Cdc6 , o ciclo de división celular 6 , es una proteína presente en las células eucariotas . Se estudia principalmente en la levadura en ciernes Saccharomyces cerevisiae ( P09119 ). Es un regulador esencial de la replicación del ADN y desempeña papeles importantes en la activación y el mantenimiento de los mecanismos de puntos de control en el ciclo celular que coordinan la fase S y la mitosis . Forma parte del complejo prerreplicativo (pre-RC) y es necesario para cargar las proteínas de mantenimiento de minicromosomas (MCM) en el ADN, un paso esencial en el inicio de la síntesis de ADN. Además, es miembro de la familia de las ATPasas AAA+ y está muy relacionada con ORC1 ; ambas son la misma proteína en las arqueas . [2]
CDC6 es una proteína de unión a ATP y un miembro del complejo pre-replicativo (pre-RC) junto con el complejo de reconocimiento de origen (ORC) , Cdt1 y el complejo MCM (que contiene MCM2-7p). CDC6 se ensambla después de ORC de una manera dependiente de ATP y es necesario para cargar proteínas MCM en el ADN. La reconstrucción de imágenes de microscopio electrónico mostró que el complejo ORC-CDC6 forma una estructura en forma de anillo con dimensiones similares a las de la helicasa MCM en forma de anillo. [4] Un modelo de resolución casi atómica de todo el complejo ORC-Cdc6-Cdt1-Mcm2-7 (OCCM) con ADN se ensambló a partir de datos EM en 2017. [5] Se cree que el complejo CDC6-Cdt1 utiliza la hidrólisis de ATP para enhebrar el ADN a través del orificio central de la rosquilla MCM. [6] Las mutaciones en el motivo de unión de CDC6 sugieren firmemente que la unión y la hidrólisis de ATP son esenciales para su función. [7] El requisito mínimo para la unión del ADN se ha mapeado dentro de su secuencia de 47 aminoácidos. [8] Además, Cdc6 inhibe indirectamente la activación de la quinasa de fase M p34cdc2/CDC28 , por lo que se suprime la división nuclear. [9]
CDC6 normalmente está presente en niveles altos durante la fase G1 del ciclo celular . Esto se debe en parte a que el gen CDC6 solo se transcribe durante la fase G1. Al inicio de la fase S, CDC6 se fosforila por el complejo Cdc28 -Clb5-Clb6 (Cdk2) y, en consecuencia, se inactiva. Esto se ha demostrado mediante la introducción de mutaciones en CDC6 en los sitios de consenso para la fosforilación de Cdk2 (cerca del extremo N) que inhiben la degradación. Además, la fosforilación puede ser catalizada por Cdc28-Cln. El CDC6 inactivado se dirige entonces a la degradación por ubiquitinilación dependiente de SCFCDC4 y luego se degrada por el proteasoma . Por lo tanto, la regulación de CDC6 está estrechamente correlacionada con la actividad de Cdk2 y, dado que la actividad de Cdk2 oscila una vez por ciclo celular, la acumulación y degradación de CDC6 también oscila.
Se pueden distinguir dos estados. En el primer estado (durante la fase G1) la actividad de Cdk2 es baja, CDC6 puede acumularse, por lo que el pre-RC puede formarse pero no activarse. En el segundo estado la actividad de Cdk2 es alta, CDC6 se inactiva, por lo que el pre-RC se activa pero no se forma. Este cambio asegura que la replicación del ADN se realice solo una vez por ciclo celular. Se ha demostrado que la sobreexpresión de CDC6 no induce la re-replicación en células cognadas, probablemente debido a la inhibición a través de CDK que reinicia el reloj del ciclo celular a G1. Sin embargo, se ha sugerido que la regulación de CDC6 es uno de los varios mecanismos redundantes que previenen la re-replicación del ADN en células eucariotas. [10]
Se ha resuelto la estructura cristalográfica de una proteína relacionada con Cdc6/Orc1 de la arqueona Pyrobaculum aerophilum y se han identificado tres dominios estructurales. [1] Los dominios I y II forman el sitio de unión/hidrólisis de ATP y son similares a otras ATPasas AAA+. El dominio III está estructuralmente relacionado con un dominio de hélice alada, por lo que puede interactuar con el ADN de origen. A partir de estudios con el complejo de carga de pinza γ de E. coli, se sugirió que el dominio III media las interacciones proteína-proteína con otras ATPasas AAA+ en el pre-RC, lo que sugiere que CDC6 construye un homodímero en su forma nativa. Los dominios I y II forman una molécula con forma de anacardo que se une al ATP en la hendidura y, además, construye el motivo sensor para el reconocimiento de ATP/ADP. También se cree que estos dominios median cambios conformacionales posteriores. Sin embargo, los roles funcionales exactos de estos dominios siguen sin estar claros. [8]
Se ha demostrado que CDC6 muestra actividad proto-oncogénica . La sobreexpresión de CDC6 interfiere con la expresión de los genes supresores de tumores INK4/ARF a través de un mecanismo que implica la modificación epigenética de la cromatina en el locus INK4/ARF. Además, la sobreexpresión de CDC6 en células primarias puede promover la hiperreplicación del ADN e inducir una respuesta de senescencia similar a la causada por la activación del oncogen. Estos hallazgos indican que la desregulación de la expresión de CDC6 en células humanas plantea un riesgo grave de carcinogénesis. [3] Se observó una regulación negativa de CDC6 en el cáncer de próstata y se asoció con características fenotípicas del cáncer de próstata agresivo. [11] Además, se ha observado que Cdc6 está muy regulado al alza en el cáncer de cuello uterino , el cáncer de pulmón y el cáncer de cerebro . [12]