ماد2

يُعدّ بروتين Mad2 (البروتين 2 المُفتقر لتوقف الانقسام الميتوزي) بروتينًا أساسيًا في نقطة تفتيش المغزل . نظام نقطة تفتيش المغزل هو نظام تنظيمي يُقيّد تقدم الانقسام الخلوي خلال مرحلة الانتقال من الطور الاستوائي إلى الطور الانفصالي . تم تحديد جين Mad2 لأول مرة في خميرة Saccharomyces cerevisiae من خلال فحص الجينات التي تُؤدي طفراتها إلى حساسية لسموم الأنيبيبات الدقيقة . ^{[ 1 ]} تم استنساخ نظائر Mad2 البشرية ( MAD2L1 و MAD2L2 ) لأول مرة في بحث عن الحمض النووي التكميلي البشري (cDNA) الذي من شأنه أن يُعالج حساسية سلالة من الخميرة لسموم الأنيبيبات الدقيقة، والتي كانت تفتقر إلى بروتين ربط الحيز الحركي . ^{[ 2 ]} وقد ثبت وجود البروتين في الحيز الحركي غير المرتبط، وأظهرت دراسات تثبيط الأجسام المضادة أنه ضروري لتنفيذ حجب في مرحلة الانتقال من الطور الاستوائي إلى الطور الانفصالي استجابةً لسم الأنيبيبات الدقيقة نوكودازول . ^{[ 2 ]} سمح الاستنساخ اللاحق لنظير Xenopus laevis ، والذي تم تسهيله من خلال مشاركة التسلسل البشري، بتوصيف نقطة التفتيش الانقسامية في مستخلصات البيض. ^{[ 3 ]}

تتميز عملية الانتقال من الطور الاستوائي إلى الطور الانفصالي بانفصال الكروماتيدات الشقيقة . وتُسمى آلية مراقبة دورة الخلية التي تمنع انفصال الكروماتيدات الشقيقة والانتقال إلى الطور الانفصالي بنقطة تفتيش المغزل. وكإجراء وقائي ضد أخطاء انفصال الكروموسومات، تؤخر نقطة تفتيش تجميع المغزل (SAC) الطور الانفصالي حتى ترتبط جميع أزواج الكروماتيدات الشقيقة ثنائياً.

بمجرد ارتباط الأنيبيبات الدقيقة بالجسيمات الحركية، واصطفاف الكروموسومات على الصفيحة الاستوائية، وتحقيق التوجيه الثنائي الصحيح، تُزال آليات إيقاف نقطة تفتيش المغزل. ويتم الدخول في طور الانفصال عن طريق تنشيط APCCdc20. يُعد APCCdc20 إنزيمًا رابطًا لليوبيكويتين-بروتين، حيث يقوم بوسم بروتين السيكورين لتدميره. يؤدي تدمير السيكورين إلى تحرير وتنشيط شريكه البروتيني المرتبط به، وهو السيبريز. يبقى السيبريز المرتبط بالسيكورين مثبطًا؛ ولكن عند زوال التثبيط، يقوم السيبريز المنشط بفصل مركب الكوهيسين الذي يربط الكروماتيدات الشقيقة معًا. ^{[ 5 ]}

بدون Cdc20، لا يمكن تنشيط مُركَّب تعزيز الطور الانفصالي (APC)، وبالتالي لا يبدأ الطور الانفصالي. وقد ثبت أن Mad2 يُثبِّط نشاط مُركَّب تعزيز الطور الانفصالي من خلال تفاعل فيزيائي مباشر ^{[ 6 ]} في مُركَّب ثلاثي مع Cdc20. ^{[ 7 ]} تُحفِّز الكينيتوكورات غير المرتبطة بالأنيبيبات الدقيقة عملية عزل Cdc20 بواسطة Mad2. في الواقع، عند معالجة خلايا الثدييات في الطور الاستوائي بعامل نوكودازول المُزيل لبلمرة المغزل، تتمركز بروتينات Mad2 في الكينيتوكورات لجميع أزواج الكروماتيدات الشقيقة. ^{[ 5 ]}

