【文献精选——文献精读】Mitochondrial ROS drive cell cycle progression(线粒体ROS驱动细胞周期进程)
作为线粒体呼吸的副产物,活性氧(reactive oxygen species, ROS)也作为信号分子影响多种细胞过程。之前的研究表明,低水平的ROS对细胞增殖有刺激作用。现在,Kirova等人提供了关于ROS信号如何通过与细胞周期蛋白依赖性激酶2 (CDK2)的相互作用整合到细胞周期控制中的新机制见解。
作者发现在野生型细胞中,ROS浓度从G1期持续增加到S期和G2期。然后,他们确定线粒体是ROS产生增加的主要来源,并假设这可能是由于细胞分裂前线粒体的增加。通过干扰线粒体代谢来降低ROS水平导致S期延长导致DNA复制减少和增殖减慢。这促使作者将CDK2 (DNA复制起始的介质)作为潜在的ROS靶点进行研究。
事实上,研究发现CDK2受线粒体ROS介导的氧化直接调节,而线粒体ROS介导的氧化靶向CDK2特异性的保守半胱氨酸,从而破坏与调节性CDK相关磷酸酶(KAP)的结合。这一过程稳定了CDK2 T环的磷酸化,从而允许CDK2的完全激活,从而在细胞周期中进展。本研究促进了我们对波动的ROS水平如何从线粒体代谢反馈到细胞增殖的理解,并提出了一些有趣的问题,即ROS是否在微调细胞周期控制中发挥额外作用。
作者发表文章:A ROS-dependent mechanism promotes CDK2 phosphorylation to drive progression through S phase(ROS依赖机制促进CDK2磷酸化驱动S期进展)
适当浓度的活性氧(ROS)促进细胞培养、干细胞和生物模型中的细胞增殖。然而,ROS信号如何与细胞周期进展协调并在分子水平上整合到细胞周期控制机制中的谜团仍未解开。在这里,我们报道了靶向细胞周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)的人细胞系在细胞周期中线粒体ROS水平的增加。对ROS产生的化学和代谢干扰降低了CDK2上的T环磷酸化,阻碍了其充分活化,从而有效的抑制DNA复制。ROS通过T环附近保守的半胱氨酸残基的氧化来调节CDK2活性,这阻止了T环磷酸酶KAP的结合。总之,我们的数据揭示了线粒体代谢如何通过ROS与DNA复制和细胞周期进展相结合,从而证明了KAP对CDKs的活性如何被细胞周期调节。