ほとんどの種、特にSchizosaccharomyces cerevisiaeを含む種では、Cdc2/cyclin Bによる有糸分裂誘導キナーゼは、Cdc2のATP結合領域にあるチロシン残基のリン酸化によって間期中は抑制されたままです。この部位はWee1キナーゼによってリン酸化され、Cdc25ホスファターゼによって脱リン酸化されます。分裂酵母では、G2/M制御Nim1/Cdr1キナーゼの別の要素が有効な有糸分裂誘導因子として同定されています。これらの研究は、Nim1がWee1を阻害することによって作用していること、恐らくは直接的なリン酸化によるものであることを示唆しています。このモデルと一致して、Nim1を過剰発現する細胞ではWee1が過リン酸化されていることをここで報告します。同様に、nim1細胞ではWem1のリン酸化が減少していました。高度に精製されたNim1キナーゼはin vitroでWee1をリン酸化し、これによりWee1キナーゼを強力に阻害します。これらの観察結果は、Nim1がWee1を阻害することによって有糸分裂の開始を促進することを示しています。

はじめに

真核生物におけるG2-M期移行は、一連の特異的なプロテインキナーゼおよびホスファターゼの相乗的かつ拮抗的な活性によって制御されています。このカスケードは、有糸分裂への進入に必要なセリン/スレオニンプロテインキナーゼであるCdc2に収束します。Schizosaccharomyces pombeでは、Cdc2/cyclin B複合体の不活性化はWee1によるチロシン15のリン酸化によって達成されます。Wee1キナーゼの役割は、Cdc2のチロシン15のリン酸基を脱リン酸化してCdc2/cyclin B複合体を活性化するCdc25ホスファターゼとは逆です。cdc25およびwee1の上流にある制御シグナルについてはほとんど知られていません。遺伝学的研究は、有糸分裂誘導因子nim1/cdr1がwee1の上流で作用し、wee1のネガティブレギュレーターである可能性を示唆しています。

Wee1

Wee1は、S. pombeにおけるプロテインキナーゼSer/Thrファミリーに属する核内キナーゼです。分子量は96 kDaで、Wee1は細胞周期進行の主要な制御因子です。Cdk1を阻害することで細胞が有糸分裂に入るのを防ぎ、細胞サイズに影響を与えます。Wee1は哺乳類を含む多くの他の生物にもホモログを持っています。細胞サイズの制御は細胞機能を確保するために不可欠です。栄養、成長因子、機能的負荷などの環境要因に加え、細胞サイズは細胞サイズチェックポイントによっても制御されています。Wee1はこのチェックポイントの一部です。有糸分裂に入るタイミングを決定するキナーゼであり、娘細胞のサイズに影響を与えます。細胞分裂が早期に起こるため、Wee1機能の喪失は通常よりも小さい娘細胞を生じさせます。その名称はスコットランド方言のwee（小さい）に由来し、発見者のPaul Nurseは発見当時スコットランドのエディンバラ大学に勤務していました。

図1. Wee1のタンパク質構造。

機能

G2/Mチェックポイント：Wee1はCdk1のアミノ酸Tyr15およびThr14をリン酸化し、これによりCdk1のキナーゼ活性を低下させ、有糸分裂への進入を防ぎます。Schizosaccharomyces pombeでは、さらなる細胞成長が起こる可能性があります。Wee1によるCdk1の不活性化は、基質競合の結果であることが示されています。有糸分裂進入時には、複数の調節因子によってWee1活性が低下し、Cdk1活性が増加します。Schizosaccharomyces pombeでは、Pom1というプロテインキナーゼが細胞極に局在しています。これはCdr2がCdr1を介してWee1を阻害する経路を活性化します。Cdk1自身もリン酸化を通じてWee1を負に制御し、正のフィードバックループを形成します。Wee1活性の低下だけでは有糸分裂に入るのに十分ではなく、サイクリン合成およびCdk活性化キナーゼ（CAK）によるリン酸化も必要です。

細胞サイズチェックポイント：小さい細胞が有糸分裂に入るのを防ぐ細胞サイズチェックポイントの存在が示されています。Wee1は細胞サイズと細胞周期進行を調整することでこのチェックポイントに関与しています。

DNA損傷チェックポイント：このチェックポイントもG2/M移行を制御します。Schizosaccharomyces pombeでは、このチェックポイントはガンマ線などによるDNA損傷を受けた細胞の有糸分裂進入を遅延させます。G2期の延長はWee1に依存しており、wee1変異体はγ線照射後にG2期の延長が見られません。

参考文献：

1. Parker, L. L; 他。有糸分裂阻害因子Weelのnim1/cdr1キナーゼによるリン酸化と不活性化。Nature、363(6431)、736–738。