Classical Anticytokinins Do Not Interact with Cytokinin Receptors but Inhibit Cyclin-dependent Kinases

0099660 - ÚEB 2008 RIV US eng J - Journal Article
Spíchal, Lukáš - Kryštof, Vladimír - Paprskářová, Martina - Lenobel, René - Stýskala, Jakub - Binarová, Pavla - Cenklová, Věra - De Veylder, L. - Inzé, D. - Kontopidis, G. - Fischer, P.M. - Schmülling, T. - Strnad, Miroslav
Classical Anticytokinins Do Not Interact with Cytokinin Receptors but Inhibit Cyclin-dependent Kinases.
[Klasické anticytokininy neinteragují s cytokininovými receptory, ale inhibují cyklin-dependentní kinázy.]
Journal of Biological Chemistry. Roč. 282, č. 19 (2007), s. 14356-14363. ISSN 0021-9258. E-ISSN 1083-351X
R&D Projects: GA MŠMT(CZ) LC06034; GA ČR GA301/05/0418; GA AV ČR IAA5020302; GA ČR(CZ) GA204/07/1169
Institutional research plan: CEZ:AV0Z50380511; CEZ:AV0Z50200510
Source of funding: V - Other public resources ; V - Other public resources ; V - Other public resources ; V - Other public resources
Keywords : Cyclin-dependent Kinases * Anticytokinins * Cytokinin Receptors
Subject RIV: EB - Genetics ; Molecular Biology
Impact factor: 5.581, year: 2007

Cytokinins are a class of plant hormones that regulate the cell cycle and diverse developmental and physiological processes. Several compounds have been identified that antagonize the effects of cytokinins. Based on structural similarities and competitive inhibition, it has been assumed that these anticytokinins act through a common cellular target, namely the cytokinin receptor. Here, we examined directly the possibility that various representative classical anticytokinins inhibit the Arabidopsis cytokinin receptors CRE1/AHK4 (cytokinin response 1/Arabidopsis histidine kinase 4) and AHK3 (Arabidopsis histidine kinase 3). We show that pyrrolo[2,3-d]pyrimidine and pyrazolo[4,3-d]pyrimidine anticytokinins do not act as competitors of cytokinins at the receptor level. Flow cytometry and microscopic analyses revealed that anticytokinins inhibit the cell cycle and cause disorganization of the microtubular cytoskeleton and apoptosis. This is consistent with the hypothesis that they inhibit regulatory cyclin-dependent kinase (CDK) enzymes. Biochemical studies demonstrated inhibition by selected anti-cytokinins of both Arabidopsis and human CDKs. X-ray determination of the crystal structure of a human CDK2-anticytokinin complex demonstrated that the antagonist occupies the ATP-binding site of CDK2. Finally, treatment of human cancer cell lines with anticytokinins demonstrated their ability to kill human cells with similar effectiveness as known CDK inhibitors.

Cytokininy jsou klasické rostlinné hormony regulující buněčný cyklus a různé vývojové a fyziologické procesy. Bylo identifikováno několik látek s opačným účinkem než je působení cytokininů. Tyto anticytokininy působí přes cytokininové receptory. Zkoumali jsme rovnou předpoklad, že různé reprezentativní klasické anticytokininy inhibují cytokininové receptory CRE1/AHK4 (cytokinin response 1/Arabidopsis histidine kinase 4) a AHK3 (Arabidopsis histidine kinase 3). Ukázali jsme, že anticytokininy pyrrolo[2,3-d]pyrimidine a pyrazolo[ 4,3-d]pyrimidine nepůsobí jako kompetitory cytokininů na receptorové úrovni. Flow cytometrické a mikroskopické analýzy prokázaly, že anticytokininy inhibují buněčný cyklus a způsobují rozpad mikrotubulárního cytoskeletu a apoptózu. To souhlasí s hypotézou, že regulovaně inhibují enzymy cyklin-dependentních kináz (CDK). Biochemické studie demonstrují inhibici pomocí vybraných anticytokininů jak u Arabidopsis, tak u lidských CDKs. X-ray determinace krystalové struktury lidského CDK2-anticytokininového komplexu ukázala, že tento antagonista obsazuje ATP-vazebná místa CDK2. Na závěr, ovlivnění lidských nádorových buněčných linií anticytokininy demonstruje jejich schopnost usmrcovat lidské buňky s podobnou efektivitou jako známé CDK inhibitory.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0158210