CIP / KIP - CIP/KIP
A família CIP / KIP (proteína que interage com CDK / proteína inibidora de quinase) é uma das duas famílias (CIP / KIP e INK4 ) de inibidores da quinase dependente de ciclina ( CDK ) de mamíferos ( CKIs ) envolvidos na regulação do ciclo celular. A família CIP / KIP é composta por três proteínas: p21 cip1 / waf1 , P27 kip1 , p57 kip2. Essas proteínas compartilham homologia de sequência no domínio N-terminal, o que permite que elas se liguem à ciclina e ao CDK . A sua atividade envolve principalmente a ligação e inibição de G1 / S- e S-Cdks; no entanto, eles também demonstraram desempenhar um papel importante na ativação dos G1-CDKs CDK4 e CDK6 . Além disso, um trabalho mais recente mostrou que os membros da família CIP / KIP têm uma série de papéis independentes de CDK envolvendo a regulação da transcrição , apoptose e o citoesqueleto .
Papel na progressão do ciclo celular
As proteínas da família CIP / KIP se ligam a uma ampla gama de complexos de ciclina-CDK de fase G1 / S e S, incluindo complexos de ciclina D-CDK4,6 e ciclina E-, A-CDK2. Tradicionalmente, presumia-se que as proteínas CIP / KIP desempenhavam um papel na inibição de todos esses complexos; no entanto, foi descoberto posteriormente que as proteínas CIP / KIP, embora inibam a atividade de CDK2 , também podem ativar a atividade da ciclina D-CDK4,6, facilitando a ligação estável entre a ciclina D e CDK4,6.
regulação da ciclina-CDK2
A estrutura cristalina de p27 em um complexo com ciclina A-CDK2 foi publicada em 1996. A estrutura mostra que p27 interage com ciclina A e CDK2. Além disso, o p27 imita o ATP e se insere no local de ligação do ATP, evitando assim a ligação do ATP. Esse mecanismo bloqueia qualquer atividade da quinase e evita a hiperfosforilação a jusante de Rb, que permite a liberação do fator de transcrição E2F e a transcrição de genes relacionados ao ciclo celular.
regulação do ciclinD-CDK4,6
Cyclin D tem baixa afinidade para seu CDK. Portanto, foi hipotetizado que proteínas adicionais eram necessárias para permitir um complexo de ciclina D-CDK4,6 estável. Evidências crescentes têm mostrado que as proteínas CIP / KIP estão envolvidas nessa estabilização. A primeira evidência disso veio da observação de que o p27 freqüentemente imunoprecipita com complexos de ciclina D-CDK4 ativos. Além disso, fibroblastos embrionários de camundongo deficientes para p21 e p27 tinham níveis mais baixos de ciclina D1 e os complexos de ciclina D-CDK imunoprecipitados não tinham atividade quinase. Esses efeitos foram resgatados com a reintrodução de p21 e p27, mas não com a reintrodução da ciclina D1, sugerindo que as proteínas CIP / KIP são cruciais para a atividade da ciclina D-CDK. A evidência in vitro mostrou que a ligação da ciclina D-CDK de CIP / KIP não se restringe a p21 e p27 e também pode ser realizada por p57.
Modelo de regulamento CIP / KIP G1-S
O papel divergente das proteínas CIP / KIP com base no fato de estarem ligadas a CDK2 ou CDK4,6 levou a um modelo em que as proteínas CIP / KIP se ligam e inativam complexos CDK2 no início de G1; no entanto, após a produção da ciclina D, as proteínas CIP / KIP são removidas e redirecionadas para a estabilização da ciclina D-CDK. Esse sequestro então libera a Ciclina A-, E-CDK2 para hiperfosforilar Rb e promover a progressão do ciclo celular. Este modelo é apoiado pela descoberta de que a expressão de CDK4 de tipo selvagem ou cataliticamente inativo pode sequestrar proteínas CIP / KIP resultando na ativação de ciclina E-CDK2. Este achado sugere que a capacidade dos complexos ciclinD-CDK de sequestrar proteínas CIP / KIP predomina sua atividade inibitória de CDK2.
Funções fora da progressão do ciclo celular
Apoptose
Demonstrou-se que as proteínas CIP / KIP regulam a apoptose por meio de uma variedade de mecanismos. A clivagem de p21 e p27 são conhecidos por promover a apoptose através da ativação da ativação de CDK2. O p57 também demonstrou inibir a apoptose, uma vez que camundongos p57 nulos apresentam uma gama de defeitos de desenvolvimento, incluindo fenda palatina e uma gama de anormalidades intestinais associadas ao aumento da apoptose.
As proteínas CIP / KIP também demonstraram regular a apoptose por meio de mecanismos independentes de CDK. O p57 pode se ligar a JNK1 / SAPK , uma quinase relacionada ao estresse, e bloquear sua atividade, protegendo contra a apoptose regulada por JNK1.
Transcrição
As proteínas CIP / KIP podem regular a transcrição indiretamente por meio da estabilização da ciclinD-CDK e da desinibição dos complexos ciclina-CDK2 que são cruciais para a fosforilação de Rb e liberação do fator de transcrição E2F. As proteínas CIP / KIP também demonstraram se ligar diretamente a fatores de transcrição. Por exemplo. Foi demonstrado que o p27 se liga e estabiliza a diferenciação de promoção da Neurogenina-2 das células progenitoras neurais.
Citoesqueleto
As proteínas CIP / KIP já demonstraram inibir a sinalização de Rho / ROCK / LIMK / Cofilina . Além disso, os fibroblastos deficientes para p27 têm motilidade reduzida. Os fibroblastos com deficiência de p27 também apresentam níveis aumentados de fibras de estresse e aderências focais. O papel das proteínas CIP / KIP na motilidade também se tornou particularmente interessante no câncer, onde a desregulação de p27 pode resultar em proliferação aumentada e motilidade aumentada, o que pode contribuir para cânceres mais invasivos.
Papel no câncer e na doença
Como inibidores da quinase dependente da ciclina, as proteínas CIP / KIP têm sido classicamente vistas como supressoras de tumor ; no entanto, o papel exato das proteínas CIP / KIP na progressão do câncer tem sido difícil de avaliar porque uma perda completa da função CIP / KIP não foi observada em nenhum câncer. No entanto, o p27 de baixa expressão foi observado em uma ampla variedade de tumores e está associado ao aumento da agressão do tumor. Além disso, camundongos p27 null desenvolvem espontaneamente tumores na glândula pituitária e são mais suscetíveis a carcinógenos químicos ou irradiação. Em particular, acredita-se que não apenas a expressão de p27, mas também a localização subcelular de p27 desempenhe um papel importante na tumorigênese. A localização citoplasmática elevada de p27 foi observada em vários tipos de câncer e foi associada a um mau prognóstico. Esta localização errônea poderia explicar potencialmente como o p27 pode promover simultaneamente a progressão do ciclo celular e o aumento da motilidade em cânceres. Um modelo semelhante também pode ser igualmente verdadeiro para outras proteínas CIP / KIP.