Kim, In-Gyu;Rhee, Dong-Keun;Lee, Hee-Cheul;Lee, Joo;Kim, Hyong-Bai
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.15
no.4
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pp.694-700
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2005
Defects in the mitotic spindle or in the attachment of chromosomes to the spindle are believed to release an activated form of spindle checkpoint complex that inhibits APC-dependent ubiquitination and subsequently arrests the cell cycle at metaphase. When the spindle assembly is disrupted, the fission yeast mitotic arrest deficient (mad) mutants fail to arrest and rapidly lose viability. To enhance our understanding of the molecular mechanisms for the pathway of checkpoint function, the functional characterizations of Mad 1 p from Schizosaccharomyces pombe involved in this process have been carried out. Yeast two-hybrid and various deletion analyses of S. pombe Mad1 p reveal that the C terminus of Mad1p is critical for the binding of Mad2p and maintenance of Mad 1 p-Mad2p interaction. In addition, it was found. that the Mad1p region (residues 206-356) is essential for Mad1p-other checkpoint components. Mad1p truncating this region is sufficient to bind Mad2p but abolishes the checkpoint function, indicating that the checkpoint function is necessary for interaction of Mad 1 p-other checkpoint components. The possible functions of S. pombe Mad1p at the cell cycle checkpoint are discussed.
Spindle position checkpoint monitors the orientation of mitotic spindle for proper segregation of replicated chromosomes into mother cell and the daughter, and prohibits mitotic exit when mitotic spindle is misaligned. BUB2 forms one of the key upstream element of spindle position checkpoint in budding yeast, but its functional homologues have not been identified in higher eukaryotes. Here, we analyzed the functions of two putative BUB2 homologues of C. elegans in the spindle orientation checkpoint. From the C. elegans genome database, we found that two open reading frames (ORFs), F35H12_2 and C33F10_2, showed high sequence homology with BUB2. We obtained the expressed sequence tag (EST) clones for F35H12_2 (yk221d4) and C33F10_2 (yk14e10) and verified the full cDNA for each ORF by sequencing and 5' RACE with SL1 primer. The functional complementation assays of yk221d4 and yk14e10 in ${\Delta}bub2$ of S. cerevisiae revealed that these putative BUB2 homologues of C. elegans could not replace the function of BUB2 in spindle position checkpoint and mitotic exit. Our attempt to document the component of spindle position checkpoint in metazoans using sequence homology was not successful. This suggests that structural information about its components might be required to identify functional homologues of the spindle position checkpoint in higher eukaryotes.
Genetic alternation of Brca1 predispose of breast and ovarian cancer. Brca1 plays critical role in cell cycle regulation following DNA damage. Previous studies revealed that Brca1 plays an important role in S phase and G2/M checkpoint regulation. However, whether Brca1 involves in spindle checkpoint is unclear. In this study, the role of Brca1 in cell cycle response following nocodazole, which is a reagent that depolymerizes microtubules and activates the spindle checkpoint, has been examined using wild type $p53^{-/-}\;and\;p53^{-/-}Brca1^{-/-}$ mouse embryonic fibroblasts (MEFs). While wild type and Brca1-proficient MEFs showed an acute mitotic arrest, Brca1-deficient MEFs failed to arrest at mitotic phase in response to nocodazole treatment. In double-thymidine block and nocodazole treatment experiment, a portion of $p53^{-/-}\;Brca1^{-/-}$ MEFs were clearly by-passed nocodazole induced mitotic arrest. Consistent with this, in morphologic analysis, $p53^{-/-}\;Brca1^{-/-}$ MEFs showed growing cell morphology after nocodazole treatment. Taken together, these results suggest that Brca1 protein is an important component for normal induction of spindlecheckpoint and impairment of Brca1 function could induce dysregulation of mitotic cell cycle that ultimately results in genomic instability.
During mitosis. the proper segregation of duplicated chromosomes is corrdinated by a spindle check-point. The bifurcated spindle checkpoint blocks cell cycle progression at metaphase by monitoring unattached kinetochores and inhibits mitotic exit in response to the misorientation of the mitotic spin- dle Ibd1p/Bfa1p is a spindle checkpoint regulator of budding yeast in the Bub2p checkpoint pathway for mitotic exit and its disruption abolishes mitotic arrest when proper organization of the mitotic spin-dls inhibited. Ibd1p/Bfa1p localizes to the spindle pole body, a microtublue-organizing center in yeast, and its overexpression arrests the cell cycle in 80% of cells with an enlarged budy at mitosis and in 20 % of cells with multiple buds. In this study, we found that the C-terminus of Ibd1p/Bfa1p phys-ically interacts with Skp1p, a key component of SCF (Skp1/cullin/F-box) complex for ubiquition-medi-ated proteolysis of cel cycle regulatores as well as an evolutionally conserved kinetochore protein for cell cycle progression. A putative F-box motif was found in the C-terminus of Ibd1p/Bfa1p and its function was investigated by making mutants of conserved residues in the motif. These Ibd1p/Bfa1p mutants of a putative F-box interacted with SKp1p in vitro by two-hybrid assays as wild type Ibd1p/Bfa1p. Also these Ibd1p/Bfa1p utants displayed the overexpression phenotypes of wild type Ibd1p, when over-expressed under inducible promoters . These results suggest that a putative F-box motif of Ibd1p/Bfa1p is not essential for the interaction with SKp1p and its function in mitotic exit and cytokinesis.
