Polo様キナーゼ（Plks）は、有糸分裂、減数分裂、および細胞質分裂の重要な調節因子としてますます認識されています。細胞分裂中に提案された広範な機能に一致して、Plkは複雑な時間的および空間的制御を受けます。最近の発見により、Plkの調節メカニズムが明らかになり、リン酸化されたドッキングタンパク質と相互作用することで異なる細胞構造を標的にします。さらに、Plksの基質特異性やM期の進行における個々の基質の役割に関する情報が明らかになりつつあります。

Plkの構造と調節

Plkの構造とPlkを調節する構造。すべてのPlkは類似の構造を持ち、アミノ末端に典型的なセリン/スレオニンキナーゼドメインがあり、カルボキシル末端にはポロボックスと呼ばれる2つのシグネチャモチーフを含む調節ドメインがあります（図2）。ショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）、酵母（Saccharomyces cerevisiae）および分裂酵母（Schizosaccharomyces cerevisiae）のゲノムにはそれぞれ1つのPlk（ポロ、Cdc5、Plo1）が存在しますが、脊椎動物種にはPlkファミリーのメンバーがいくつか存在します。ポロ、Cdc5、Plo1の機能のほとんどを果たします。現在、Plkファミリーの他の脊椎動物メンバーの生理的役割についてはほとんど知られていません（BOX 1）が、構造的類似性を考慮すると、Plk1に対して確立された多くの特性は他のPlkにも関連している可能性があります。

リン酸化による調節

細胞分裂に重要な多くのタンパク質は、リン酸化とユビキチン依存性プロテオリシスという2つの基本的なメカニズムによって制御されています。Plkの調節はこれらの一般的な原則に従います。他の多くのタンパク質キナーゼと同様に、Plkは触媒ドメインの短い領域でリン酸化によって活性化されます。いわゆるTリングです。脊椎動物のPlkでは、進化的に保存されたスレオニン残基（XenopusのThr201、Homo sapiensのPLK1のThr210）がアスパラギン酸に変異し、Tリングのリン酸化を模倣し、多くのキナーゼを活性化させます。Plx1をin vitroでリン酸化し活性化できる2つのキナーゼ、すなわちPlkk1（Plkキナーゼ1）とPKA（プロテインキナーゼA）が特定されています。Plkk1（Plkキナーゼ-1）はヒトのSLK（SNF1様キナーゼ）に相当します。これらのキナーゼが生理的条件下でPlksを活性化するかどうかは不明であり、他の上流調節キナーゼが存在する可能性があります。Tループ部位に加えて、保存されたセリン（Plx1のSer128、PLK1のSer137）もアスパラギン酸に変異しています。多くのキナーゼ活性化が付与されますが、実際にこの部位がin vivoでリン酸化されるかどうかは不明です。Plx1には他のいくつかのリン酸化部位が特定されていますが、その重要性はまだ決定されていません。

細胞と染色体の分離

有糸分裂細胞において、Plk1は紡錘体だけでなく、植物や動物にも関連しています。これらのセントロメア関連タンパク質構造は、2つの密接に関連したプロセスにおいて重要な役割を果たします62。まず、これらは紡錘体微小管が有糸分裂染色体に付着する部位です。第二に、これらは紡錘体（または紡錘体組立）チェックポイントと呼ばれる監視メカニズムの活性を調節するために不可欠です。このチェックポイントの目的は、すべての染色体がSISTER CHROMATIDSが分離されて引き離される前に紡錘体に双極的に接続されていることを確認することです（ボックス3）。したがって、ミトコンドリアにおけるPlk1の局在は、このキナーゼのミトコンドリア組立、ミトコンドリア-微小管相互作用、および紡錘体チェックポイント調節における役割を示しています。これらの可能性は相互に排他的ではありませんが、キネトコアにおけるPlk1の機能をよりよく理解するには、その構造基質と結合パートナーの特定を待たなければならないかもしれません。

細胞質分裂

Poloキナーゼの細胞質分裂への関与は、分裂酵母で初めて示されました。ここでは、Plo1の過剰発現が細胞周期の任意の段階で隔離を促進しますが、plo1変異体は隔離できません。Mid1と呼ばれるタンパク質は、Plkのリン酸化によって核内の収縮ループの形成がどこで行われるかを決定します。細胞質分裂における哺乳類Plk1の役割に関する最近の研究では、Mklp2というキネチン関連モーターと、PBDと相互作用するPlk1の潜在的基質としてのダイニンサブコンポーネントNudCが特定されました。Mklp2とNudCの両方は関連するキネシン活性を持ち、両方とも中央紡錘体に位置しています。PLK1は、中央紡錘体の中間で中央スピンドリンサブユニットCYK4をリン酸化し、RhoAの活性化とアクチンの収縮を促進するためにRhoグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）ECT2のリクルートを可能にすることがわかっています。

参考文献

1. Barr, Francis A; et al. Polo-like kinases and the orchestration of cell division. Nature reviews Molecular cell biology. 2004: 429-441.