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分子生物学细胞。2001年12月;12(12): 4044–4053.
数字对象标识:10.1091桶/12.12.4044桶
预防性维修识别码:PMC60774型
PMID:11739799

裂变酵母II型肌球蛋白Myo2在细胞动力学肌动蛋白环上的定位受C-末端螺旋结构域的磷酸化调节,需要功能性分离起始网络

Paul T.Matsudaira,监控编辑器

摘要

与绿色荧光蛋白(GFP)融合的Myo2截短体定义了一个C末端结构域,该结构域对Myo2定位到细胞因子肌动蛋白环(CAR)至关重要。定位域包含两个预测的磷酸化位点。丝氨酸1518突变为丙氨酸(S1518A) 取消了Myo2的定位,而Myo2在此位置含有谷氨酸(S1518E) 本地化到CAR。GFP-Myo2在间隔起始激酶(SIN)突变体中形成环cdc7-24型温度为25°C,但不是36°C。绿色荧光蛋白-Myo2S1518E型环在36°C下保持不变cdc7-24型但在另一个SIN激酶突变体中没有,侧线2-250为了进一步研究Myo2和SIN途径之间的关系肌球蛋白2+融合到GFP(菌株肌球蛋白2-气相色谱法). 双突变体中Myo2环的形成被废除肌球蛋白2-气相色谱cdc7.24myo2-gc-sid2-250在限制温度下。相反,双突变体中SIN通路的激活myo2-gc-cdc16-116导致Myo2环的形成,随后在36°C时崩溃。我们的结论是,控制分裂酵母分裂的SIN途径也调节Myo2环的形成和收缩。Cdc7和Sid2参与环的形成,在Cdc7的情况下,是通过Myo2尾巴中的一个丝氨酸残基的磷酸化。其他激酶和/或磷酸酶可能控制环收缩。

简介

成功执行胞质分裂的关键事件是形成收缩环的蛋白质向早期分裂部位的补充,以及环收缩的时间安排,以便新分离的姐妹染色单体平均分为两个子细胞,每个都包含亲本细胞细胞质和细胞器的分配。在具有细胞壁的细胞中,例如裂变酵母,葡萄裂殖酵母细胞膜内部收缩机制的时间和位置必须与细胞外部新的细胞壁结构隔膜的形成相协调。分析S.pombe公司中隔时间和位置缺陷的突变体为这些控制机制的性质提供了重要线索(勒戈夫等。, 1999). 分裂酵母细胞通过收缩肌动蛋白环(CAR)分裂,该环定位细胞因子隔膜并决定其结构和功能的完整性(Marks和Hyams,1985年). CAR含有两种由基因编码的II型肌球蛋白肌球蛋白2+(北山等。, 1997;五月等。, 1997)和我的2+/肌3+(贝萨尼利亚等。, 1997;莫特基等。, 1997). Myo2是CAR的重要组成部分(北山等。, 1997;五月等。, 1997). 细胞分裂可以在没有Myp2的情况下进行,但效率不如Myp2存在时(贝萨尼利亚等。, 1997,莫特基等。, 1997,2000;穆尔维希尔等。, 2000).贝萨尼利亚等。(2000)声称Myo2在Myp2之前组装到CAR中,而莫特基等。(2000)得出结论,这两个肌球蛋白恰好到达分裂位点。Myo2像其他肌球蛋白II一样二聚体化,但Myp2似乎是单体(Bezanilla和Pollard,2000年). 这两种2型肌球蛋白与相同的轻链Cdc4相关(麦科勒姆等。, 1995;纳克维等。, 1999;莫泰吉等。, 2000)和Rlc1(勒戈夫等。, 2000;纳克维等。, 2000).

