G1/Sサイクリン依存性キナーゼによる網膜芽細胞腫タンパク質の微分リン酸化

網膜芽細胞腫腫瘍抑制タンパク質PRBは、リン酸化によって不活性化されます。このようなリン酸化がG1/Sの間に活性な1つ以上のサイクリン依存性キナーゼ（CDK）によって媒介されるという既存の証拠は強力ですが、どのさまざまなCDKの責任があるかは不明のままです。ここでは、3つの候補PRB不活性化キナーゼ、CDK4-シクリンD1、CDK2-サイクリンE、およびCDK2-シクリンAがPRBを差次的にリン酸化することを示しています。特に、LXCXEタンパク質結合の調節に以前に関与していた2つの隣接するPRBリン酸塩受容体、スレオニン821およびスレオニン826は、異なるCDKによってリン酸化されています。T821をリン酸化するCDK2-シクリンAによるリン酸化、またはスレオニン826をリン酸化するCDK4-シクリンD1のいずれかが、LXCXEタンパク質のその後の結合のためにPRBを無効にできることを実証します。ただし、これら2つのキナーゼの1つであるCdk2-Cyclin Aは、既存のLXCXEタンパク質-PRB複合体を解離できます。LXCXEタンパク質の事前の結合は、CDK4-シクリンD1が特異的に標的とする特定の残基へのアクセスをブロックし、このキナーゼがそのような複合体を分解できないことを説明するという証拠を提供します。これらの結果は、細胞におけるPRBリン酸化の微分の関連性の直接的な証拠ではありませんが、PRBの完全なリン酸化が複数のキナーゼの作用を必要とし、異なるCDKによるそのような微分リン酸化がどのように微分に変換されるかを説明するモデルをサポートしています。下流エフェクター経路の調節。

The retinoblastoma tumor suppressor protein, pRB, is inactivated by phosphorylation. While existing evidence is strong that such phosphorylation is mediated by one or more cyclin-dependent kinases (CDKs) active during G1/S, it remains unclear which of the various CDKs is responsible. We show here that three candidate pRB-inactivating kinases, CDK4-cyclin D1, CDK2-cyclin E, and CDK2-cyclin A, phosphorylate pRB differentially, each on a subset of authentic pRB phosphorylation sites. Notably, two neighboring pRB phosphate acceptors, threonine 821 and threonine 826, which have previously been implicated in the regulation of LXCXE protein binding, are phosphorylated by different CDKs. We demonstrate that phosphorylation by either CDK2-cyclin A, which phosphorylates T821, or CDK4-cyclin D1, which phosphorylates threonine 826, can disable pRB for subsequent binding of an LXCXE protein. However, only one of these two kinases, CDK2-cyclin A, can dissociate a pre-existing LXCXE protein-pRB complex. We provide evidence that prior binding of an LXCXE protein blocks access to certain residues specifically targeted by CDK4-cyclin D1, explaining the inability of this kinase to resolve such complexes. While these results are not direct proof of the relevance of differential pRB phosphorylation in cells, our findings support a model whereby full phosphorylation of pRB may require the action of more than one kinase and explains how such differential phosphorylation by different CDKs might translate into a differential regulation of downstream effector pathways.