Cln3

**Цыклін 3 фазы G1/S (Cln3)** — гэта бялок, які кадуецца генам *CLN3* і кантралюе час пачатку мітатычнага клеткавага цыкла (*Start*, або пункт невяртання) піўных дрожджаў. Cln3 з’яўляецца найвышэйшым рэгулятарам іншых цыклінаў фазы G1, а таксама лічыцца асноўным рэгулятарам, які звязвае фізічны рост клетак з хадой клеткавага цыклу. Нестабільны бялок вагой 65 кДа. Функцыянуе, як і іншыя цыкліны, праз звязванне і актывацыю цыклін-залежнай кіназы (CDK).

## Cln3 у рэгуляванні пункту *Start* 
Cln3 рэгулюе пункт клеткавага цыклу *Start*, калі піўныя дрожджы здзяйсняюць незваротны пераход паміж фазамі G1 і S. Упершыню ён быў ідэнтыфікаваны як ген, які кантралюе гэты працэс у 1980-х гадах. Даследаванні апошніх некалькі дзесяцігоддзяў прывялі да большага разумення механізма дзеяння Cln3 .

### Ідэнтыфікацыя гена *CLN3* 
Першапачаткова ген *CLN3* быў ідэнтыфікаваны як ген *WHI1* у генетычным скрынінгу, накіраваным на ідэнтыфікацыю мутантаў Saccharomyces cerevisiae з малым памерам клетак (пра ролю Cln3 у кантролі памеру гл. ніжэй). У аснове гэтага даследвання ляжала ідэя, што клеткі ажыццяўляюць дзяленне толькі калі яны дасягаюць пэўнага памера. Згодна з гэтай мадэллю, мутантныя клеткі маленькага памеру ажыццяўляюць дзяленне раней за клеткі дзікага тыпу з прычыны страчанага кантроля. Такім чынам ген *WHI1* спачатку лічыўся інгібітарам клеткава цыклу, бо мутантны алель *whi1-1* меў «маленькі» фенатып, як і раней ідэнтыфікаваны ген *Wee1* Schizosaccharomyces pombe. Аднак пазней было выяўлена, што *WHI1,* насамрэч, — станоўчы рэгулятар пункту *Start*, паколькі яго выдаленне выклікае затрымку клетак у фазе G1 і павелічэнне іх памераў у параўнанні з клеткамі дзікага тыпу. Арыгінальны алель *WHI1-1* (зменены з *whi1-1*, як дамінантны алель) насамрэч утрымлівае нонсэнс мутацыю, якая вядзе да павялічэння запашвання гэтага бялка ў клетках, і таму скарочанай фазы G1. Акрамя таго, было выяўлена, што *WHI1* з’яўляецца гамолагам цыклінаў. Згодна з назвай дзвюх раней ідэнтыфікаваных цыклінаў фазы G1 піўных дрожджаў (*CLN1 і CLN2*), *WHI1* быў пераназваны ў *CLN3.*

### Пераход G1-S 
Усе тры цыкліны фазы G1 стымулююць пераход дрожджавых клетак праз пункт невяртання клеткавага цыклу і надыход фазы S.

Асноўнымі мішэнямі цыклінаў фазы G1 у гэтым пераходзе з’яўляюцца інгібітары клеткавага цыклу: бялкі Whi5 і Sic1. Першы з’яўляецца рэпрэсарам фактара транскрыпцыі SBF, які адказны за экспрэсію генаў неабходных для перахода G1-S. Комплексы цыклін-залежнай кіназы з цылклінамі фазы G1 (Cln-CDK), ажыццяўляюць фасфараляванне бялка Whi5. Гэта вядзе да яго экспарту з ядра і пакідае SBF у актыўным стане. Пад рэгуляцыяй SBF знаходзяцца таксама гены цыклінаў фазы S — *CLB5* і *CLB6*, неабходныя для надыхода гэтай фазы. І хаця актывацыя SBF вядзе да выраблення гэтых цыклінаў, іх актыўнасць застаецца нізкай праз фармаванне комплекса з інгібітарам Sic1. Гэты бялок таксама фасфарылюецца комплексамі Cln-CDK, і ў гэтым выпадку хутка дэградуе і вызваляе комплексы Clb-CDK з-пад інгібіравання. Гэтак адбываецца канчатковы пераход да фазы S.