我们之前提出,心肌细胞膜上Myo2的募集受间隔起始网络(SIN)的调节,导致间隔形成和胞质分裂(穆尔维希尔等。, 2000). 该信号转导途径的核心是三种蛋白激酶,即Cdc7、Sid1和Sid2(Fankhauser和Simanis,1994年;火花等。, 1999;吉尔丁等。, 2000)及其激活的GTPase Spg1(施密特等。, 1997). Spg1激活的时间由由Cdc16和Byr4组成的双组分GTPase激活蛋白决定(Furge公司等。, 1998). 除Sid1外,所有这些成分在芽殖酵母有丝分裂出口网络中都有同源物(霍伊特,2000). Cdc7、Sid1、Sid2和Spg1的突变消除了间隔,而Cdc16和Byr4的突变驱动细胞进入胞质分裂,使其成为多间隔细胞(水貂等。, 1979;Fankhauser等人,1993年). 当Cdc7和Spg1过度产生时,也可以看到类似的表型(Fankhauser和Simanis,1994年;施密特等。, 1997). SIN通路也调节Myo2功能的证据包括肌球蛋白2缺失菌株和cdc7-24型(五月等。, 1997)以及隔板效率降低肌球蛋白2Spg1或Cdc7过度表达或Cdc16失活后的突变(马尔维希尔等。, 2000). 这就提出了一个问题,即Myo2重链是Cdc7的底物还是下游激酶,或者调控是否可以通过相关的轻链发挥作用。Cdc4的功能似乎不受磷酸化的调节(尽管它是一种磷酸蛋白;麦科勒姆等。, 1999)Cdc4和Rlc1在第19位都缺乏丝氨酸,丝氨酸的磷酸化与非肌肉细胞中肌球蛋白II调节轻链激活肌球蛋白ⅡATP酶活性有关。因此,我们研究了Myo2重链磷酸化在肌球蛋白向CAR募集中的作用。

材料和方法

细胞培养和菌株

细胞培养和维护按照莫雷诺等。(1991)实验在爱丁堡最小培养基2(EMM2)中进行。镇压nmt1(纳米1)促进剂(Maundrell 1993年)通过向生长培养基中添加4μM硫胺实现。为了检查过度表达肌球蛋白2+构建后,细胞在补充硫胺以抑制转录的EMM2中生长24小时至中对数期。然后在缺乏硫胺的EMM2中清洗细胞三次,并重新悬浮至合适的细胞密度(2×106细胞/ml),并在25°C下培养过夜。融合蛋白表达22小时后检测表型。应变myo2-gc使用方法创建巴勒等。(1998年b)利用SIN通路中的突变体进行遗传杂交以产生双突变体,如白鹭等。(1994)表中列出了本文中使用的菌株表1。1.

表1

本研究中使用的菌株

应变基因型来源
JS229型小时cdc7-24列1-32护士等。, 1978
JS380型小时cdc4-8 ade6-210 ura4-d18 myo2-gc本研究
JS460型小时myo2-E1 ade6-210 ura4-d18 his3-d巴拉苏布拉曼尼亚语等。, 1998
JS476小时ade6-210 leu1-32 ura4-d18 myo2-gc本研究
JS646型小时cdc7-24 ade6-210 leu1-32 myo2-gc本研究
JS647型小时cdc11-136 ade6-210 leu1-32 myo2-gc本研究
JS766型小时rng2-d5 ade6-210 leu1-32 ura4.d18 myo2-gc本研究
JS667型小时cdc7-A20列1-32索尔曼等。, 1998
JS680型小时cdc16-116 ade6-210 leu1-32 myo2-gc本研究
JS720型小时ade6-210 leu1-32 ura4-d18格林等。, 1988
JS741型小时+ade6-210 leu1-32 ura4-d18 his2-myo2-gc本研究
JS748型小时sid2-250 ade6-216 leu1-32 ura4.d18巴拉苏布拉曼尼亚语等。, 1998
JS755型小时sid2-250 ade6-210 leu1-32 ura4.d18 myo2-gc本研究

