检查点激酶 1; CHEK1

检查点，S. Pombe，1
细胞周期检查点激酶的同源物；CHK1

HGNC 批准的基因符号：CHEK1

细胞遗传学位置：11q24.2 基因组坐标（GRCh38）：11:125,625,136-125,681,124（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

检查点通路控制细胞周期转变的顺序和时间，并确保 DNA 复制和染色体分离等关键事件以高保真度完成。S. pombe Chk1 基因编码 DNA 损伤检查点所需的蛋白激酶。桑切斯等人（1997）和弗拉格斯等人（1997）鉴定了 Chk1 的小鼠和人类同源物。弗拉格斯等人（1997）指出，预测的蛋白质通过蛋白激酶结构域具有 90% 的序列同一性。桑切斯等人（1997）报道预测的 476 个氨基酸的人类 CHK1 蛋白的序列与裂殖酵母 Chk1、线虫 Chk1 和果蝇“葡萄”（grp）蛋白的序列有 29%、40% 和 44% 的同一性，分别。Northern 印迹分析显示，CHK1 以大约 2.4 kb mRNA 的形式广泛表达，在胸腺、睾丸、小肠和结肠中表达最丰富。针对 CHK1 的抗体可识别哺乳动物细胞提取物免疫印迹上的 54 kD 蛋白质。然而，当从经电离辐射（IR）处理的细胞中分离出来时，该蛋白质的迁移性发生了改变，这表明 CHK1 因 DNA 损伤而发生了修饰。在体外，CHK1 直接磷酸化 CDC2（116940）酪氨酸磷酸化的调节因子 CDC25C（157680）。作者提出，作为对 DNA 损伤的反应，CHK1 磷酸化并抑制 CDC25C，从而阻止 CDC2-细胞周期蛋白 B 复合物的激活和有丝分裂进入。

▼ 生化特征

晶体结构

陈等人（2000）以 1.7 埃的分辨率确定了人类 CHEK1 激酶结构域（残基 1 至 289）及其与 ATP 类似物的二元复合物的晶体结构。这些结构揭示了相同的开放激酶构象。二级结构和侧链相互作用稳定了 CHEK1 的激活环，并在不磷酸化催化结构域的情况下实现激酶活性。CDC25C 肽与 CHEK1 相互作用的分子模型发现了几个对底物选择性很重要的保守残基。此外，陈等人（2000）发现不太保守的 C 末端区域会对 CHEK1 激酶活性产生负面影响。

▼ 基因功能

Sanchez 等人使用免疫荧光法（1997）发现 CHK1 以点状染色模式定位于细胞核。Flaggs 等人使用相同的技术（1997）研究了 CHK1 与 ATM（607585）和 ATR（601215）的关系，这两种细胞周期蛋白参与 DNA 损伤反应，也与减数分裂前期 I 中的染色质相关。他们发现 Chk1 在减数分裂 I 期间沿着联会复合体分布在小鼠精母细胞中，这种定位依赖于功能性 Atm 基因产物。在粗线期晚期，Chk1 与 Atr 共定位于 XY 染色体对的非突触臂上。弗拉格斯等人（1997）提出 CHK1 的作用是整合来自 ATM 和 ATR 的信号，并参与监测减数分裂重组，这是一个涉及编程 DNA 断裂的过程。

赵等人（2002）表明，缺乏 CHK1 的人类细胞在 IR 诱导的 S 和 G2 检查点上均表现出缺陷。此外，CHK1 的缺失导致低磷酸化形式的 CDC25A（116947）蛋白磷酸酶的积累，并且 CHK1 缺陷细胞在 IR 后无法降解 CDC25A。在 CHK1 缺陷细胞中，IR 诱导的 S 和 G2 检查点通过干扰 CDC25A 积累而部分恢复。这些发现表明，CHK1 在未受干扰的细胞周期中直接磷酸化 CDC25A，并且 CHK1 磷酸化 CDC25A 是细胞响应双链 DNA 断裂而延迟细胞周期进程所必需的。

乌托等人（2004）发现非洲爪蟾 Chk1，而非 Chk2（604373），在 thr504 处磷酸化非洲爪蟾 Cdc25a，并抑制其通过其 C 末端与各种 Cdk-细胞周期蛋白复合物相互作用。这种抑制，而不是 Cdc25a 降解，对于早期胚胎中 Chk1 诱导的细胞周期停滞和 DNA 复制检查点至关重要。相当于 thr504 的 C 端位点存在于从酵母到人类的所有已知 Cdc25 家族成员中，并且 Chk1 对其进行磷酸化，抑制所有检查的 Cdc25 家族成员与其 Cdk 细胞周期蛋白底物相互作用。

张等人（2005）观察到复制应激诱导正常和转化的人类细胞系中 CHK1 蛋白的时间依赖性下调。他们确定 ATR 介导的 CHK1 在 ser345 上的磷酸化同时激活 CHK1 并靶向 CHK1 进行多泛素化和蛋白酶体降解。CHK1 的泛素化由包含 CUL1（603134）或 CUL4A（603137）的 E3 连接酶复合物介导。用抗癌剂喜树碱处理细胞会引发 CHK1 破坏，从而阻止药物诱导的 S 期停滞恢复并导致细胞死亡。张等人（2005）得出结论，激活的 CHK1 的蛋白水解可能会促进正常条件下检查点的终止，并可能在喜树碱和相关抗癌药物的细胞毒性作用中发挥作用。

