Complejo SCF
(a) El SCF contiene tres subunidades centrales: la proteína RING Rbx1, la cullina Cul1 y Skp1. Rbx1 se une al conjugado E2-ubiquitina. La proteína diana se une a una proteína F-box que está unida al núcleo de la enzima a través de interacciones con la subunidad Skp1. Después de la unión de una proteína diana a la proteína F-box, la ubiquitina se transfiere desde E2 y se une a través de un enlace peptídico a una cadena lateral de lisina en la proteína diana. (b) Estructura modelo compuesta para el SCF humano derivada de las estructuras de rayos X del complejo humano Rbx1–Cul1–Skp1–Skp2 y la enzima E2 Ubc7. La proteína diana (no se muestra aquí) interactúa con la proteína F-box Skp2, que de ese modo posiciona el sustrato para la ubiquitinación por la enzima E2. La ubiquitina no se muestra en este modelo, pero al comienzo de la reacción estaría unida a la enzima E2 en la cisteína del sitio activo que se muestra en azul. (Adaptado de Zheng, N. et al.: Nature 2002, 416:703–709.) (PDB 1fbv, 1ldk, 1fqr)

El complejo que contiene Skp, Cullin y F-box (o complejo SCF ) es un complejo de ubiquitina ligasa E3 multiproteico que cataliza la ubiquitinación de proteínas destinadas a la degradación proteasomal 26S . [1] Junto con el complejo promotor de anafase , [2] el SCF tiene papeles importantes en la ubiquitinación de proteínas involucradas en el ciclo celular. El complejo SCF también marca varias otras proteínas celulares para su destrucción. [3]

Componentes principales

El SCF contiene una proteína F-box variable y tres subunidades centrales:

  • Proteína F-box (FBP): la FBP contribuye a la especificidad del sustrato del complejo SCF al agregarse primero a las proteínas diana independientemente del complejo. Cada FBP (por ejemplo, Skp2) puede reconocer varios sustratos diferentes de una manera que depende de modificaciones postraduccionales como la fosforilación o la glicosilación. Luego, la FBP se une a Skp1 del complejo SCF utilizando un motivo F-box, lo que acerca la proteína diana a la enzima conjugadora de ubiquitina E2 funcional. La FBP también es esencial para regular la actividad de SCF durante el curso del ciclo celular. Se cree que los niveles de SCF permanecen constantes durante todo el ciclo celular. En cambio, la afinidad de la FBP por los sustratos proteicos se regula a través de la fosforilación de las proteínas diana mediada por ciclina-CDK. [4]
  • Skp1 – Skp1 es una proteína adaptadora que es esencial para el reconocimiento y la unión de las proteínas F-box.
  • Cullin ( CUL1 ): Cullin forma el andamiaje estructural principal del complejo SCF y une el dominio skp1 al dominio Rbx1. Diferentes combinaciones de Cullin y FBP pueden generar alrededor de cien tipos de ligasas de ubiquitina E3 que se dirigen a diferentes sustratos. [5]
  • RBX1 – Rbx1 contiene un pequeño dominio de dedo RING (Really Interesting New Gene) que se une al zinc, al que se une la enzima conjugadora de ubiquitina E2. Este evento de unión permite la transferencia de ubiquitina desde E2 a un residuo de lisina en la proteína objetivo.

Descubrimiento

La primera pista que condujo al descubrimiento del complejo SCF provino de los análisis genéticos de Saccharomyces cerevisiae , también conocida como levadura en ciernes. Los mutantes del ciclo de división celular (Cdc) sensibles a la temperatura, como Cdc4, Cdc34 y Cdc53 [6], se detuvieron en G1 con ADN no replicado y múltiples yemas alargadas. [7] El fenotipo se atribuyó a una falla en la degradación de Sic1, un inhibidor de los complejos de ciclina S-CDK. [6] Estos hallazgos indicaron que la proteólisis es importante en la transición G1/S.

A continuación, los estudios bioquímicos revelaron que Cdc34 es una enzima E2 que interactúa físicamente con un complejo de ubiquitina ligasa E3 que contiene Skp1, Cdc4 y varias otras proteínas. [6] Se descubrió que los socios de unión conocidos de Skp1 (específicamente Skp2, Ciclina F y Cdc4) comparten un motivo de aproximadamente 40 residuos que se denominó motivo F-box. La hipótesis F-box [8] que siguió a estos descubrimientos propuso que las proteínas F-box reclutan sustratos seleccionados para la degradación y que Skp1 vincula la proteína F-box al complejo de ubiquitinación central.

