SCF-komplekset (forkortelsen består af begyndelsesbogstaverne i kompleksets tre underenheder: S kp1, C ul1, F - boks) er en proteinforbindelse, der spiller en væsentlig rolle i reguleringen af cellecyklussen . I kompleksets struktur isoleres først og fremmest en kerne, der består af tre underenheder: det strukturdannende protein cullin , det katalytiske RING-domæne og adaptorproteinet . Det ubiquitin-konjugerende enzym forbinder til kernen af SCF-komplekset via RING-domænet , som sikrer overførslen af ubiquitin - molekyletpå målproteinet. Gennem adapterdomænet forbindes et substratspecifikt domæne til SCF-komplekset , som sikrer bindingen af målproteinet [1] .
Funktionelt er SCF-komplekset en ubiquitin-ligase og katalyserer den ubiquitin - afhængige proteolyse af målproteiner. Gennem hele cellecyklussen forbliver kernen af SCF-komplekset i en aktiv tilstand [1] [2] , men aktiviteten af hele komplekset er fuldstændigt reguleret af to faktorer: For det første ved at tilknytte det passende substratspecifikke domæne, der genkender og binder målproteiner, og for det andet skal mål af SCF-komplekset i de fleste tilfælde phosphoryleres for at blive genkendt af et substratspecifikt domæne [1] [3] .
SCF-komplekset spiller en vigtig rolle i cellens overgang fra G1-fasen til S -fasen . På dette stadium sørger SCF for ubiquitinering og efterfølgende proteolyse af inhibitorer af cyclinafhængige kinaser [4] , hvilket fører til dannelsen af G 1 /S-Cdk cyclinkinasekomplekser, som igen giver G 1 /S overgangen [3] .
En anden etableret funktion af SCF-komplekset er deltagelse i reguleringen af M-fasen . På dette stadium ubiquitinerer SCF først proteinkinasen Wee1 , hvorved aktiveringen af mitotiske cyclinkinaser M-Cdk letter. For det andet ubiquitinerer SCF Emi1 , en hæmmer af APC-komplekset , hvilket sikrer overgangen af cellen til anafasen af mitose [3] .
I strukturen af SCF-komplekset skelnes der først og fremmest en kerne, som består af tre underenheder: det strukturdannende protein cullin, det katalytiske RING-domæne og adapterproteinet. Det ubiquitin-konjugerende enzym (E2) forbinder til kernen af SCF-komplekset gennem RING-domænet , hvilket sikrer overførslen af ubiquitin - molekylet til målproteinet. Gennem adapterdomænet forbindes et substratspecifikt domæne til SCF-komplekset, som sikrer bindingen af målproteinet [1] .
Forkortelsen SCF er sammensat af begyndelsesbogstaverne i kompleksets tre underenheder: Skp1 (Eng. S-fase kinase-associeret protein 1 - "protein associeret med S-fase 1 kinaser"), Cul1 (Eng. cullin) 1 - "cullin 1") , F-box (engelsk F-box ) [1] .
Baseret på strukturelle forskelle er der mindst tre typer SCF-komplekser: SCF1, SCF2 og SCF3. Serienumre bruges til at betegne den tilsvarende Cullin, som er en del af SCF: Cul1, Cul2 eller Cul3. Derudover er alle tre SCF-komplekser forskellige i adapterdomæner: for SCF1 er dette Skp1; for SCF2 er det EloB/C ( elongin B/C). POZ) kontakter direkte med culin-underenheden Cul3, dvs. den udfører substratet samtidigt -binding og adapter funktioner. Hver SCF-gruppe adskiller sig også i den karakteristiske type af substratspecifikt domæne: for SCF1 er disse proteiner fra F-box- gruppen , for SCF2 proteiner fra BC-box-gruppen, for SCF3, BTB/POZ-domænet ( BTB — bred kompleks/sporvognsspor /bric-a-brac ; POZ - poxvirus zinkfingerprotein - "zinkholdigt fingerlignende poxvirusprotein"). Det eneste fælles element for alle tre typer af SCF er RING-domænet - Rbx1 (eng. RING box protein-1 - "RING box protein 1"), også kaldet Roc1 (eng. regulator af cullins-1 - "regulator" af cullins 1") [5] [6] .
| SCF type | SCF (SCF1) | SCF2/5 | SCF3 | SCF4 | SCF7 |
|---|---|---|---|---|---|
| Cullin | Cul1/Cdc53 | Cul2 eller Cul5 | Cul3 | Cul4 (4A, 4B) | Cul7 |
| RING domæne | Rbx1/Roc1/Hrt1 | Rbx1/Roc1/Hrt1 | Rbx1/Roc1/Hrt1 | Rbx1/Roc1/Hrt1 | Rbx1/Roc1/Hrt1 |
| Adapter domæne | Skp1 | Elongin C, elongin B | BTB/POZ | ? | Skp1 |
| Substratspecifikt domæne | F-boks (Skp2, Cdc4 osv.) | BC-boks (SOCS-boks) | BTB/POZ | ? | Fbox (Fbw29) |
SCF-komplekset tilhører en underklasse af ubiquitinligaseenzymer og katalyserer ubiquitineringsreaktioner - kovalent binding af ubiquitinmolekyler til målproteiner. Samtidig genkendes og spaltes målproteiner markeret som et resultat af ubiquitinering i 26S-proteasomer . Genkendelse af målproteiner giver et substratspecifikt domæne i SCF-komplekset [1] [7] .
