サイクリンA-CDKの異常活性化は、ヒト細胞のG2/M期チェックポイントを誘導する

Aberrant activation of cyclin A-CDK induces G2/M-phase checkpoint in human cells.

• Yasunori Akaike
• Taku Chibazakura

抄録

サイクリンA-サイクリン依存性キナーゼ(CDK)活性は、M期とG1期の間、サイクリンAのタンパク質分解とCDK阻害剤(CKI)によって制御されている。これまでの研究では、トリプルCKI（p21、p27、p107）をノックアウトしたマウス胚性線維芽細胞において、安定化ヒトサイクリンA2（破壊ボックスを欠く：CycAΔ80）を異所性に発現させることにより、マウス体細胞におけるサイクリンA-CDKの構成的活性化が、急速な四倍体化を誘導することが示されてきた。しかし、このようなサイクリンA-CDKの過剰活性化がヒト細胞に及ぼす影響については、これまで知られていませんでした。ここでは、サイクリンA-CDKの過剰活性化が、p21とp27の発現が比較的低いヒト細胞株においてG2/M期の停止を誘導することを示した。さらに、アデノウイルスE1Aタンパク質は、サイクリンAとサイクリンA-CDK2複合体の量を増加させることで、CycAΔ80由来のG2/M相停止を促進した。この反応はATRまたはChk1阻害剤の添加により抑制された。また、チロシン15（Y15）におけるCDK1の抑制的リン酸化量は、Chk1阻害剤処理により減少した。さらに、スレオニン14およびY15での抑制的リン酸化に抵抗性のあるCDK1AF変異体、またはY15でCDK1を脱リン酸化するcdc25Aを共発現させると、E1Aを用いたCycAΔ80によるG2/M相停止が抑制されることが観察された。以上の結果から、サイクリンA-CDK2の過剰活性化によるヒト細胞のG2/M相停止は、細胞周期チェックポイントATR-Chk1経路を介したCDK1の抑制によって引き起こされることが示唆された。

Cyclin A-cyclin dependent kinase (CDK) activity is regulated by cyclin A proteolysis and CDK inhibitors (CKIs) during M and G1 phases. Our previous work has shown that constitutive activation of cyclin A-CDK in mouse somatic cells, by ectopic expression of stabilized human cyclin A2 (lacking the destruction box: CycAΔ80) in triple CKI (p21, p27, and p107)-knocked-out mouse embryonic fibroblasts, induces rapid tetraploidization. However, effects of such cyclin A-CDK hyperactivation in human cells have been unknown. Here, we show hyperactivity of cyclin A-CDK induces G2/M-phase arrest in human cell lines with relatively low expression of p21 and p27. Moreover, adenovirus E1A protein promoted CycAΔ80-derived G2/M-phase arrest by increasing the amount of cyclin A and cyclin A-CDK2 complex. This response was suppressed by an addition of ATR or Chk1 inhibitor. The amount of repressive phosphorylation of CDK1 at tyrosine 15 (Y15) was decreased by Chk1 inhibitor treatment. Moreover, we observed that co-expressing CDK1AF mutant, which is resistant to the repressive phosphorylation at threonine 14 and Y15, or cdc25A, which dephosphorylates CDK1 at Y15, suppressed the G2/M-phase arrest by CycAΔ80 with E1A. These results suggest that G2/M-phase arrest in human cells by hyperactivity of cyclin A-CDK2 is caused by repression of CDK1 via the cell cycle checkpoint ATR-Chk1 pathway.