Estudios genéticos posteriores en Caenorhabditis elegans contribuyeron más tarde a la elucidación de otros componentes del complejo SCF. [8]

Regulación del ciclo celular

El ciclo celular eucariota [9] se regula a través de la síntesis, degradación, interacciones de unión y modificaciones postraduccionales de proteínas reguladoras. De estas proteínas reguladoras, dos ligasas de ubiquitina son cruciales para la progresión a través de los puntos de control del ciclo celular. El complejo promotor de anafase (APC) controla la transición de metafase a anafase, mientras que el complejo SCF controla las transiciones G1/S y G2/M. En concreto, se ha demostrado que el SCF regula la división de centriolos desde la telofase tardía hasta la transición G1/S. [1]

La actividad del SCF está regulada en gran medida por modificaciones postraduccionales. Por ejemplo, la degradación autocatalítica de las FBP mediada por ubiquitina es un mecanismo de disminución de la actividad del SCF.

Los sustratos del ciclo celular bien caracterizados de los complejos SCF incluyen:

  • Proteínas de la familia de las ciclinas: Ciclina D, Ciclina E [2]
  • Reguladores transcripcionales: Myc, E2f1, p130 [2]
  • Inhibidores de la quinasa dependiente de ciclina (CKI): p27 Kip1 , p21, Wee1 [2]
  • Proteínas centriolas: Cep250, Ninein [1]

Hay aproximadamente setenta FBP humanas, varias de las cuales están involucradas en el control del ciclo celular como un componente de los complejos SCF. [10]

Skp2 es una FBP que se une a CKI como p27 Kip1 y p21. [11] Skp2 se une a p27 Kip1 solo cuando se cumplen dos condiciones: p27 Kip1 es fosforilado por E/A/CKD2 y se une a Cks1. Como consecuencia de la unión de Skp2, p27 Kip1 es ubiquitinado y se dirige a la degradación en G1 tardío y S temprano. [4] SCF-Skp2 también se dirige a p130 para la degradación de una manera dependiente de la fosforilación.

La proteína que contiene repeticiones de beta-transducina (βTRCP) es una FBP que se dirige a emi1 (un inhibidor de APC/C-Cdh1) y wee1 para su degradación durante la mitosis temprana. [2] βTRCP reconoce estos sustratos después de que son fosforilados por la quinasa tipo Polo 1 o la ciclina B-CDK1.

Fbw7, que es el homólogo humano de cdc4 en levadura, es un FBP que se dirige a la ciclina E, Myc, Notch y c-Jun para su degradación. [4] Fbw7 es estable durante todo el ciclo celular [12] y se localiza en el núcleo debido a la presencia de una secuencia de localización nuclear (NLS). [13] SCF-Fbw7 se dirige a Sic1 (cuando al menos seis de los nueve sitios posibles están fosforilados) y a Swi5 para su degradación. [14] Dado que Sic1 normalmente previene la entrada prematura a la fase S al inhibir la ciclina B-CDK1, dirigirse a Sic1 para su degradación promueve la entrada a la fase S. Se sabe que Fbw7 es un gen supresor de tumores haploinsuficiente implicado en varios carcinomas esporádicos, para los cuales un alelo mutante es suficiente para alterar el fenotipo de tipo salvaje. [15]

Fbxo4 es otro supresor tumoral FBP que se ha relacionado con carcinomas humanos. SCF-fbxo4 desempeña un papel en el control del ciclo celular al dirigirse a la ciclina D1 para su degradación. [4]

La ciclina F es una FBP que está asociada con la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la demencia frontotemporal (DFT). [16] [17] Las mutaciones que previenen la fosforilación de la ciclina F alteran la actividad de SCF-ciclina F, lo que probablemente afecta los procesos posteriores pertinentes a la degeneración neuronal en la ELA y la DFT. [17] Normalmente, la ciclina F se dirige a E2f1 para su degradación.

Cáncer

Recientemente, los complejos SCF se han convertido en un objetivo anticancerígeno atractivo debido a su regulación positiva en algunos cánceres humanos y sus sitios activos bioquímicamente distintos. [18] Aunque muchas de las FBP mencionadas anteriormente se han implicado en el cáncer, la citotoxicidad ha sido un factor limitante del desarrollo de fármacos. [19]

Los oligonucleótidos antisentido y los ARNi dirigidos contra Skp2 se encuentran en la fase de desarrollo de fármacos. Estudios preliminares han demostrado que la regulación negativa de Skp2 puede inhibir el crecimiento de melanomas, células de cáncer de pulmón, células de cáncer oral y células de glioblastoma . [19]

Se ha demostrado que los ARNi dirigidos a βTRCP sensibilizan las células de cáncer de mama y de cáncer de cuello uterino a las quimioterapias existentes. [19]

Señalización de hormonas vegetales

La hormona vegetal auxina se une a Tir1 (Transport Inhibitor Response 1). Tir1 es una proteína F-box de señalización de auxina (AFB) que actúa como un receptor de auxina. La Tir1 unida a auxina estimula la unión de SCF-Tir1 al represor AUX/IAA. La degradación posterior del represor da como resultado la activación de los genes AUX/IAA (es decir, sensibles a la auxina). [20]

La hormona vegetal Jasmonate se une a Coi1, un FBP. SCF-Coi1 luego se une al factor de transcripción JAZ y lo dirige para su degradación. La degradación del factor de transcripción JAZ permite la transcripción de los genes que responden al jasmonato. [21]

Referencias

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