På trods af den strukturelle mangfoldighed af SCF-lignende komplekser forbliver rollen for de fleste af dem ukendt. Faktisk er rollen kun blevet etableret for komplekser af SCF1-gruppen (Skp1-Cul1-Rbx1- F-box ) [5] . Desuden er der, selv inden for SCF1-gruppen, omkring 70 forskellige substratspecifikke F-box-domæner, hvis funktioner i de fleste tilfælde også stadig er lidt kendte [2] .
Den vigtigste etablerede funktion af SCF-komplekset er deltagelse i reguleringen af cellecyklussen. Implementeringen af denne funktion er tilvejebragt af de tilsvarende substrat-specifikke domæner af F-box-gruppen: Skp2 (engelsk S-fase kinase-associeret protein 2 - "protein associeret med S-fase 2 kinaser"), Fbw7 ( Engelsk F-box og WD repeat domain-containing 7 - "domain F-box containing WD-repeat 7"), β-TRCP (engelsk beta-transducin repeat containing protein - "a protein containing repeated sections of beta-transducin) ") [2] . Skp2-domænet gør det muligt for SCF-komplekset at kontrollere aktiviteten af følgende cellecyklusregulatorer: cyclin D1 , cyclin E , p130 Rb2 , E2F1, såvel som aktiviteten af en gruppe af inhibitorer af cyclin-afhængige kinaser - p27 kip1 (p27), p21 Waf1/Cip1/Sdi1 (p21), p57 kip2 (p57). Med deltagelse af Fbw7-domænet leveres kontrollen af regulatorer: c-myc , c-jun , cyclin E, Notch . β-TRCP-domænet giver kontrol over to vigtige regulatorer af aktiviteten af mitotiske cyclin-afhængige kinaser, Wee1 -kinase og Cdc25 -phosphatase . Derudover styrer β-TRCP aktiviteten af beta-catenin og Emi1 [2] .
Under interfase regulerer SCF-komplekset aktiviteten af følgende substrater: Cdc25A ; cyclin D1; cyclin E; cyclin-afhængig kinase 2 (Cdk2); DNA-replikationsfaktor - Cdt1 [ en ; p130 protein; inhibitorer af cyclin-afhængige kinaser - p21 , p27 , p57 ; transkriptionsfaktor E2F1 . SCF-komplekset spiller en vigtig rolle i overgangen af cellen fra G1 - fasen til S-fasen. På dette stadium giver SCF Skp2 ubiquitinering og efterfølgende proteolyse af inhibitorer af cyclin-afhængige kinaser [4] . hvilket fører til dannelsen af G1/S - Cdk cyclinkinasekomplekser , som igen giver G1 /S - overgangen. Efter afslutning af overgangen fra G 1 -fasen til S-fasen, ødelægges G 1 /S-cykliner (cyclin E, cyclin D1) med deltagelse af SCF-komplekset [3] .
Den anden vigtige region, hvor funktionerne i SCF-komplekset også implementeres, er M-fasen. På dette stadium ubiquitinerer SCF β-TRCP først Wee1 proteinkinasen og fremmer derved aktiveringen af mitotiske cyclinkinaser M-Cdk. For det andet ubiquitinerer SCF β-TRCP Emi1, en hæmmer af APC-komplekset , hvilket sikrer overgangen af cellen til anafasen af mitose [3] .
Gennem hele cellecyklussen forbliver kernen af SCF-komplekset i en aktiv tilstand [1] [2] , men aktiviteten af hele komplekset er fuldstændigt reguleret af to faktorer: For det første ved tilknytningen af det passende substratspecifikke domæne, der genkender og binder målproteiner, og for det andet skal målene i SCF-komplekset i de fleste tilfælde phosphoryleres for at blive genkendt af det substratspecifikke domæne [1] [3] .
Med hensyn til regulering er det også værd at bemærke interaktionen af SCF-komplekset med en anden regulatorisk cellecyklus ubiquitinligase, anafasestimuleringskomplekset ( APC ).
Begge ubiquitin-ligaser, SCF og APC, kan kontrollere aktiviteten af de samme substrater. For eksempel i fissionsgær er S-fase cyclin (Cig2) kontrolleret af både APC og SCF Pop1/2 [4] . I humane celler observeres en lignende tovejskontrol for Cdc25A-phosphatase. Under G 1 - fasen holdes Cdc25A - aktiviteten i skak af APC Cdh1 - komplekset . Derefter, i S-fasen af cellecyklussen, kontrollerer SCF β-TRCP Cdc25A-aktivitet afhængigt af tilstedeværelsen af DNA- skade [4] [8] .
Et andet træk ved SCF og APC er den indbyrdes afhængige regulering af aktiviteten af begge ubiquitin-ligaser. Under G 1 -fasen deltager APC Cdh1- komplekset i ubiquitinering af den substratgenkendende underenhed Skp2 og hæmmer derved aktiviteten af SCF-komplekset. Yderligere, under overgangen af cellen fra G 1 -fasen til S-fasen, giver det aktiverede SCF Skp2- kompleks ubiquitinering og efterfølgende proteolyse af inhibitorer af cyclin-afhængige kinaser, hvilket fører til dannelsen af G 1 /S-Cdk cyclinkinase komplekser (for eksempel cyclin A-Cdk2). Aktiverede G 1 /S-Cdk cyclinkinaser phosphorylerer Cdh1-underenheden og deaktiverer således APC-komplekset. Endelig, i den tidlige M-fase af SCF initierer β-TRCP proteolyse af Emi1, en inhibitor af Cdc20-underenheden, som er en del af APC Cdc20-komplekset . Fjernelse af Emi1-hæmmeren sikrer aktivering af APC-komplekset [9] .
| cellecyklus | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Faser |
| ||||||||||
| Regulatorer |
| ||||||||||