As a tumor suppressor homologue during mitosis, Chk2 is involved in replication checkpoints, DNA repair, and cell cycle arrest, although its functions during mouse oocyte meiosis and early embryo development remain uncertain. We investigated the functions of Chk2 during mouse oocyte maturation and early embryo development. Chk2 exhibited a dynamic localization pattern; Chk2 expression was restricted to germinal vesicles at the germinal vesicle (GV) stage, was associated with centromeres at pro-metaphase I (Pro-MI), and localized to spindle poles at metaphase I (MI). Disrupting Chk2 activity resulted in cell cycle progression defects. First, inhibitor-treated oocytes were arrested at the GV stage and failed to undergo germinal vesicle breakdown (GVBD); this could be rescued after Chk2 inhibition release. Second, Chk2 inhibition after oocyte GVBD caused MI arrest. Third, the first cleavage of early embryo development was disrupted by Chk2 inhibition. Additionally, in inhibitor-treated oocytes, checkpoint protein Bub3 expression was consistently localized at centromeres at the MI stage, which indicated that the spindle assembly checkpoint (SAC) was activated. Moreover, disrupting Chk2 activity in oocytes caused severe chromosome misalignments and spindle disruption. In inhibitor-treated oocytes, centrosome protein ${\gamma}$-tubulin and Polo-like kinase 1 (Plk1) were dissociated from spindle poles. These results indicated that Chk2 regulated cell cycle progression and spindle assembly during mouse oocyte maturation and early embryo development.
Polo-like kinase-1 (Plk1) belongs to a family of serine-threonine kinases and plays a critical role in mitotic progression. Plk1 involves in the initiation of mitosis, centrosome maturation, bipolar spindle formation, and cytokinesis, well-reported as traditional functions of Plk1. In this review, we discuss the role of Plk1 during DNA damage response beyond the functions in mitotsis. When DNA is damaged in cells under various stress conditions, the checkpoint mechanism is activated to allow cells to have enough time for repair. When damage is repaired, cells progress continuously their division, which is called checkpoint recovery. If damage is too severe to repair, cells undergo apoptotic pathway. If damage is not completely repaired, cells undergo a process called checkpoint adaptation, and resume cell division cycle with damaged DNA. Plk1 targets and regulates many key factors in the process of damage response, and we deal with these subjects in this review.
Mitosis is a process in which a replicated genome is distributed to two daughter cells, and it is necessary for cell survival and organismal development. During mitosis, the spindle assembly checkpoint (SAC) ensures faithful chromosome segregation by monitoring the kinetochore attachment to the mitotic spindle. Although the SAC mechanism has been extensively studied over the last 30 years, the mechanism by which a single unattached kinetochore activates the SAC remains unclear. The key components of the SAC are Mad1, Mad2, Mad3 (BubR1 in higher eukaryotes), Bub1, Bub3, and Cdc20, which are all required for SAC activation. An essential step for SAC activation is the formation of the Mad2 - Cdc20 complex in the unattached kinetochore, which is kinetically disfavored. Although the mechanism by which Mad2 and Cdc20 are recruited to unattached kinetochores is well-known, it is not clear how they form a complex. Recently, a key mechanism for the formation of the Mad2 - Cdc20 complex has been identified, which is catalyzed by an unattached kinetochore. This supports the evidence that a single unattached kinetochore can activate the SAC signaling. Herein, we discuss the known key mechanism for SAC activation, review the recent studies on SAC, and conclude how their discoveries improved the understanding of mitosis.
Huntingtin-interacting protein 1-related (HIP1r) is known to function in clathrin-mediated endocytosis and regulation of the actin cytoskeleton, which occurs continuously in non-dividing cells. This study reports a new function for HIP1r in mitosis. Green fluorescent protein-fused HIP1r localizes to the mitotic spindles. Depletion of HIP1r by RNA interference induces misalignment of chromosomes and prolonged mitosis, which is associated with decreased proliferation of HIP1r-deficeint cells. Chromosome misalignment leads to missegregation and ultimately production of multinucleated cells. Depletion of HIP1r causes persistent activation of the spindle checkpoint in misaligned chromosomes. These findings suggest that HIP1r plays an important role in regulating the attachment of spindle microtubules to chromosomes during mitosis, an event that is required for accurate congression and segregation of chromosomes. This finding may provide new insights that improve the understanding of various human diseases involving HIP1r as well as its fusion genes.
Kim, Hyun-Hwi;Song, Hyun-Kyu;Lee, Bong-Jin;Park, Sung Jean
Journal of the Korean Magnetic Resonance Society
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v.19
no.2
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pp.88-94
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2015
Bub1 is one of the spindle checkpoint proteins and plays a role in recruitment of the related proteins to kinetochore. Here, we studied the structural characteristic of the evolutionarily conserved 160 amino acid region in the N-terminus (hBub1 CD1), using Circular Dichroism (CD) and NMR. Our CD results showed that hBub1 CD1 is a highly helical protein and its structure was affected by pH: as pH was elevated to basic pH, the helical propensity increased. This could be related to the surface charge of the hBub1 CD1. However, the structural change did not largely depend on the salt concentration, though the thermal stability a little increased. The previous NMR analysis revealed that the hBub1 CD1 adopts eight helices, which is consistent with the CD result. Our result would be helpful for evaluating the molecular mechanism of the hBub1 CD1 and protein-protein interactions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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