Research Abstract
PI 3キナーゼ依存性のPlk1-Ser99リン酸化は14-3-3γの結合を促進し、分裂中期から後期への移行に必要である
PI 3-kinase-dependent phosphorylation of Plk1–Ser99 promotes association with 14-3-3γ and is required for metaphase–anaphase transition
2013年5月21日 Nature Communications 4 : 1882 doi: 10.1038/ncomms2879
ポロ様キナーゼ１（Plk1）は、有糸分裂の多くの局面を制御しており、そのThr210がリン酸化されると活性化する。今回我々は、Plk1のSer99が有糸分裂特異的にリン酸化される新規部位であることを明らかにした。Plk1-Ser99はThr210とは無関係にリン酸化される。Plk1はSer99のリン酸化によって14-3-3γと結合し触媒酵素活性が亢進する。14-3-3γのノックダウン、あるいは野生型（WT）Plk1をSer99がリン酸化されないPlk1変異体で置換すると、紡錘体形成チェックポイントが活性化されるために前中期／中期様の細胞周期停止が引き起こされる。ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）およびAktの阻害は、Plk1-Ser99のリン酸化レベルを大幅に低下させ、分裂中期から後期への移行を遅らせる。Plk1-Ser99リン酸化にはAkt活性だけでなく、有糸分裂特異的にPlk1に結合するタンパク質（群）が必要である。したがって、有糸分裂時のPlk1活性はPlk1-Thr210リン酸化だけではなく、PI3K-Aktシグナル伝達の下流で起こる、Plk1-Ser99リン酸化とその後のPlk1の14-3-3γへの結合によっても調節を受けている。この新規なPlk1活性化経路は、分裂中期から後期への適切な進行を制御している。
笠原 広介1,2, 後藤 英仁1,3, 井澤 一郎1, 清野 透4, 渡邊 信元5, Sabine Elowe6,7, Erich A Nigg8 & 稲垣 昌樹1,3
- 愛知県がんセンター研究所 発がん制御研究部
- 名古屋市立大学大学院 薬学研究科 腫瘍制御学
- 名古屋大学大学院 医学系研究科 細胞腫瘍学
- 国立がん研究センター ウイルス発がん研究分野
- 独立行政法人 理化学研究所 基幹研究所 化合物ライブラリ評価研究チーム
- The CHUQ Research Center（カナダ）
- ラヴァル大学（カナダ）
- バーゼル大学（スイス）
Polo-like kinase 1 (Plk1) controls multiple aspects of mitosis and is activated through its phosphorylation at Thr210. Here we identify Ser99 on Plk1 as a novel mitosis-specific phosphorylation site, which operates independently of Plk1–Thr210 phosphorylation. Plk1–Ser99 phosphorylation creates a docking site for 14-3-3γ, and this interaction stimulates the catalytic activity of Plk1. Knockdown of 14-3-3γ or replacement of wild-type (WT) Plk1 by a Ser99-phospho-blocking mutant leads to a prometaphase/metaphase-like arrest due to the activation of the spindle assembly checkpoint. Inhibition of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and Akt significantly reduces the level of Plk1–Ser99 phosphorylation and delays metaphase to anaphase transition. Plk1–Ser99 phosphorylation requires not only Akt activity but also protein(s) associated with Plk1 in a mitosis-specific manner. Therefore, mitotic Plk1 activity is regulated not only by Plk1–Thr210 phosphorylation, but also by Plk1 binding to 14-3-3γ following Plk1–Ser99 phosphorylation downstream of the PI3K–Akt signalling pathway. This novel Plk1 activation pathway controls proper progression from metaphase to anaphase.