يستطيع بروتين Mad2 تكوين متعددات، ويتخذ على الأقل شكلين بنيويين . يختلف Mad2 المفتوح عن Mad2 المغلق في موضع الجزء الطرفي الكربوكسيلي المكون من 50 حمضًا أمينيًا . في الشكل المفتوح، يكون هذا الجزء، الذي يُشبه "حزام الأمان"، مُثبتًا بإحكام على الجانب الأيمن من البروتين. عند ارتخائه، يُمكن إعادة تموضع هذا الجزء حول جزيء مُرتبط. أما في الشكل المغلق، فيلتف هذا الجزء حول الجزيء المرتبط ويتفاعل مع منطقة مختلفة من Mad2. تشمل جزيئات Mad2 المرتبطة إما Cdc20 أو Mad1. يرتبط كل من Mad1 وCdc20 بـ Mad2 بنفس الطريقة. يستخدم Mad2 نفس الموقع للارتباط إما بـ Mad1 أو Cdc20 ، وبالتالي، لا يمكنه الارتباط إلا بأحد هذين البروتينين في الوقت نفسه. ^{[ 5 ]}

بما أن الكينيتوكورات غير المرتبطة تُنشئ وتحافظ على نقطة تفتيش الانقسام (SAC)، يتم استقطاب بروتين Mad2 لمنع انفصال الكروماتيدات الشقيقة غير المتراصفة. عند تنشيط عملية نقطة التفتيش/الكبح، يرتبط بروتين Mad2 ببروتين Mad1 لتكوين معقدات Mad2-Mad1 المغلقة. ونظرًا لأن معقد Mad1:Mad2 مستقر، ولأن بروتين Cdc20 وبروتين Mad1 يرتبطان ببروتين Mad2 في نفس موقع الارتباط، فمن غير المرجح أن يُحرر معقد Mad2 المغلق بروتين Mad1 ليرتبط ببروتين Cdc20.

يعتمد نموذجٌ يُفسّر اتخاذ بروتين Mad2 لهيئةٍ قادرةٍ على الارتباط ببروتين Cdc20 على تكوين مُركّب Mad1-Mad2 الأساسي أولًا. في هذا النموذج، يتم استقطاب بروتين Open Mad2 الخارجي إلى قالب Mad1:Mad2. يُعتقد أن تفاعل Mad1:Mad2 هذا يُتيح تغييرًا في الهيئة يسمح لبروتين Open Mad2 المرتبط طرفيًا بالتفاعل مع Cdc20. بعد ذلك، ينفصل مُركّب Cdc20:Mad2، ويُصبح مُركّب Mad1:Mad2 قادرًا على الارتباط ببروتين Mad2 السيتوبلازمي الحر مرةً أخرى. ^{[ 8 ]}

يُعتقد أن معقدات Cdc20:Mad2، بمجرد تكوّنها، قادرة على تضخيم إشارة انتظار الطور الانفصالي عن طريق تحفيز تحويل المزيد من بروتين Mad2 المفتوح في السيتوبلازم وبروتين Cdc20 الحر إلى المزيد من معقدات Cdc20:Mad2 المغلقة. ويمكن أن يُفسر انتشار هذه الإشارة بعيدًا عن معقدات الكينيتوكور كيف يمكن لشغور موقع كينيتوكور صغير واحد أن يُوقف تمامًا الانتقال من الطور الاستوائي إلى الطور الانفصالي. ^{[ 9 ]}

لا يزال هناك الكثير مما يجب شرحه حول إشارات نقطة تفتيش المغزل ومساهمة بروتينات تجميع نقطة تفتيش المغزل الأخرى مثل Bub1 و BubR1 و Bub3 . يمكن لـ BubR1 وBub3 أيضًا تكوين مركبات مع Cdc20، ولكن لم يتضح بعد ما إذا كانت هذه البروتينات تسهل ارتباط Cdc20 بـ Open Mad2. ^{[ 9 ]}

من غير الواضح أيضاً كيف يُثبّط بروتين p31comet نقطة التفتيش ويُعزز انفصال مُركّب Mad2-Cdc20. ويشير دي أنتوني وآخرون، بالاستناد إلى "نموذج Mad2"، إلى أن p31comet يُنافس Open Mad2 على الارتباط بـ Closed Mad2:Mad1. وتجري حالياً اختبارات لتوضيح كيف يُمكن لـ p31comet أن يُثبّط نقطة تفتيش المغزل. ^{[ 10 ]}