### Роля Cln3 у пераходзе G1-S 
Нягледзячы на тое, што асноўнай функцыяй усіх трох цыклінаў фазы G1 з’яўляецца актывацыя CDK, кожны з іх выконвае адмысловую ролю. Сярод іх, Cln3 адыгрывае ролю першаснага штуршку для ўсёй рэгуляторнай сетцы генаў пераходу G1-S. Cln3 — нестабільны бялок, з нізкай клеткавай канцэнтрацыяй, і таму актыўнасць комплекса Cln3-CDK нявысокая. Аднак, у ранняй фазе G1, калі канцэнтрацыя ўсіх цыклінаў клеткавага цыклу нізкая, невялікая актывацыя CDK цыклінам 3 з’яўляецца вырашальнай для запуску механізма ўвахода ў клеткавы цыкл. У асобнасці мяркуецца, што актыўнасць Cln3-CDK паслабляе рэпресію SBF з боку Whi5, што дазваляе невялікую экспресію Cln1 і Cln2. У сваю чаргу, гэтыя два цыкліны лічацца моцнымі актыватарамі CDK, што вядзе да большай фасфарыляцыі Whi5 і, як следства, яшчэ большай экспресіі Cln1 і Cln2. Такім чынам, Cln3 запускае дадатную зваротную сувязь актывацыі CDK, якая доўжыцца пакуль клетка не дэградуе ўсе цыкліны ў позняй фазе М (пераход M-G1). Трэба асобна адзначыць, што менавіта ў фазе G1 клеткі піўных дрожджаў вырашаюць свой далейшы лёс (спакой, кан'югацыя або клеткавае дзяленне) на падставе вонкавых сігналаў. Нестабільнасць Cln3 дазваляе хутка рэагаваць на гэтыя сігналы і прымаць мелеклярна ўважанае рашэнне аб уваходзе ў клеткавы цыкл.

## Cln3 і памер клеткі 
Даследванні, накіраваныя на высвятленне механізмаў праходу праз пункт *Start*, таксама дапамаглі растлумачыць чаму ген *CLN3* быў першапачаткова апісаны як рэгулятар памеру клетак.

### Клеткі растуць перад праходам праз пукт *Start* 
Пытанне аб тым, чаму клеткі ў папуляцыі маюць аднастайны памер даўно цікавіць клеткавых біёлагаў. Вывучэнне гэтага феномена было стымулявана гіпотэзай аб тым, што клеткі эвалюцыйна прыдбалі механізмы кантролю памеру. Грунтоўнае даследванне гэтых гіпатэтычных механізмаў пачалося ў сярэдзіне 1970-х гадоў, калі Лі Хартвел з калегамі ўпершыню высвятлілі рэгуляцыю клеткавага цыкла піўных дрожджаў. Асноватворнай з’яўляецца работа 1977-га года, якая паказала, што навароджаныя клеткі дрожджаў дасягаюць свайго сталага памеру ў першай фазе G1 свайго жыцця. Далейшыя рыботы ўдакладнілі, што гэты рост адбываецца менавіта перад першым праходам пункта *Start*, то бок падчас асноўнага дзеяння Cln3. Шырокая інтэрпрэтацыя гэтых даследванняў аргументуе, што клетка *мае* набыць пэўны памер перад тым як увайсці ў свой першы клеткавы цыкл. Альтэрнатыўны пункт гледжання разглядае памер як эвалюцыйна-нейтральную эмерджэнтную якасць біясінтэтычнай сістэмы клеткі. Незалежна ад гэтага, важная роля Cln3 у відавочнай сувязі паміж клеткавым памерам і клеткавым цыклам з’яўляецца шырока прынятай.

### Актыўнасць Cln3 адлюстроўвае біясінтэтычныя магчымасці клеткі 
Памер клеткі — вынік дзейнасці яе сістэмы бялковай трасляцыі, якая прадстаўлена рыбасомамі. Гэтая ж сістэма абслугоўвае працэсы сінтэза ДНК (фаза S), размеркавання храмасом і клеткавага раздзялення (фаза М). Асноўны рост клеткі адбываецца у фазе G1, да ўвахода ў клеткавы цыкл. Гіпатэтычна, гэта адбываецца таму, што клеткі павялічваюць свой памер згодна з неабходнасцю павялічыць колькасць рыбасом (т.б. эфектыўнасць трансляцыі) перад пачаткам праграмы клеткавага дзялення. Гэта мадэль прадугледжвае, што клетка каардынуе пачатак клеткавага цыклу згодна з прапускной здольнасцю апарата бялковага сінтэзу, і таму яна павінна мець механізмы адчування гэтага параметра.

Cln3, як бялок з малым узроўнем экспресіі і ранішні рэгулятар пераходу праз пункт *Start*, з’яўляецца прыдатным кандыдатам на ролю чуйніка здольнасці клеткі сінтэзаваць бялок у фазе G1. У прыватнасці, рост колькасці рыбасом можа выклікаць павелічэнне хуткасці сінтэза (трансляцыі) Cln3 і рост яго раўнаважнай клеткавай канцэнтрацыі. Гэта, у сваю чаргу, вядзе да узвышэння актыўнасці CDK і таму пераход пункта *Start* (гл. рэгуляцыю *Start* вышэй).

Такім чынам, навароджаныя клеткі дрожджаў павялічваюць свой памер перад уваходам у клеткавы цыкл дзеля нарошчвання патэнцыяла бялковага сінтэза. Гэта забяспечвае працэсы падваення храмасом у фазе S і нармальную хаду клеткавага дзялення. У гэтым сцэнары, Cln3 адыгрывае ролю трансфарматара паміж прапускной здольнасцю трансляцыі (памер) і актыўнасцю цыклін-залежнай кіназы (клеткавы цыкл).

Катэгорыя:Бялкі