complejo SCF

El complejo que contiene Skp, Cullin y F-box (o complejo SCF ) es un complejo multiproteico de ubiquitina ligasa E3 que cataliza la ubiquitinación de proteínas destinadas a la degradación por el proteasoma 26S . ^{[ 1 ]} Junto con el complejo promotor de la anafase , ^{[ 2 ]} el SCF desempeña funciones importantes en la ubiquitinación de proteínas implicadas en el ciclo celular . El complejo SCF también marca otras proteínas celulares para su destrucción. ^{[ 3 ]}

SCF contiene una proteína F-box variable y tres subunidades centrales:

• Proteína F-box (FBP): La FBP contribuye a la especificidad del sustrato del complejo SCF al agregarse primero a las proteínas diana independientemente del complejo. Cada FBP (p. ej., Skp2 ) puede reconocer varios sustratos diferentes de una manera que depende de modificaciones postraduccionales como la fosforilación o la glicosilación . Luego, la FBP se une a Skp1 del complejo SCF mediante un motivo F-box, acercando la proteína diana a la enzima conjugadora de ubiquitina E2 funcional . La FBP también es esencial para regular la actividad del SCF durante el ciclo celular. Se cree que los niveles de SCF permanecen constantes a lo largo del ciclo celular. En cambio, la afinidad de la FBP por los sustratos proteicos se regula mediante la fosforilación de las proteínas diana mediada por ciclina-CDK. ^{[ 4 ]}
• Skp1 – Skp1 es una proteína adaptadora esencial para el reconocimiento y la unión de las proteínas F-box.
• Cullina ( CUL1 ): La cullina forma el principal andamiaje estructural del complejo SCF y une el dominio skp1 al dominio Rbx1. Diferentes combinaciones de cullina y FBP pueden generar alrededor de cien tipos de ubiquitina ligasas E3 que actúan sobre distintos sustratos. ^{[ 5 ]}
• RBX1 – Rbx1 contiene un pequeño dominio de dedo de zinc ( RING), al cual se une la enzima conjugadora de ubiquitina E2. Esta unión permite la transferencia de ubiquitina de E2 a un residuo de lisina en la proteína diana.

La primera pista que condujo al descubrimiento del complejo SCF provino de cribados genéticos de Saccharomyces cerevisiae , también conocida como levadura de gemación. Los mutantes del ciclo de división celular sensibles a la temperatura (Cdc), como Cdc4, Cdc34 y Cdc53 ^{[ 6 ],} se detuvieron en G1 con ADN no replicado y múltiples brotes alargados. ^{[ 7 ]} El fenotipo se atribuyó a una falla en la degradación de Sic1, un inhibidor de los complejos ciclina S-CDK. ^{[ 6 ]} Estos hallazgos indicaron que la proteólisis es importante en la transición G1/S .

A continuación, estudios bioquímicos revelaron que Cdc34 es una enzima E2 que interactúa físicamente con un complejo de ubiquitina ligasa E3 que contiene Skp1, Cdc4 y varias otras proteínas. ^{[ 6 ]} Se descubrió que los socios de unión conocidos de Skp1 —específicamente Skp2, Ciclina F y Cdc4— comparten un motivo de aproximadamente 40 residuos que se denominó motivo F-box. La hipótesis F-box ^{[ 8 ]} que siguió a estos descubrimientos propuso que las proteínas F-box reclutan sustratos destinados a la degradación, y que Skp1 une la proteína F-box al complejo central de ubiquitinación.

Estudios genéticos posteriores en Caenorhabditis elegans contribuyeron más tarde a la elucidación de otros componentes del complejo SCF. ^{[ 8 ]}

El ciclo celular eucariota ^{[ 9 ]} se regula mediante la síntesis, degradación, interacciones de unión y modificaciones postraduccionales de proteínas reguladoras. De estas proteínas reguladoras, dos ubiquitina ligasas son cruciales para la progresión a través de los puntos de control del ciclo celular. El complejo promotor de la anafase (APC) controla la transición metafase-anafase, mientras que el complejo SCF controla las transiciones G1/S y G2/M. Específicamente, se ha demostrado que SCF regula la separación de los centriolos desde la telofase tardía hasta la transición G1/S. ^{[ 1 ]}

La actividad de SCF está regulada principalmente por modificaciones postraduccionales. Por ejemplo, la degradación autocatalítica de FBP mediada por ubiquitina es un mecanismo que disminuye la actividad de SCF.

