Pom1

Pom1 es una proteína quinasa de polaridad en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe ( S. pombe ), que se localiza en los extremos celulares y regula la división celular. A medida que la célula se alarga, el nivel de Pom1 en el centro disminuye, lo que desencadena la mitosis. ^{[ 1 ]}

El gen pom1 codifica una proteína de 1087 aminoácidos con el dominio de proteína quinasa probablemente ubicado en el extremo carboxilo. ^{[ 1 ]} Pom1 regula una vía de señalización que incluye Cdk1 y, en última instancia, regula la entrada en mitosis . ^{[ 2 ]} Las células con pom1 mutante forman un septo y una zona de crecimiento, pero muestran una serie de anomalías, incluyendo septos mal ubicados o mal orientados, crecimiento bipolar reemplazado por crecimiento aleatorio en un extremo, o la localización incorrecta del eje de crecimiento que conduce a ramificaciones anormales. ^{[ 1 ] [ 3 ]}

Pom1 desempeña un papel importante en la diferenciación del extremo antiguo y nuevo de una célula de S. pombe . El crecimiento celular normal comienza inmediatamente en el extremo antiguo de la célula y se retrasa en el extremo nuevo. ^{[ 3 ]} Los mutantes pom1 muestran crecimiento inmediato en ambos extremos. Dado que se ha demostrado que Pom1 está altamente concentrado en el extremo nuevo y casi ausente en el extremo antiguo, forma parte, junto con otros factores, de una señal inhibitoria que impide el crecimiento inmediato desde el extremo nuevo. ^{[ 1 ]} La sobreexpresión de Pom1 también puede conducir a la formación de nuevos extremos de crecimiento. ^{[ 3 ]}

Pom1 es una proteína quinasa relativamente única , ya que su homólogo más cercano en S. pombe solo tiene ^un 55 % de identidad. Entre los homólogos en otros organismos se incluyen Dyrk en ratas, Dyrk2 y Dyrk3 en humanos, Yak1p en S. cerevisiae [ ^{4 ]} y Minibrain en Drosophila y humanos ^{[ 1 ] [ 5 ] .}

Durante la interfase , Pom1 reside en toda la célula, incluyendo los nodos corticales mediales. La localización de Pom1 en los polos durante la división celular está regulada por Tea1 y Tea2. ^{[ 6 ] [ 7 ]} En ausencia de Tea1 y Tea2, Pom1 mantiene su actividad quinasa , pero no se localiza en los extremos de la célula. ^{[ 3 ] [ 7 ]} Los microtúbulos también ayudan a localizar Pom1 en la célula, ya que se ha demostrado que la deslocalización de Pom1 resulta del desensamblaje de los microtúbulos . ^{[ 1 ]} Estructuralmente, tanto las regiones catalíticas como las no catalíticas de Pom1 son necesarias para la localización en los extremos de la célula. ^{[ 3 ]}

Las proteínas Cdr2, Cdr1, Wee1 , Mid1 y Blt1 también se localizan en el nodo medial durante la interfase y se cree que forman parte de la vía de señalización para la entrada en la mitosis. ^{[ 2 ] [ 8 ]} La localización de Cdr2 en el centro de la célula está regulada por la expresión de Pom1 y otras señales, ya que las mutaciones en pom1 permiten que Cdr2 se difunda desde la localización del nodo medial a una mitad de la célula. ^{[ 2 ]}

Pom1 forma un gradiente espacial a medida que las células se alargan durante la fase G2 . ^{[ 2 ]} La Figura 1 ilustra en forma de diagrama el gradiente de Pom1 (mostrado por el sombreado oscuro) a través de una célula relativamente pequeña durante la interfase y una célula alargada que pasa por la fase G2 . A medida que las células se alargan, la concentración de Pom1 alcanza su máximo en los dos polos y disminuye hacia el centro de la célula. Cdr2 lee la señal inhibitoria decreciente del gradiente de concentración de Pom1 y activa Cdr1 y Blt1 que se localizaron en el nodo medial debido al reclutamiento de Cdr2. ^{[ 2 ]} Cdr1 luego fosforila e inhibe Wee1 , también reclutado al nodo medial por la presencia de Cdr2. ^{[ 2 ]} El Wee1 fosforilado permite que Cdc25 desfosforile Cdk1 y mueva la célula a la mitosis . ^{[ 2 ]} La figura 2 muestra una vía de señalización simplificada para la entrada mitótica dependiente del tamaño basada en este modelo. La inhibición de Wee1 directamente por Cdr2, mostrada por la línea discontinua, aún no ha sido confirmada.

Se ha demostrado que la proteína Pom1 marcada con GFP crea un gradiente en células alargadas, como se muestra en la Figura 1. Según la Figura 2, la disminución de Pom1 en la ubicación de Cdr2 en el nodo medial reduce la inhibición de Cdr2. En confirmación de la interacción de este modelo, los resultados muestran que las células con Pom1 deslocalizada que conservan la actividad quinasa completa de los mutantes tea1 retrasan la entrada en mitosis. Esto probablemente se deba a la inhibición continua de Cdr2. ^{[ 2 ]} Experimentos adicionales que localizaron ectópicamente Pom1 en toda la corteza también mostraron un retraso en la entrada en mitosis equivalente a una reducción de cdr2 , lo que sugiere una vez más que Pom1 inhibe a Cdr2 y, a medida que Pom1 disminuye con el alargamiento celular, Cdr2 inicia una vía de señalización para inhibir a Wee1 y finalmente entrar en mitosis . ^{[ 2 ]}

Aún no está claro si Cdr2 inhibe a Wee1 directamente o si actúa solo indirectamente a través de Cdr1 u otras quinasas . Además, Blt1, también localizado en el nodo medial, podría desempeñar un papel en la regulación de la entrada mitótica. Los mutantes de Blt1 muestran una mayor longitud, lo que concuerda con un retraso en la entrada mitótica. ^{[ 2 ]} Aunque actualmente no está confirmado, se especula que Blt1 actúa inhibiendo a Wee1 . ^{[ 2 ]}