ピリミジン生合成の細胞周期依存性調節

de novoピリミジン生合成は、DNA合成に必要なヌクレオチドの需要の増加に応じて、増殖細胞で活性化されます。血清剥離によって同期されたベビーハムスター腎臓細胞のピリミジン生合成経路は、S期に1.9倍上方制御され、細胞がサイクルを経て進行するにつれてダウンレギュレートされたことがわかりました。ヌクレオチドプールは血清飢vによって枯渇し、細胞分裂の第1ラウンド中に補充されず、新しく合成されたヌクレオチドの利用率が形成速度に密接に一致したことを示唆しています。経路の活性化とその後のダウンレギュレーションは、CADのカルバモイルリン酸シンテターゼ活性のアロステリック調節の変化に起因する可能性があります（カルバモイル - リン酸アスパラギン酸カルバモイルトランスフェラーゼ - ジフロロターゼ）、多機能性タインがママリンピリミジンを開始します。培養がS期に近づくと、アロステリック活性化因子、5-ホスホリボシル-1-ピロリン酸、およびUTP阻害の喪失に対する感受性が増加しました。CADのアロステリック調節は、MAPキナーゼ（MAPK）およびプロテインキナーゼA（PKA）を介したリン酸化および自己リン酸化によって調節されることが知られています。CADは同期された細胞で完全に自己リン酸化されていることがわかったが、サイクル全体でレベルは不変のままであった。MAPK活性はG（1）で早期に増加しましたが、CAD MAPK部位のリン酸化は、おそらく後期G（1）まで持続するPKAによる拮抗的なリン酸化のために、S期の開始直前まで遅延しました。活性化されると、PKAによるCADの再リン酸化とS期後期後期CAD MAPK部位の脱リン酸化まで、ピリミジン生合成が上昇したままでした。したがって、ピリミジン生合成の細胞周期依存性調節は、2つの重要なシグナル伝達カスケードの制御下でのCADの連続的なリン酸化と脱リン酸化に起因します。

De novo pyrimidine biosynthesis is activated in proliferating cells in response to an increased demand for nucleotides needed for DNA synthesis. The pyrimidine biosynthetic pathway in baby hamster kidney cells, synchronized by serum deprivation, was found to be up-regulated 1.9-fold during S phase and subsequently down-regulated as the cells progressed through the cycle. The nucleotide pools were depleted by serum starvation and were not replenished during the first round of cell division, suggesting that the rate of utilization of the newly synthesized nucleotides closely matched their rate of formation. The activation and subsequent down-regulation of the pathway can be attributed to altered allosteric regulation of the carbamoyl-phosphate synthetase activity of CAD (carbamoyl-phosphate synthetase-aspartate carbamoyltransferase-dihydroorotase), a multifunctional protein that initiates mammalian pyrimidine biosynthesis. As the culture approached S-phase there was an increased sensitivity to the allosteric activator, 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate, and a loss of UTP inhibition, changes that were reversed when cells emerged from S phase. The allosteric regulation of CAD is known to be modulated by MAP kinase (MAPK) and protein kinase A (PKA)-mediated phosphorylations as well as by autophosphorylation. CAD was found to be fully autophosphorylated in the synchronized cells, but the level remained invariant throughout the cycle. Although the MAPK activity increased early in G(1), the phosphorylation of the CAD MAPK site was delayed until just before the onset of S phase, probably due to antagonistic phosphorylation by PKA that persisted until late G(1). Once activated, pyrimidine biosynthesis remained elevated until rephosphorylation of CAD by PKA and dephosphorylation of the CAD MAPK site late in S phase. Thus, the cell cycle-dependent regulation of pyrimidine biosynthesis results from the sequential phosphorylation and dephosphorylation of CAD under the control of two important signaling cascades.