分子遗传操作

氨基末端的一半(前2302个碱基对)肌球蛋白2+从质粒pBlue中分离出基因肌球蛋白2+(五月等。, 1997)作为萨尔我-巴姆HI片段和被连接成萨尔我-巴姆HI切割pREP41N绿色食品计划+(克雷文等。1998)给质粒pREFP41绿色荧光粉-肌球蛋白2768.的羧基末端一半(最后2275个碱基对)肌球蛋白2+从pBlue中分离出该基因肌球蛋白2+作为一个巴姆HI(高)-巴姆HI片段被连接到巴姆pREP41的HI位点绿色荧光粉-肌球蛋白2768,给出pREP41绿色荧光粉-肌球蛋白2+C端子3552对碱基肌球蛋白2+被隔离为Nde公司我-Sma公司pREP41中的I片段绿色荧光粉-肌球蛋白2+并连接到pREP41N中绿色食品计划+创建p41绿色荧光粉-肌球蛋白2343–1526.A类萨尔我-Sca公司包含截断形式的肌球蛋白2+从pBlue中纯化肌球蛋白2+并连接到pREP41N绿色食品计划+,创建p41绿色荧光粉-肌细胞2型819.A型萨尔我-Bgl2公司从pBlue中纯化片段肌球蛋白2+,并连接到pREP41中绿色荧光粉+,创建p41GFP-肌球蛋白21228.A型萨尔我-斯纳B1肌2+从pBlue中洗脱片段肌球蛋白2+并连接到pREP41绿色荧光粉+创建p41绿色荧光粉-肌球蛋白21336.A型Bgl2公司-巴姆HI片段,包含编码Myo2最后303个氨基酸的序列,从pBlue中纯化肌球蛋白2+并连接到pREP41绿色荧光粉+创建p41绿色荧光粉-肌球蛋白21228–1526第41GFP页-肌球蛋白21228–1526通过使用斯纳B1和Sma公司一、 然后将随后的质粒重排在一起以产生p41绿色荧光粉-肌球蛋白21228–1335.A型Bgl2公司-Msc1公司从p41中纯化出片段绿色荧光粉-肌球蛋白2+并连接到pREP41绿色荧光粉+,被切割了Nde公司我和Sma公司我要创建p41绿色荧光粉-肌细胞2型1228–1448.

使用来自Stratagene(La Jolla,CA)的pREP41N定点突变试剂盒进行定点突变绿色食品计划-肌球蛋白2+作为模板和表中列出的引物表2。2.对所得质粒进行测序,以确认仅发生了预测的突变。

表2

本研究中使用的寡核苷酸

寡核苷酸名称序列(5′→3′)
S1505A前进GTGAACAAAGATGCGTTAATAGATGTG公司
S1505A反向仙人掌
S1518A前进GATCGCATTGCAGCTCTTGAGAG公司
S1518A反向CTCATCTTCAAGGGCTGCAATGCATC公司
S1518E前进GATCGCATTGCAGAACTTGAGAG公司
S1518E反向CTCATCTTCAAGTTCTGCAATGCGATC
myo2-gc正向AAGCCATTCATTATTGCAAATTAAGAAGCAATGTACTGGCCGTATATATACATCATAATGAAAGCTCAATCGAGTTTAAC
myo2-gc逆转ATGGAGATTTATATATATTGGATATGTGTTGATTCTGTAAATCCATTTTCGACCTGGGTTATACTGCGGATCCCGGGTTAATAA

本地化

对于GFP自体荧光显微镜细胞,将其固定在3.7%福尔马林中10分钟,在含有0.1%Triton X-100的磷酸盐缓冲盐水中清洗一次,在磷酸盐缓冲盐中清洗两次。将细胞安装在载玻片上,并使用4,6-二氨基-2-苯基吲哚对DNA进行染色,如莫雷诺等。(1991)使用配备1.4数值孔径64×物镜的蔡司Axiophot显微镜获得的图像是使用OpenLab计算机软件(英国考文垂Improvision)捕获的。

结果

一系列GFP标记的截断肌球蛋白2+通过荧光显微镜检查定位到CAR。空载体和全长N末端GFP标记的Myo2(GFP-Myo2)分别作为阴性和阳性对照(图(图1,1、ai–aiv和bi–biv)。GFP-Myo2结构基于1)其对CAR的定位(图(图1,1,bi)和随后的收缩以及2)其拯救突变株的能力肌球蛋白2-E1肌2Δ(我们未发布的数据)。硫胺素可抑制物质的泄漏性质国家标准41启动子允许我们在低(+硫胺)和高(-硫胺)表达水平下比较每个结构。在低表达水平下,其中两个结构GFP-Myo2343–1526(缺少包含ATP-结合位点的头部区域)和GFP-Myo21228–1526(编码尾部的羧基末端一半),位于CAR,效率与全长蛋白质相当(图(图1,1、bi、ci和di)。在较高表达水平下,这两种结构都是有毒的,GFP-Myo2在细胞赤道聚集,这是Myo2过度表达的典型表现(图(图1,1、ciii和diii;比照,biii中的全长蛋白质)。构建GFP-Myo21228–1448(羧基末端半尾缺少最后77个氨基酸)未能定位到CAR(我们的未发表数据)。事实上,没有一个结构缺乏定位于CAR(GFP-Myo2)的该区域1–768; 图1,1,ei;GFP-肌细胞21–819,图图11fi;GFP-肌细胞21–1228,图图11gi;GFP-肌细胞21–1335,我们未发布的数据)。在较高表达水平下,缺少尾部的结构,例如GFP-Myo21–768(图(图1,1,eiii),绿色荧光蛋白-Myo21–819(图(图1,1,fiii)或仅C末端77个氨基酸,GFP-Myo21–1228(图(图1,1,giii)和GFP-Myo21–1335(我们未发表的数据),定位于细胞顶端和赤道的肌动蛋白结构。因此,Myo2尾部的羧基末端区域不仅决定了Myo2在胞质分裂时对CAR的定位,而且还阻止了Myo2在细胞周期的其他点与肌动蛋白不加区分地相互作用。因此,我们将该区域称为定位域(LD)。然而,单独表达LD,无论是否存在硫胺素,都不会导致GFP环的出现,其过度表达也不会产生毒性(我们尚未公布的数据)。因此,LD对于将Myo2定位到CAR来说是必要的,但还不够。这些结果汇总在图中图2。2.由于第二分裂酵母肌球蛋白II基因的贡献,我的2+到胞质分裂仍有待精确定义,我们在myp2Δ(穆尔维希尔等。, 2000)在硫胺存在和不存在的情况下。在任何情况下,我们都没有检测到Myo2定位的变化。

