Cyclin B1/Cdk1 coordinates mitochondrial respiration for cell-cycle G2/M progression.
Cyclin B1/Cdk1 coordinates mitochondrial respiration for cell-cycle G2/M progression.
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DOI：
10.1016/j.devcel.2014.03.012
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发表时间：
2014-04-28
影响因子：
11.8
通讯作者：
Li, Jian Jian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Zhaoqing;Fan, Ming;Candas, Demet;Zhang, Tie-Qiao;Qin, Lili;Eldridge, Angela;Wachsmann-Hogiu, Sebastian;Ahmed, Kazi M.;Chromy, Brett A.;Nantajit, Danupon;Duru, Nadire;He, Fuchu;Chen, Min;Finkel, Toren;Weinstein, Lee S.;Li, Jian Jian
细胞周期进程需要大量的线粒体能量。然而，线粒体呼吸与G2/M转换（细胞分裂的关键步骤）的协调机制仍有待阐明。在这里，我们表明，一部分细胞周期蛋白CyclinB 1/Cdk 1蛋白定位到线粒体的基质和磷酸化的线粒体蛋白，包括复杂的I（CI）亚基在呼吸链中的集群。CyclinB 1/Cdk 1介导的CI亚基磷酸化增强CI活性，而在每个相关CI亚基中缺乏这种磷酸化导致CI功能受损。线粒体靶向的CyclinB 1/Cdk 1增加线粒体呼吸，增加氧消耗和ATP生成，为细胞G2/M转换提供有效的生物能量，缩短总循环时间。因此，CyclinB 1/Cdk 1介导的线粒体底物磷酸化使细胞能够感知并响应G2/M转变增加的能量需求，随后上调线粒体呼吸以实现细胞周期的成功进展。
A substantial amount of mitochondrial energy is required for cell cycle progression. However, the mechanisms coordinating the mitochondrial respiration with G2/M transition, a critical step in cell division, remains to be elucidated. Here we show that a fraction of cell cycle CyclinB1/Cdk1 proteins localizes into the matrix of mitochondria and phosphorylates a cluster of mitochondrial proteins including the complex I (CI) subunits in the respiratory chain. The CyclinB1/Cdk1-mediated CI subunit phosphorylation enhances CI activity, whereas deficiency of such phosphorylation in each of the relevant CI subunits results in impairment of CI function. Mitochondria-targeted CyclinB1/Cdk1 increases mitochondrial respiration with enhanced oxygen consumption and ATP generation, which provides cells with efficient bioenergy for G2/M transition and shortens overall cycling time. Thus, CyclinB1/Cdk1-mediated phosphorylation of mitochondrial substrates allows cells to sense and respond to an increased energy demand for G2/M transition, and subsequently to up-regulate mitochondrial respiration for a successful cell cycle progression.
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