Tang 等人利用 RNA 干扰 HeLa 细胞（2006）观察到 CHK1 缺陷细胞在 G2/M 期停滞并表现出大量凋亡。siRNA 与细胞同步的耦合揭示了 CHK1 缺失导致中期阻滞。双极纺锤体形成和中心体功能似乎正常；然而，耗竭的细胞在中期表现出染色体错位，在后期表现出染色体滞后，以及错位/滞后染色体区域内的动粒缺陷。此外，唐等人（2006）表明，无论是否存在 DNA 损伤，CHK1 都是 PLK1（602098）的负调节因子。纺锤体检查点蛋白的联合缺失挽救了 CHK1 缺失引起的有丝分裂停滞，表明 CHK1 缺失激活了纺锤体检查点。唐等人（2006）得出结论，CHK1 是正常细胞增殖和存活所必需的。

Zachos 等人使用禽 B 淋巴瘤细胞系（其中 Chk1 通过基因靶向消除）和人类细胞（其中 CHK1 表达被小干扰 RNA 消除）（2007）表明 CHK1 可以防止自发染色体错误分离和染色体不稳定。CHK1 缺陷细胞在存在紫杉醇（一种微管稳定剂）的情况下无法维持有丝分裂停滞，并且检查点失败与 Aurora B（AURKB; 604970）活性降低以及 BUBR1（BUB1B; 602860）磷酸化和定位缺陷相关。动粒。当诺考达唑完全解聚微管时，稳定的有丝分裂停滞不需要 CHK1。CHK1 与中期着丝粒相关，并在用紫杉醇和诺考达唑处理的细胞中被磷酸化，并且在用紫杉醇处理期间需要 CHK1 激酶活性来维持有丝分裂停滞。此外，CHK1 磷酸化 Aurora B 并增强其体外催化活性。扎乔斯等人（2007）提出 CHK1 增强纺锤体检查点信号，以确保 Aurora B 和 BUBR1 的最佳调节，并在动粒产生减弱的检查点信号时持续有丝分裂停滞。

岛田等人（2008）发现 DNA 损伤会迅速降低人和小鼠细胞中组蛋白 H3 的 thr11（T11）的磷酸化（参见 602810）。CHK1 在整个细胞周期中磷酸化 H3-T11，DNA 损伤后 CHK1 从染色质解离与 H2-T11 磷酸化降低密切相关。H3-T11 磷酸化的丧失与组蛋白乙酰转移酶 GCN5（参见 602301）在细胞周期蛋白 B1（CCNB1；123836）和 CDC2 启动子处的结合减少以及 H3 lys9 乙酰化减少相关。

Yan 和 Willis（2013）通过蛋白质印迹分析表明，Topbp1（607760）的 C 端 Chk1 激活域（CAD）对于非洲爪蟾卵提取物中 DNA 损伤触发的 Chk1 磷酸化至关重要。Topbp1 的 CAD 与包含第四个和第五个 WD40 重复序列的 Wdr18（620291）区域相互作用，并且 Wdr18 该区域的表达以显性负向方式抑制非洲爪蟾卵提取物中的 Chk1 磷酸化。进一步的分析表明，Wdr18 是 Chk1 磷酸化所必需的，并且 Wdr18 与 Chk1 相关。结果表明，Wdr18 通过与 Topbp1 C 末端相互作用来实现 DNA 损伤检查点信号，从而使 Chk1 更接近激活的 Atr。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Sanchez 等人（1997）将人类 CHK1 基因定位到 11q24，靠近 11q23 的 ATM 基因。该区域与许多癌症中杂合性的丧失相关。弗拉格斯等人（1997）通过荧光原位杂交将CHK1基因定位到11q22-q23。

▼ 动物模型

Takai 等人通过靶向破坏小鼠中的 Chek1（2000）表明 Chek1 缺陷在胚胎发生早期是致命的。在培养中，根据 TUNEL 分析确定，Chek1 -/- 而不是 CHEK1 +/- 囊胚表现出内细胞团生长的严重缺陷并死于细胞凋亡。DNA复制的抑制和DNA损伤剂未能导致细胞周期停滞，表明CHEK1对于有丝分裂前的停滞是必不可少的。

刘等人（2000）发现 Chek1 +/- 小鼠在 1.5 岁时都是健康、有生育能力且无肿瘤的，而 Chek1 -/- 小鼠由于植入周围胚胎致死而从未产生。第 3.5 天囊胚的 PCR 基因分型显示 Chek1 -/- 细胞的孟德尔比率低于预测的四分之一。培养后，只有 Chek1 +/+ 和 +/- 细胞存活，而非增殖细胞表现出大量 DNA 碎片和 p53（191170）孤立的细胞凋亡。FACS分析表明DNA损伤的Chek1 -/-细胞缺乏功能性G2/M DNA损伤检查点并进入有丝分裂。Western blot 分析表明，DNA 损伤后，Chek1 在 ser345 处的磷酸化因野生型而非激酶缺陷型 ATR 的过表达而增加。