Loco1

Mad1 es una proteína no esencial que en levaduras tiene una función en el punto de control del ensamblaje del huso (SAC). ^{[ 1 ]} Este punto de control monitorea la unión de los cromosomas a los microtúbulos del huso e impide que las células inicien la anafase hasta que el huso esté formado. El nombre Mad se refiere a la observación de que las células mutantes son deficientes en la detención mitótica (MAD) durante la despolimerización de los microtúbulos. Mad1 recluta al inhibidor de la anafase Mad2 a los cinetocoros no unidos y es esencial para la formación del complejo Mad2- Cdc20 in vivo, pero no in vitro . In vivo , Mad1 actúa como un inhibidor competitivo del complejo Mad2-Cdc20. ^{[ 2 ]} Mad1 es fosforilada por Mps1, lo que luego conduce, junto con otras actividades, a la formación del complejo del punto de control mitótico (MCC). De esta manera, inhibe la actividad del complejo promotor de la anafase/ciclosoma (APC/C). Los homólogos de Mad1 están conservados en eucariotas desde levaduras hasta mamíferos.

A principios de los 90, se identificaron genes de levadura cuyas mutaciones resultaban en un defecto en la detención mitótica en respuesta al desensamblaje de los microtúbulos (genes deficientes en detención mitótica - genes MAD). Estas células no mostraron detención mitótica en presencia de inhibidores de la polimerización de microtúbulos y, por lo tanto, no pudieron retrasar la división celular. ^{[ 1 ]} Los genes identificados incluyeron los genes MAD1 , MAD2 y MAD3 . Estos genes están conservados en todos los eucariotas y participan en una vía que se activa en la prometafase para prevenir la separación prematura de las cromátidas hermanas y constituyen el llamado punto de control del ensamblaje del huso (SAC). Este punto de control monitorea el estado de unión de los cromosomas al huso mitótico e inhibe la transición de metafase a anafase al prevenir la activación del complejo promotor de la anafase /ciclosoma (APC/C) y, por lo tanto, la degradación de los reguladores del ciclo celular . ^{[ 3 ]} Mad1 en esta vía se acumula en los cinetocoros no unidos y actúa como un sensor de cinetocoros no unidos en esta maquinaria.

Las células eucariotas muestran una detención mitótica en presencia de inhibidores de la polimerización de microtúbulos. Un punto de control del ensamblaje del huso monitoriza el estado del huso y vincula la transición metafase-anafase con la correcta unión bipolar de todos los cinetocoros al huso mitótico. El punto de control del ensamblaje del huso inhibe la actividad del complejo promotor de la anafase al impedir la degradación de los efectores posteriores, que de otro modo conducirían al inicio de la anafase y a la salida de la mitosis. La depleción de Mad1 conduce a la pérdida de la función del SAC . Mad1 se localiza predominantemente en los cinetocoros no unidos y desencadena la detención mitótica en caso de un solo cinetocoro no unido. Mad1 recluta al componente importante del SAC, Mad2 , a los cinetocoros no unidos e induce la amplificación de la señal de detención mitótica. Existe una reserva de Mad2 citoplasmático libre en su conformación abierta inactiva llamada o-MAD2. Cuando se une a Mad1, Mad2 adopta una conformación activa llamada cerrada (c-Mad2) y forma un heterotetrámero de dos unidades Mad1 y dos unidades c-Mad2. El heterotetrámero de Mad1–c-Mad2 es muy estable y funciona como un receptor catalítico para o-Mad2 citoplasmático libre. El o-Mad2 libre se une a este receptor y cambia su conformación a la forma cerrada activa. Este segundo c-MAD2 se transfiere a Cdc20 mediante un mecanismo aún desconocido y forma el complejo Cdc20–c-Mad2. Este complejo es un componente esencial del complejo de control mitótico (MCC). El MCC se une e inhibe APC /C y, por lo tanto, detiene la progresión a través de la mitosis. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Hay dos quinasas de punto de control río arriba implicadas en la regulación de la función de Mad1 a través de la fosforilación . ^{[ 5 ]} Mps1 fosforila Mad1 tanto in vitro como in vivo y se cree que regula la localización de Mad1 y Mad2 en los cinetocoros y su dinámica de interacción. BUB1 es la otra quinasa que recluta a Mad1 a los cinetocoros y lo activa si un cinetocoro no está unido. ^{[ 3 ]} Si un cinetocoro está unido al huso, el inhibidor del SAC p31 ^comet inhibe el reordenamiento conformacional de Mad2 mediado por Mad1 y evita que Mad2 se una a Cdc20. ^{[ 3 ]}

Mediante métodos bioquímicos se predijo que Mad1 codificaba una proteína de 90 kD, 718 residuos, ^{[ 6 ]} de hélice enrollada con una forma de varilla característica ^{[ 1 ]} en 1995. Pronto se obtuvieron estructuras cristalinas. Luego, en 2002, se publicó la estructura cristalina de Mad1 humana en complejo con Mad2 humana formando un tetrámero. Debido a limitaciones experimentales, la estructura solo muestra los residuos 484-584 de Mad1. Los monómeros alargados de Mad1 se mantienen firmemente unidos por una hélice enrollada paralela que involucra las hélices alfa N-terminales. Las cadenas de Mad1 apuntan lejos de la hélice enrollada hacia sus ligandos Mad2 formando dos subcomplejos con Mad2. El segmento entre las hélices alfa 1 y 2 contiene el dominio de unión de Mad2. La primera parte de este dominio de unión es flexible y adopta diferentes conformaciones dando lugar a un complejo asimétrico. En su trabajo, empleando estudios termodinámicos, Sironi et al. ^{[ 2 ]} muestran que Mad1 funciona de tal manera que ralentiza la velocidad de formación del complejo Mad2- Cdc20 y, por lo tanto, actúa como un inhibidor competitivo in vivo . Además, los autores sugieren que los sitios de unión de Mad1-Mad2 están enterrados dentro de la estructura, lo que podría hacer que los sitios de unión sean inaccesibles para la unión de Cdc20. La unión de Mad1-Mad2 es inusual, ya que el extremo C-terminal de Mad2 se pliega sobre Mad1. Por lo tanto, los autores concluyen que un complejo Mad1-Mad2 no perturbado no liberará Mad2, lo que requiere un mecanismo de cambio conformacional novedoso y hasta ahora poco comprendido. ^{[ 2 ]}

Las discrepancias en el número de cromosomas (aneuploidías) durante la meiosis son responsables de enfermedades humanas como el síndrome de Down y también aparecen con frecuencia en las células cancerosas. La función esencial del SAC da lugar a la hipótesis de que las mutaciones del SAC, y especialmente su inactivación, podrían ser una causa de la tumorigénesis o, al menos, facilitarla. ^{[ 3 ]} En contra de esta idea, se ha demostrado que las células cancerosas experimentan apoptosis cuando los componentes del SAC están ausentes. ^{[ 7 ]} En este modelo, a diferencia del otro, la inactivación del SAC se convierte en una vía potencial para eliminar las células cancerosas de rápida división. Los vínculos moleculares entre Mad1p, el SAC, la apoptosis y el cáncer aún no se comprenden completamente. ^{[ 3 ]}

• MAD2
• Hiperfosforilación