Wee1

يُعدّ Wee1 كينازًا نوويًا ينتمي إلى عائلة كينازات البروتين Ser/Thr في خميرة الانشطار Schizosaccharomyces pombe ( S. pombe ). تبلغ الكتلة الجزيئية لـ Wee1 96 كيلو دالتون ، وهو منظم رئيسي لتقدم دورة الخلية . ^{[ 1 ]} 

يؤثر على حجم الخلية عن طريق تثبيط دخولها في الانقسام المتساوي ، من خلال تثبيط Cdk1 . يوجد لـ Wee1 نظائر في العديد من الكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك الثدييات.

يُعدّ تنظيم حجم الخلية أمرًا بالغ الأهمية لضمان وظائفها. فإلى جانب العوامل البيئية كالمغذيات وعوامل النمو والعبء الوظيفي، يُنظّم حجم الخلية أيضًا من خلال نقطة تفتيش خاصة بحجم الخلية.

يُعدّ Wee1 أحد مكونات نقطة التفتيش هذه. وهو عبارة عن كيناز يُحدد توقيت بدء الانقسام المتساوي، وبالتالي يؤثر على حجم الخلايا البنت. يؤدي فقدان وظيفة Wee1 إلى إنتاج خلايا بنت أصغر من الحجم الطبيعي، لأن انقسام الخلية يحدث قبل الأوان.

اسمها مشتق من كلمة "wee" في اللهجة الاسكتلندية ، والتي تعني صغير - وكان مكتشفها بول نيرس يعمل في جامعة إدنبرة في اسكتلندا وقت اكتشافها. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يُنسب اكتشاف جين Wee1 إلى بول نيرس، الذي حدده لأول مرة في خميرة الانشطار (Schizosaccharomyces pombe) عام 1978. في تجاربه الأولية، أثبت نيرس أن Wee1 مُثبِّط للانقسام الخلوي، حيث كان نشاط Wee1+ حاسمًا في منع الانقسام الخلوي المبكر في خلايا الخميرة Cdc25+ (محفز الانقسام الخلوي)، كما أن زيادة تعبير Wee1+ قد تُؤخر تقدم دورة الخلية حتى تنمو الخلايا وتصبح أكبر حجمًا. ^{[ 4 ]} بناءً على هذه البيانات، قام نيرس، بالتعاون مع بيير ثورياو، بتحليل اثنين وخمسين طفرة من Wee أثناء الانقسام الخلوي - وكانت تلك التي تفتقر إلى Wee1 أصغر حجمًا نسبيًا؛ وقد قادهم تحليلهم إلى نموذج (ثبتت صحته لاحقًا) حيث يُعد Wee1 مُثبِّطًا لـ Cdc2 يعتمد على الجرعة، والذي يُعد نشاطه ضروريًا لدخول الخلية في طور الانقسام الخلوي (M). ^{[ 5 ] [ 3 ]} نتيجةً لهذه الاكتشافات ومساهماتها في فهمنا لآلية تنظيم دورة الخلية، فاز نيرس بجائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2001 (بالاشتراك مع لي هارتويل وتيم هانت). ^{[ 6 ]}

Wee1 is part of a family of three serine/threonine protein kinases, consisting of Wee1 (also known as WEE1A), PKMYT1, and Wee2 (WEE1B).^[7] These three kinases have similar sequences in their respective kinase domains, but exhibit differences in their localization, regulation, and activation patterns. PKMYT1 is the only one of the three that is not typically found in the nucleus, but rather, is associated with the membranes of the endoplasmic reticulum and golgi apparatus.^[8] And while Wee1 and PKMYT1 both play critical roles in regulating entry into mitosis (i.e. working together to inhibit Cdk1 as it moves in / out of the cell nucleus), WEE1B was first discovered in Xenopus oocytes and is most active at the metaphase II exit point of meiosis prior to fertilization.^[7][9] Additionally, WEE1B is not as well-researched in the field of oncology as compared to its family members (both of which have better understood roles in cancer development), as there does not seem to be much evidence supporting WEE1B's role in tumorigenesis.

Wee1 inhibits Cdk1 by phosphorylating it on two different sites, Tyr15 and Thr14.^[10] Cdk1 is crucial for the cyclin-dependent passage of the various cell cycle checkpoints. At least three checkpoints exist for which the inhibition of Cdk1 by Wee1 is important:

• G2/M checkpoint: Wee1 phosphorylates the amino acids Tyr15 and Thr14 of Cdk1, which keeps the kinase activity of Cdk1 low and prevents entry into mitosis; in S. pombe further cell growth can occur. Wee1 mediated inactivation of Cdk1 has been shown to be ultrasensitive as a result of substrate competition.^[11] During mitotic entry the activity of Wee1 is decreased by several regulators and thus Cdk1 activity is increased. In S. pombe, Pom1, a protein kinase, localizes to the cell poles. This activates a pathway in which Cdr2 inhibits Wee1 through Cdr1. Cdk1 itself negatively regulates Wee1 by phosphorylation, which leads to a positive feedback loop. The decreased Wee1 activity alone is not sufficient for mitotic entry: Synthesis of cyclins and an activating phosphorylation by a Cdk activating kinase (CAK) are also required.^[12]
• Cell size checkpoint: There is evidence for the existence of a cell size checkpoint, which prevents small cells from entering mitosis. Wee1 plays a role in this checkpoint by coordinating cell size and cell cycle progression.^[13]
• DNA damage checkpoint: This checkpoint also controls the G2/M transition. In S. pombe this checkpoint delays the mitosis entry of cells with DNA damage (for example induced by gamma radiation). The lengthening of the G2 phase depends on Wee1; wee1 mutants have no prolonged G2 phase after gamma irradiation.^[14]

