A Mad1 az élesztőben és más eukariótákban található fehérje , amely részt vesz az orsó összeállítási ellenőrzőpontjában ( SAC ) [1] . Ez az ellenőrzőpont szabályozza a mikrotubulusok kromoszómákhoz való kapcsolódását, és megakadályozza, hogy a sejt anafázisba kerüljön , amíg az orsó teljesen össze nem áll. A Mad elnevezést azért kapták, mert az erre a fehérjére mutáns sejtek hibásan blokkolják a mitózist ( az angol mitotic arrest deficient, Mad ) a mikrotubulusok depolimerizációja során. A MAD1 a Mad2 anafázis inhibitort olyan szabad kinetokorokhoz toborozza , amelyek nem kapcsolódnak az orsó mikrotubulusaihoz, és elengedhetetlen a Mad2- Cdc20 komplex kialakulásához in vivo , de nem in vitro . In vivo a Mad1 a Mad2-Cdc20 komplex kompetitív inhibitoraként működik [2] . A Mad1 -et az Mps1 kináz foszforilálja , amely más folyamatokkal együtt a mitotikus ellenőrzőpont komplex (MCC ) kialakulásához vezet . Így gátolja az anafázis/cikloszóma stimulációs komplex (APC/C) aktivitását. A Mad1 homológjai evolúciósan konzerváltak az eukariótákban az élesztőtől az emlősökig . A sejtciklus és a kromoszóma szegregáció szabályozásával , valamint bizonyos interfázisos funkciók ellátásával a Mad1 számos daganat és genetikai betegség kialakulásában vesz részt (például aneuploidiával összefüggő ) [3] [4] .
Az eukarióta sejtek a mitózis blokkolását mutatják mikrotubulus polimerizációt gátló szerek jelenlétében . Az orsó összeállítási ellenőrzőpontja (SAC) figyeli az orsó állapotát, és összekapcsolja a metafázis az anafázishoz való átmenetet az összes kinetokor helyes bipoláris kapcsolódásával a mitotikus orsóhoz. A SAC gátolja az anafázis stimulációs komplex (APC/C) aktivitását, megakadályozva a downstream effektorok lebomlását, amelyek egyébként az anafázisba való belépéshez és a mitózis befejezéséhez vezetnének. A Mad1 megszakítása a SAC funkció elvesztését eredményezi. A Mad1 túlnyomórészt magányos kinetokorokra lokalizálódik, és akár egyetlen magányos kinetochore esetén is mitotikus leállást vált ki. A Mad1 egy fontos SAC komponenst, a Mad2-t toboroz a magányos kinetokorokhoz (lásd az ábrát), és fokozza a mitotikus leállási jelet. Van egy szabad citoplazmatikus Mad2-készlet egy inaktív nyílt konformációban, amelyet o-Mad2-nek neveznek. Amikor Mad1-hez kötődik, a Mad2 egy zárt (c-MAD2) nevű aktív konformációt vesz fel, és két Mad1 és két c-Mad2 alegységből álló heterotetramert képez. A MAD1-c-Mad2 heterotetramerje nagyon stabil, és a szabad citoplazmatikus o-Mad2 katalitikus receptoraként működik. A szabad o-Mad2 ehhez a receptorhoz kötődik, és konformációját az aktív zárt formává változtatja. Ez a második c-MAD2 egy még ismeretlen mechanizmussal átkerül a ciklin Cdc20-ba, és a Cdc20-c-Mad2 komplexet képezi. Ez a komplex a mitotikus ellenőrzőpont komplexum (MCC) lényeges összetevője. Az MCC megköti és gátolja az APC/C-t, ezért blokkolja a mitózis további lefolyását [5] [6] .
Amellett, hogy részt vesz a mitózis szabályozásában, a Mad1-nek van néhány interfázis funkciója is. Különösen azt találták, hogy a Golgi-készülék interfázisa Mad1-et tartalmaz. A citoplazmatikus Mad1-től eltérően a Golgi-készülékből származó Mad1 független a Mad2-től. A Mad1 hiánya az α5 integrin szekréciójának károsodását okozza , és ennek következtében károsodik a sejtek kötődése és adhéziója , valamint csökkent sejtmozgás. Éppen ellenkezőleg, túlzott expressziója fokozott irányított sejtmigrációhoz vezet [3] .
A növényekben kimutatták, hogy a Mad1 részt vesz az endopoliploidizációban és a virágzásban azáltal, hogy kölcsönhatásba lép a Mos1 fehérjével, amely a növényi immunitás negatív szabályozója [7] .
A Mad1 működésének foszforiláción keresztüli szabályozásában két ellenőrzőpont - kináz vesz részt [8] . Egyikük, az Mps1, mind in vitro , mind in vivo foszforilezi a MAD1-et, és úgy gondolják, hogy szabályozza a Mad1 és Mad2 lokalizációját a kinetokorokon és kölcsönhatásuk dinamikáját. Egy másik kináz, a BUB1 , a Mad1-et toborozza a kinetokorokhoz, és aktiválja azt, ha vannak független kinetokorok [5] . Ha a kinetochore az orsóhoz kapcsolódik, a SAC inhibitor p31 üstökös gátolja a Mad1 konformációs átrendeződését Mad2-vé, és megakadályozza, hogy a Mad2 kötődjön a Cdc20-hoz [5] .
A biokémiai módszerek 1995-ben azt jósolták, hogy a Mad1 fehérje kétszálú, jellegzetes rúd alakú, 90 kDa tömegű és 718 aminosavból álló fehérje [ 9] [1] . Aztán 2002-ben publikálták az emberi Mad1 kristályszerkezetét, amely Mad2-vel komplexet alkot, és így tetramert alkotott (lásd az ábrát). A kísérleti korlátok miatt ez a szerkezet csak azokat a 484-584 aminosavakat mutatja, amelyek a Mad1 részét képezik. A megnyúlt MAD1 monomerek szorosan össze vannak tartva egy párhuzamos kettős hélixben, amely magában foglalja az N-terminális alfa hélixeket . A MAD1 láncok a kettős hélixtől a Mad2 ligandumaik felé mutatnak , két szubkomplexet alkotva a Mad2-vel. Az 1. és 2. alfa hélix közötti szegmens tartalmazza a Mad2 kötődomént . Ennek a kötődoménnek az első része rugalmas, és különböző konformációkat vesz fel, amelyek a komplex aszimmetriáját okozzák. Termodinamikai vizsgálatok segítségével kimutatták, hogy a Mad1 képes lelassítani a Mad2-Cdc20 komplex képződésének sebességét, és ezért kompetitív inhibitorként működik in vivo . Sőt, a Mad1 és Mad2 kötőhelyekről kiderült, hogy a komplexen belül vannak, ami valószínűleg elérhetetlenné teszi a Cdc20 kötőhelyeket. A Mad1-Mad2 kapcsolat szokatlan, mivel a Mad2 C-terminálisa átíveli a Mad1-et. Ezzel kapcsolatban feltételezzük, hogy az inaktív Mad1-Mad2 komplex nem képes felszabadítani a Mad2-t, ezért ehhez a komplex konformációs átrendeződésének új, eddig kevéssé ismert mechanizmusára van szükség [2] .