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GFP-Myo2截断的定位。用含有编码GFP(a)的DNA、N-末端GFP标记的全长Myo2(b)和GFP标记Myo2截断(c–g)的质粒转化野生型细胞。截短部分以卡通形式显示在图的左侧。(i)GFP荧光。(ii)4,6-二氨基-2-苯基吲哚/抑制条件下的钙荧光染色(+硫胺)。(iii和iv)与i和ii中相同,但在去压制条件下(在缺乏硫胺的培养基中培养18小时)。GFP单独表现为弥漫细胞质荧光(ai和aiii)。全长GFP-Myo2在抑制条件下定位于CAR(bi),并在构建体过表达时在细胞赤道处以聚集体的形式积累(biii)。在构建物Myo2中也获得了类似的结果343–1526和Myo21228–1526包含尾部C末端的一半(氨基酸1228–1526)(C和d)。相反,GFP-Myo2截短融合缺乏该C末端结构域(Myo21–768,Myo21–819,和Myo21–1228)在抑制条件(ei、fi和gi)中没有显示出离散的定位。当过度表达时,这些融合不加区分地定位于肌动蛋白结构(eii、fii和gii)。棒材,10μm。

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图表总结了哪些结构本地化为CAR,哪些没有本地化。肌细胞2型1–1526代表全长Myo2蛋白。ATP和肌动蛋白结合域显示为阴影框和两个IQ基序(五月等。, 1997)作为垂直线。尾部结构域由预测的被脯氨酸残基打断的卷曲线圈(黑匣子)组成。Myo2蛋白的最后298个氨基酸对于将Myo2募集到CAR是必需的并且是足够的。去除最后77个氨基酸后,Myo2就不再定位于CAR。

因为Myo2是一种磷酸蛋白(麦科勒姆等。, 1999),定位域可能通过磷酸化调节Myo2向CAR的募集,这是一种明显的方式。Myo21448–1526因此,使用NetPhos 2.0蛋白质磷酸化预测服务器检查了(LD)序列的潜在磷酸化共识位点(http://www.cbs.dtu.dk/services/NetPhos网站/). 发现两个肽极有可能(>0.98)成为已知丝氨酸-三氢嘌呤蛋白激酶的共有位点(丝氨酸残基1505和1518;图图3A)。A) ●●●●。为了研究这些位点的磷酸化是否是蛋白质定位所必需的,通过质粒pREP41N的定点突变将丝氨酸残基分别替换为丙氨酸gfp-myo2+.丝氨酸1505(Myo2S)突变1505A) 导致形成强度较小的GFP-Myo2环(图(图3B,B、 B,箭头)和整个细胞的GFP荧光斑点。相反,用丙氨酸(Myo2S)取代1518残基的丝氨酸1518A) 无论是否存在硫胺素,都能消除GFP-Myo2环的形成(图(图3B,B、 c)。这种突变也消除了典型的Myo2过度表达表型(五月等。, 1997;Bezanilla和Pollard,2000年). 为了检测是否将丝氨酸1518改变为带负电荷的残基,如谷氨酸,以模拟该位置的磷酸化,pREP41gfp-myo2蛋白+质粒再次突变,得到的质粒pREP41gfp-myo2S1518E类引入酵母细胞。肌氧传感器1518E被纳入CAR中,该CAR与野生型效率(图(图3B,B、 d和C)。这种突变体的过度生产毒性比野生型蛋白小。

