Control of cytokinesis by the mitotic cyclin dependent kinase M-Cdk1

Abstract

La citocinesi és el darrer procés regulat del cicle de divisió cel·lular mitòtica eucariota. Les cèl·lules entren en citocinesi un cop la segregació dels cromosomes s’ha completat satisfactòriament. Durant la citocinesi les cèl·lules es separen físicament, donant lloc a dues cèl·lules filles. Els defectes en el control de la citocinesi donen lloc a aneuploïdies i inestabilitat genòmica. Un controlador clau de la citocinesi és l’activitat Quinasa Dependent de Ciclina (M-Cdk1). El nostre projecte deriva de la correlació observada entre l’entrada en citocinesi i l’eliminació de l’activitat M-Cdk1. Complementària a aquesta observació, l’expressió d’un al·lel hiper-estable de la ciclina mitòtica Clb2 bloca la citocinesi. Per tant, la mateixa activitat que empeny les cèl·lules a entrar en mitosi i que hi promou l’anafase, impedeix que la citocinesi pugui iniciar-se prematurament. Aquestes observacions suggereixen que una o més proteïnes, essencials per disparar la citocinesi, són inhibides per fosforilació per MCdk1. La identitat d’aquest/s substrat/s crític/s és desconeguda. Per tant, l’objectiu d’aquesta tesi ha estat el d’avançar en la comprensió de com l’activitat M-Cdk1 evita la citocinesi prematura durant l’anafase, a l’organisme eucariota model Saccharomyces cerevisiae. El treball realitzat revela que, en presència dominant d’activitat M-Cdk1 elevada, la Xarxa de Sortida de Mitosi (Mitotic Exit Network, MEN) està, contra tot pronòstic, parcialment activada en presència d’activitat M-Cdk1 elevada i dominant, i és la responsable de l’alliberament de la fosfatasa Cdc14 al citoplasma en aquestes condicions.

Cytokinesis is the final regulated process in the eukaryotic mitotic cell division cycle. Cells enter cytokinesis once that chromosome segregation is satisfactorily completed. During cytokinesis cells physically separate, giving place to two daughter cells. Defects in the control of cytokinesis result in aneuploidies and genomic instability. A key controller of cytokinesis is the mitotic Cdk1 (M-Cdk1) activity. Our project derives from the observed correlation between the onset of cytokinesis and the termination of M-Cdk1 activity. Complementary to such observation, expression of a hyperstable allele of the mitotic cyclin Clb2, blocks cytokinesis. Thus, the very same activity that pushes cells into mitosis and promotes mitotic entry and anaphase, blocks the occurrence of premature cytokinesis. These observations suggest that one or more proteins, essential to trigger cytokinesis, are inhibited by M-Cdk1 phosphorylation. The identity of such critical M-Cdk1 substrate/s is unknown. Therefore, the goal of this thesis is to gain insight on how M-Cdk1 prevents premature cytokinesis during anaphase in the model eukaryotic organism Saccharomyces cerevisiae. The thesis work reveals that the Mitotic Exit Network is unexpectedly partially activated in the presence of prevailing high M-Cdk1 activity, and drives the release of the Cdc14 phosphatase to the cytoplasm under such conditions.