Epigenetic function of Wee1 kinase has also been reported. Wee1 was shown to phosphorylate histone H2B at tyrosine 37 residue which regulated global expression of histones.^[15][16]

The WEE1 gene has two known homologues in humans, WEE1 (also known as WEE1A) and WEE2 (WEE1B). The corresponding proteins are Wee1-like protein kinase and Wee1-like protein kinase 2 which act on the human Cdk1 homologue Cdk1.

The homologue to Wee1 in budding yeast Saccharomyces cerevisiae is called Swe1.

In S. pombe, Wee1 is phosphorylatedCdk1 and cyclin B make up the maturation promoting factor (MPF) which promotes the entry into mitosis. It is inactivated by phosphorylation through Wee1 and activated by the phosphatase Cdc25C. Cdc25C in turn is activated by Polo kinase and inactivated by Chk1.^[13] Thus in S. pombe Wee1 regulation is mainly under the control of phosphorylation through the polarity kinase, Pom1's, pathway including Cdr2 and Cdr1.^{[17][18][19][20]}

At the G2/M transition, Cdk1 is activated by Cdc25 through dephosphorylation of Tyr15. At the same time, Wee1 is inactivated through phosphorylation at its C-terminal catalytic domain by Nim1/Cdr1.^[19] Also, the active MPF will promote its own activity by activating Cdc25 and inactivating Wee1, creating a positive feedback loop, though this is not yet understood in detail.^[13]

تنظم حقيقيات النوى العليا بروتين Wee1 عبر الفسفرة والتحلل. في حقيقيات النوى العليا ، يحدث تعطيل Wee1 عن طريق كليهما . ^{[ 21 ]} يُعد المركب البروتيني ^{[ nb 1 ]} SCF ^β-TrCP1/2 إنزيم E3 ubiquitin ligase الذي يعمل في إضافة اليوبيكويتين إلى Wee1A . تقوم كينازات الطور M، كيناز Polo-like (Plk1) وCdc2، بفسفرة اثنين من بقايا السيرين في Wee1A، والتي يتعرف عليها SCF ^β-TrCP1/2 . ^{[ 22 ]}

في الخميرة S. cerevisiae ، يتم فسفرة الكيناز المعتمد على السيكلين Cdc28 (المماثل لـ Cdk1) بواسطة Swe1 (المماثل لـ Wee1) وإزالة الفسفرة منه بواسطة Mih1 (المماثل لـ Cdc25). يُحدد Hsl1، وهو المماثل لـ Nim1/Cdr1 في S. cerevisiae  ، موقع Swe1 في عنق البرعم ، وذلك بالاشتراك مع الكينازات المرتبطة به Gin4 وKcc4 . تقوم كينازات Cla4 وCdc5 (المماثل لكيناز بولو) المرتبطة بعنق البرعم بفسفرة Swe1 في مراحل مختلفة من دورة الخلية. كما يتم فسفرة Swe1 بواسطة Clb2-Cdc28، والذي يعمل كآلية تعرف لمزيد من الفسفرة بواسطة Cdc5.

يخضع بروتين Swe1 في الخميرة S.  cerevisiae أيضاً للتنظيم عن طريق التحلل. يُفرط فسفرة Swe1 بواسطة Clb2-Cdc28 وCdc5، مما قد يكون إشارةً لعملية اليوبيكويتين والتحلل بواسطة مركب SCF E3 ubiquitin ligase كما هو الحال في حقيقيات النوى العليا. ^{[ 23 ]}

يُنظّم عامل تحفيز الانقسام الخلوي (MPF) أيضًا موت الخلايا المبرمج الناتج عن تلف الحمض النووي . ويؤدي تثبيط MPF بواسطة WEE1 إلى انقسام خلوي غير طبيعي، وبالتالي مقاومة موت الخلايا المبرمج الناتج عن تلف الحمض النووي. كما يُثبّط العامل الشبيه بكروپيل 2 (KLF2) العامل WEE1 البشري، مما يزيد من حساسية الخلايا السرطانية لموت الخلايا المبرمج الناتج عن تلف الحمض النووي. ^{[ 24 ]} 

يعمل بروتين Wee1 كمثبط للانقسام الخلوي يعتمد على الجرعة . ^{[ 35 ]} وبالتالي، تتناسب كمية بروتين Wee1 مع حجم الخلايا:

تنقسم خميرة الانشطار الطافرة wee1 ، والتي تُسمى أيضًا wee1− ^، بحجم خلية أصغر بكثير من الخلايا الطبيعية. ولأن Wee1 يمنع بدء الانقسام المتساوي، فإن غيابه يؤدي إلى انقسام مبكر وحجم خلية أصغر من الطبيعي. في المقابل، عند زيادة التعبير عن Wee1، يتأخر الانقسام المتساوي وتنمو الخلايا إلى حجم كبير قبل الانقسام.

• بروتين كيناز شبيه بـ Wee1
• دورة الخلية

• Drosophilawee - The Interactive Fly