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两种潜在磷酸化氨基酸的电荷状态与肌动蛋白环上Myo2的募集密切相关。两种丝氨酸残基1505和1518(A)突变为丙氨酸都会抑制(在S1505A[Bb])或废除(S1518A[Bc])肌动蛋白环上Myo2的募集1505A环形成,但缺乏野生型蛋白质的结构完整性(B,B,箭头)。将丝氨酸1518突变为谷氨酸(S1518E) 对Myo2定位和CAR收缩动力学(Bd)均无显著影响。不同结构中环形成的量化如10μm的C.Bar所示。

我们先前认为,Myo2并入CAR是在SIN通路的调控下进行的,SIN通路控制着裂变酵母中隔膜的形成(穆尔维希尔等。, 2000). 为了进一步研究这一点,我们在突变体中表达了GFP-Myo2cdc7-24和cdc7-A20在25°C时,GFP-Myo2被纳入CAR。当培养物转移到36°C时,荧光Myo2环在3小时内消失(图(图4,4,A和B),但当细胞恢复到25°C时,在2小时内恢复(我们未公布的数据)。因此,需要Cdc7功能来维持CAR的完整性。我们用Myo2S重复了这个实验1518E.在这种情况下,Myo2环在36°C下保持不变,尽管它们没有收缩(图(图4D)。4D) ●●●●。这些数据表明丝氨酸1518是Cdc7的直接或间接靶点。为了解决这个问题,我们表达了Myo2S1518E在另一个SIN激酶突变体中,侧线2-250.如中所示cdc7-24型GFP-Myo2和Myo2S1518E在25°C下形成环;然而,两者都没有在限制温度下持续(图(图4C)。4C) ●●●●。

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GFP-Myo2在内侧环的定位在年被废除cdc7sid2限制温度下的突变体。(A)cdc7-24型携带质粒的细胞pREPgfp-myo2+在25°C下生长至对数相,并转移至36°C。每小时固定取样一次,并测定具有Myo2环(○)、两个细胞核()和两个以上细胞核的细胞比例(♦) 已检查。注意Myo2环的减少与cdc7表型。其中任何一种都有突变的菌株cdc7sid2被转化的质粒携带gfp-myo2+gfp-myo2S1518E类在允许温度下,在硫胺素存在下生长至早期对数期,然后在限制温度下培养3h。将细胞固定以允许检测GFP-Myo2和DNA定位。在两者中cdc7-A20型(B) 和侧线2-250(C) ,野生型GFP-Myo2(S1518)无法形成环状。对于表达GFP-Myo2S的细胞1518E、 戒指一直存在cdc7-A20型,但不是侧线2-250注意,S1518E环没有收缩。棒材,10μm。

为了进一步研究Myo2与SIN通路的关系,我们创建了一株肌球蛋白2-气相色谱法其中的染色体拷贝肌球蛋白2+与编码GFP的基因融合,在其自身启动子的控制下产生C末端标记的Myo2。肌球蛋白2-气相色谱法具有野生型形态,在所有测试温度下均表现出正常生长特征。我们创造了双突变体肌球蛋白2-气相色谱法SIN通路中所有已知成分的突变以及一些遗传相互作用如图所示图5。5.肌球蛋白2-气相色谱法显示出合成杀伤能力cdc7.24在半许可温度(29°C;图图6a)。6a) ●●●●。侧线2-250更强大myo2-gc-sid2-250即使在允许的温度下,生长也很差(图(图6b)。6b) ●●●●。尽管多次尝试,我们还是未能创造出双突变体肌球蛋白2-gc sid1-25。接下来,我们在myo2-gc-cdc7-24myo2-gc sid2-250。在这两种情况下,环在限制温度下可逆地消失,就像从多拷贝质粒中表达Myo2时一样。在一些细胞中,在细胞尖端观察到一个荧光点(图(图6,6、c和d)。因为SIN通路似乎对CAR的形成至关重要,所以我们研究了不受控制的SIN对Myo2并入CAR的影响。温度敏感突变体cdc16-116在限制性温度下进行多轮分隔。双重突变体肌球蛋白2-气相色谱法cdc16-116显示31°C时的合成致死率(图(图7A)。7A) ●●●●。当这些细胞被升高到非允许温度3小时后,Myo2环崩溃(图(图7,7(B–E),80%的细胞在细胞赤道处聚集一个亮点(图(图7,7、C和E)。鉴于控制cdc16-116中的单元格肌球蛋白2+背景形成的多隔膜(图(图7D,7D、 插图),肌球蛋白2-气相色谱法cdc16-116细胞很少形成超过一个通常扭曲的隔膜(图(图7D)。7D) ●●●●。

