegen. De resultaten varieerden enigszins en onthulden geen duidelijke correlatie tussen mutaties in ZAKGENEN, aneuploïdie, en tumorigenese., Echter, in veel gevallen de haploinsupplement of mutant dieren waren meer vatbaar voor het ontwikkelen van ofwel spontaan (Iwanaga et al., 2007; Michel et al., 2001) of carcinogeen-geïnduceerd (Babu et al., 2003; Dai et al., 2004; Iwanaga et al., 2007; Jeganathan et al., 2007) tumoren vergeleken met wild-type muizen. Een uitzondering wordt gevormd door BubR1, wiens mutaties niet resulteren in een verhoogde tumorincidentie maar eerder in senescentiefenotypen (Baker et al., 2004). Interessant is dat overexpressie van verschillende SAC genen wordt gevonden in kankercellen (Yuan et al.,, 2006) en functionele tests van Mad2 overexpressie in muizen resulteren in 40-55% aneuploïde MEFs (muis embryonale fibroblasten) en een 50% tumorincidentie (Sotillo et al., 2007). Deze bevindingen suggereren dat de SAC-route fijn gebalanceerd moet zijn om aneuploïdie te voorkomen. Als alternatief kan dit effect specifiek zijn voor Mad2-overexpressie en kan het te wijten zijn aan andere SAC-onafhankelijke functie (s) van het eiwit (Weaver et al., 2008).
vanwege de eerste identificatie van een checkpoint genmutatie in colorectale kankercellen (Cahill et al.,, 1998) en de impact die Sac genmutaties hebben op tumorigenese in muismodellen, begonnen veel onderzoekers aan een aantal mutatieanalyses van kankercellen van verschillende oorsprong met het idee dat de meeste kankers mutaties in SAC genen zouden vertonen. Verrassend genoeg vonden veel van deze studies geen mutaties in SAC genen (Myrie et al., 2000; Saeki et al., 2002; Sato et al., 2000; Yamaguchi et al., 1999) en slechts een paar geïdentificeerde mutaties in een kleine fractie van de geanalyseerde cellijnen (Haruki et al., 2001b; Sato et al.,, 2000), wijzend op het idee dat mutaties in SAC genen kunnen resulteren in percentages van chromosoom mis-segregatie die te hoog zijn om compatibel te zijn met celoverleving. Dus, hoewel SAC mutaties aneuploïdie kunnen veroorzaken en in principe tumoren kunnen induceren (zie hierboven), geeft het feit dat SAC genmutaties grotendeels afwezig zijn bij kanker aan dat ze niet significant bijdragen aan het CIN fenotype en de karyotypische diversiteit van kankercellen.