Entre los sustratos del ciclo celular bien caracterizados de los complejos SCF se incluyen:

• Proteínas de la familia de las ciclinas: Ciclina D, Ciclina E ^{[ 2 ]}
• Reguladores transcripcionales: Myc, E2f1, p130 ^{[ 2 ]}
• inhibidores de la quinasa dependiente de ciclina (CKI): p27 ^Kip1 , p21, Wee1 ^{[ 2 ]}
• Proteínas del centriolo: Cep250, Ninein ^{[ 1 ]}

Existen aproximadamente setenta FBP humanas, varias de las cuales participan en el control del ciclo celular como componente de los complejos SCF. ^{[ 10 ]}

Skp2 es una FBP que se une a CKI como p27 ^Kip1 y p21. ^{[ 11 ]} Skp2 se une a p27 ^Kip1 solo cuando se cumplen dos condiciones: p27 ^Kip1 está fosforilado por E/A/CKD2 y unido a Cks1. Como consecuencia de la unión de Skp2, p27 ^Kip1 es ubiquitinado y dirigido a la degradación en G1 tardío y S temprano. ^{[ 4 ]} SCF-Skp2 también dirige a p130 a la degradación de manera dependiente de la fosforilación.

La proteína que contiene repeticiones de beta-transducina (βTRCP) es una FBP que dirige a emi1 —un inhibidor de APC/C-Cdh1— y wee1 para su degradación durante la mitosis temprana . ^{[ 2 ]} βTRCP reconoce estos sustratos después de que son fosforilados por la quinasa tipo Polo 1 o la ciclina B-CDK1.

Fbw7, que es el homólogo humano de cdc4 en levadura, es una FBP que dirige la degradación de Ciclina E, Myc, Notch y c-Jun. ^{[ 4 ]} Fbw7 es estable durante todo el ciclo celular ^{[ 12 ]} y se localiza en el núcleo debido a la presencia de una secuencia de localización nuclear (NLS). ^{[ 13 ]} SCF-Fbw7 dirige la degradación de Sic1 —cuando al menos seis de los nueve sitios posibles están fosforilados— y Swi5. ^{[ 14 ]} Dado que Sic1 normalmente previene la entrada prematura en la fase S al inhibir la Ciclina B-CDK1, dirigir la degradación de Sic1 promueve la entrada en la fase S. Se sabe que Fbw7 es un gen supresor de tumores haploinsuficiente implicado en varios carcinomas esporádicos, para los cuales un alelo mutante es suficiente para alterar el fenotipo de tipo silvestre. ^{[ 15 ]}

Fbxo4 es otra proteína supresora de tumores FBP que se ha relacionado con carcinomas humanos. SCF-fbxo4 participa en el control del ciclo celular al dirigir la degradación de la ciclina D1. ^{[ 4 ]}

La ciclina F es una FBP asociada con la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la demencia frontotemporal (DFT). ^{[ 16 ] [ 17 ]} Las mutaciones que impiden la fosforilación de la ciclina F alteran la actividad de SCF-ciclina F, lo que probablemente afecta los procesos posteriores pertinentes a la degeneración neuronal en la ELA y la DFT. ^{[ 17 ]} Normalmente, la ciclina F dirige a E2f1 para su degradación.

Recientemente, los complejos SCF se han convertido en un objetivo atractivo contra el cáncer debido a su sobreexpresión en algunos cánceres humanos y a sus sitios activos bioquímicamente distintos. ^{[ 18 ]} Aunque muchas de las FBP mencionadas anteriormente se han relacionado con el cáncer, la citotoxicidad ha sido un factor limitante en el desarrollo de fármacos. ^{[ 19 ]}

Los oligonucleótidos antisentido y los siRNA dirigidos a Skp2 se encuentran en fase de desarrollo de fármacos. Estudios preliminares han demostrado que la disminución de la expresión de Skp2 puede inhibir el crecimiento de melanomas, células de cáncer de pulmón, células de cáncer oral y células de glioblastoma . ^{[ 19 ]}

Se ha demostrado que los siRNA dirigidos a βTRCP sensibilizan las células de cáncer de mama y las células de cáncer de cuello uterino a las quimioterapias existentes. ^{[ 19 ]}

La hormona vegetal auxina se une a Tir1 (Transport Inhibitor Response 1). Tir1 es una proteína F-box de señalización de auxina (AFB) que actúa como receptor de auxina. La unión de Tir1 a la auxina estimula la unión de SCF-Tir1 al represor AUX/IAA. La posterior degradación del represor da como resultado la activación de los genes AUX/IAA (es decir, genes sensibles a la auxina). ^{[ 20 ]}

La hormona vegetal jasmonato se une a Coi1, una FBP. SCF-Coi1 se une entonces al factor de transcripción JAZ y lo dirige hacia la degradación. La degradación del factor de transcripción JAZ permite la transcripción de los genes que responden al jasmonato. ^{[ 21 ]}

• 
  Morgan, David, "Degradación de proteínas en el control del ciclo celular", El ciclo celular; principios de control, 2007
• 
  Hartmut C. Vodermaier (2004). "APC/C y SCF: Controlándose mutuamente y el ciclo celular", Current Biology, 14 (787)