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SIN通路编码元件基因突变与myo2-gc一种菌株,其染色体拷贝的3′末端肌球蛋白2+基因融合到绿色荧光粉+在所有温度和所有检测的培养基中具有与野生型相似的生长动力学。承受myo2-gc等位基因与SIN通路组分基因突变相结合降低了生长的允许温度spg1型,cdc16,cdc7、和sid2但在cdc11侧面4.

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功能性Cdc7和Sid2需要将Myo2-GFP招募到肌动蛋白环。myo2-gc-cdc7-24(A) 和myo2-gc-sid2-250(B) 在29°C的温度下无法生长,在该温度下,所有三个单一等位基因都可以存活。什么时候?myo2-gc-cdc7-24在25°C下生长到早期对数期的细胞被转移到非允许温度Myo2环消失(C)。当日志阶段myo2-gc-sid2-250细胞移动到36°C的非允许温度,Myo2-GFP环分散,但荧光在细胞尖端和细胞赤道(D)仍呈点状。棒材,10μm。

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CAR的维护需要Cdc16。myo2气相色谱cdc16-116细胞无法在29°C的温度下生长,该温度允许单独携带任一等位基因的菌株生长(a)。myo2-gc-cdc16-116细胞在25°C下生长至对数期,然后在36°C下培养。在每小时的时间点采集样本,并进行固定,以检查具有Myo2-GFP环(○,虚线)、收缩的Myo2-GPP环(●,实线)、间隔(+,虚线。含有Myo2-GFP环的细胞比例随着时间的推移而下降。环组装但随后塌陷(C),细胞群被与隔膜物质相关的Myo2-GFP荧光单点(D和E)阻止。cdc16-116中的单元格肌球蛋白2+同一时间点的背景如E的插图所示。大多数细胞有一个以上形态正常的隔膜。棒材,10μm。

讨论

与大多数传统肌球蛋白不同,两个酵母肌球蛋白II的尾部由脯氨酸残基中断的α螺旋短延伸组成,而不是一个连续延伸的结构(贝萨尼利亚等。, 1997;五月等。, 1998). 然而,Myo2尾巴参与了高阶结构的形成(纳克维等。, 1999;Bezanilla和Pollard,2000年). 与其他肌球蛋白II一样(Zang and Spudich,1998;Yumura和Uyeda,1997年)事实上,还有一些非传统的肌球蛋白(里克·彼得森等。, 1999),Myo2的定位是尾部的函数,而不是头部域的函数(纳克维等。, 1999),也不是IQ区域(莫特基等。, 2000),有助于将Myo2招募到CAR中。在这里,我们确认了这些先前的发现,并将其扩展到表明Myo2尾部的C末端77个氨基酸,这是一个很有可能形成线圈的区域(贝萨尼利亚等。, 1997;五月等。, 1998;Bezanilla和Pollard,2000年)是Myo2本地化所必需的。缺少此本地化域的构造函数(Myo21–768,Myo21–819,Myo21–1228,Myo21–1335,Myo21228–1335和Myo21228–1448)未能定位到CAR,而含有该区域的构建物(全长蛋白Myo21–1526,Myo2343–1526、和Myo21228–1526)做了。Myo2尾部结构域不仅将蛋白质导向CAR,还防止其与细胞两极的肌动蛋白杂乱结合。因此,Myo2募集对CAR的特异性存在于远端尾部片段中,我们称之为LD。然而,仅LD(Myo21448–1526)未能本地化到CAR。因此,LD是必要的,但不足以将Myo2招募到CAR中,而其他尚未定义的尾部序列似乎有助于这一过程。是否,如粘液菌,定位域也是一个组装域,尚待确定,但LD过度表达的毒性缺乏可能表明它不是。

已知Myo2是体内的一种磷蛋白(麦科勒姆等。, 1999). 对定位域序列的检查显示,两个丝氨酸残基位于许多蛋白激酶的一致磷酸化位点内。丝氨酸1505突变为非磷酸化氨基酸丙氨酸(S1505A) ,降低了Myo2定位的效率,但最引人注目的发现是丝氨酸1518突变为丙氨酸(S1518A) 消除了Myo2的定位和Myo2过表达的毒性。携带相同残基突变为谷氨酸(S1518E) 为了模拟磷酸化的影响,CAR被招募,其收缩动力学明显正常。这种结构物在过度生产时也能降低毒性。这些结果有力地证明了Myo2定位受磷酸化调节。他们还指出肌球蛋白2+过度表达与蛋白质的磷酸化状态有关。用肌动蛋白抗体对过度产生GFP-Myo2的细胞进行双重染色,发现非功能蛋白与细胞中心的肌动蛋白结合并隔离,但无法形成环(我们尚未公布的数据)。

迄今为止,通过尾部磷酸化调节肌球蛋白II的功能只在阿米巴中描述过(综述于Brzeska和Korn,1996年). 棘阿米巴,肌球蛋白II的活性受其重链C末端非螺旋区磷酸化的负调控(柯林斯等。, 1982;甘古利等。, 1992). 粘液菌丝组装和肌球蛋白II向收缩环的募集需要C末端三个苏氨酸残基的磷酸化(埃格尔霍夫等。, 1991;等。, 1994;萨布里等。, 1997;等。, 1999)通过至少两种肌球蛋白II重链激酶(Ravid and Spudich,1989年,1992;科尔曼等。, 1996). 所有三个位点的突变(埃格尔霍夫等。, 1993)或者,实际上,只是其中之一(诺克等。2000),消除肌球蛋白功能。在裂变酵母中,单次电荷变化就取消了Myo2在CAR中的组装。Myo2向CAR的募集必须与导致隔膜形成的信号转导途径(隔膜起始网络)协调。这包括许多蛋白激酶Plo1(奥库拉., 1995;巴勒等。,1998年a;穆尔维希尔等。, 1999),抄送7(Fankhauser和Simanis,1994年),Sid 1号机组(吉尔丁等。, 2000)和Sid 2(火花等。, 1999)及其相关监管机构(在Gould和Simanis,1997年;勒戈夫等。, 1999;巴拉苏布拉曼尼亚语等。, 2000). 以上任何一种或全部都是潜在的裂变酵母肌球蛋白II重链激酶。我们之前已经证明了肌球蛋白2cdc7突变体(五月等。, 1997;穆尔维希尔等。, 2000)Cdc7的GTPase激活物Spg1的过度表达促进了间隔的效率(施密特等。, 1997)或Spg1 GTPase激活蛋白的一种成分Cdc16失活(Furge公司等。, 1998),在突变体中显著减少肌球蛋白2-E1(马尔维希尔等。, 2000). 在本报告中,我们直接表明CAR的完整性取决于SIN功能。以或多或少正常效率形成的Myo2环cdc7-24型cdc7-A20型在允许的温度下,但在Cdc7激酶活性显著降低的温度下被废除(Fankhauser和Simanis,1994年). 引人注目的是,在Myo2S中绕过了CAR形成对Cdc7而不是Sid2的依赖性1518E.因此,Cdc7和Sid2都是潜在的肌球蛋白II重链激酶,其功能是Myo2定位到CAR所必需的,但只有Cdc7磷酸化S1518,而Sid2直接作用于其他残基,可能包括S1505。这些结果显然需要直接的生化确认。我们还知道,尽管Sid2已被证明与CAR相关(见下文),但Cdc7尚未(索尔曼等。, 1998)Myo2与其假定激酶之间关系的完整故事有待进一步研究。

使用GFP标记的Myo2和Myp2追踪活裂变酵母细胞中的CAR收缩(北山等。, 1997;贝萨尼利亚等。, 2000;穆尔维希尔等。, 2000)和巴拉苏布拉曼尼亚语等。(1997)谁用Myo2轻链Cdc4制造了GFP融合蛋白(麦科勒姆等。, 1995,1999). 在这些情况下,GFP报告子都不受内源性启动子的控制,而且,细胞保留了内源性肌球蛋白2+基因。因此,我们创造了应变myo2-gc其中的染色体拷贝肌球蛋白2+与GFP融合,因此只产生内源性水平的嵌合蛋白。myo2-gc在所有测试和正常交配的生长条件下均显示正常生长和胞质分裂。因此,我们能够将突变引入各种遗传背景。myo2-gc与两种SIN激酶中的突变体合成致死,cdc7-24型侧线2-25在半许可温度下。我们无法产生双突变体myo2-gc-sid1-25我们认为这表明这两个等位基因之间存在着非常强烈的遗传相互作用。那个myo2-gcGFP融合到Myo2的C末端,具有隐秘的胞质分裂表型,考虑到尾部这一区域对Myo2定位的重要性,这可能并不奇怪(本报告)。提高myo2-gc-cdc7-24myo2-gc-sid2-25限制温度对Myo2组织有显著影响;当GFP-Myo2从质粒中表达时,环在36°C时消失。

理论上,这种简单而新颖的环稳定性测定可用于监测活细胞中任何可能的细胞因子肌动球蛋白环形成调节因子的作用,这些调节因子可用于突变。在以下情况下,这一点尤为明显cdc16-116其中SIN通路被过度激活。鉴于cdc16-116在一个肌球蛋白2+背景形成多个隔膜,如Minet最初所述等。(1981)年myo2-gc-cdc16-116细胞大多不能形成一个以上的隔膜,形成的隔膜形态明显异常。这些细胞被发现含有一个单一的GFP荧光紧密点。进一步分析表明,CAR在这种背景下是不稳定的,GFP-Myo2位点是CAR崩溃的最后阶段。综上所述,我们的结果表明CAR的组装及其随后的收缩受SIN通路的控制。我们设想,Cdc7和Sid2的磷酸化可以积极调节Myo2向CAR的募集,而CAR环收缩则由其他SIN激酶和磷酸酶调节。基于它们在主轴极处的结构相互依赖性,吉尔丁等。(2000)设想SIN蛋白质以激活细胞壁β-葡聚糖Cps1的顺序Cdc16/Byr4、Spg1、Cdc7、Sid1和Sid2形成简单的线性途径(巴拉苏布拉马尼亚期等。, 2000). 我们设想SIN蛋白形成一个复合物,其中成分以多种方式相互作用,并修饰许多底物,其中之一是Myo2。胞质分裂缺陷cdc7突变体可能是由于S1518磷酸化失败;这抑制了CAR的形成,因此间隔被取消。肌氧传感器1518E表格表明没有Cdc7功能,但这些功能无法收缩,必须进行其他修改才能启动此过程。cdc7突变体形成肌动蛋白环(勒戈夫等。, 1999)表明肌动蛋白和Myo2通过不同的机制进入CAR。

分裂酵母中的SIN途径与芽殖酵母中的有丝分裂出口网络密切相关(霍伊特,2000).利平科特等。(2001)最近证实了TEM1 GTPase(Spg1的同源物S.pombe)芽殖酵母中的CAR动力学。在这两种酵母中,有丝分裂和胞质分裂的关系非常不同。然而,SIN/有丝分裂出口网络途径在控制CAR形成和功能中的作用似乎是保守的。我们的研究结果并不排除Myo2在其他部位被蛋白激酶磷酸化的可能性,而不是在间隔途径中。粘液菌,肌球蛋白II被肌球蛋白重链特异性蛋白激酶C磷酸化(马托·叶林等。, 1997)分裂酵母蛋白激酶C同源物Pck2定位于胞质分裂时的分裂位点(赛耶斯等。, 2000). Myo2不受其基本轻链Cdc4中保守位点的磷酸化调节(麦科勒姆等。, 1999)调节性轻链Rlc1在氨基酸19位缺乏丝氨酸,该氨基酸与非肌肉细胞中Myo2功能的调节有关(Bresnick,1999)。正如其他人所指出的(Bresnick,1999;普罗科片科等。, 2000),可能有几个信号通路在胞质分裂上聚合。裂变酵母正在成为一种强有力的工具,可以用来解剖其中一些过程。

致谢

我们非常感谢Viesturs Simanis、Dan McCollum和Mohan Balasubramanian提供的菌株;Yannick Gachet和Jonathan Millar寻求建议和鼓励;和Vasanti Amin寻求技术援助。本研究得到了威康信托基金(Wellcome Trust)向J.S.H.提供的046707赠款的支持。

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文章来自细胞分子生物学由以下人员提供美国细胞生物学学会