摘要：本文主要介紹了與細胞周期的分子的調控機制。包括促成熟因子（MPF）、cdc基因、周期蛋白依賴性激酶(CDKs)和細胞周期蛋白的發現和作用。展望了其發展前景。

關鍵詞細胞周期；促成熟因子（MPF）；cdc基因；周期蛋白依賴性激酶；細胞周期蛋白；轉運調控機制。

細胞周期是指連續分裂的細胞從一次有絲分裂結束到下一次有絲分裂完成所經曆的整個序貫過程。在這一過程中,細胞的遺傳物質DNA經過複制平均分配到兩個子細胞中，細胞周期中每一事件都是有規律、精确地發生,并且在時間與空間上受到嚴格調控。細胞周期調控有兩個主要事件，一個是對DNA複制起始的控制，發生在G1期和S期之間。第二個事件是對染色體凝集的控制，發生在G2期和M期之間。其控制系統由一套相互作用的蛋白質組成，主要有促成熟因子（MPF）、cdc基因、周期蛋白依賴性激酶(CDKs)和細胞周期蛋白(cyclin)。

一、促成熟因子（MPF）的發現及其作用

1971年，Masui和Markert用非洲爪蟾卵做實驗，發現在處于分裂中期(即成熟的)卵細胞細胞質中有一種物質，可以誘導處于減數分裂期前的卵母細胞染色質凝集，進入分裂階段并停留在分裂中期。将這種物質稱為促成熟因子，即MPF。

1988年，Maller實驗室的Lohka等人從爪蟾中分離出MPF，并證明其主要含有p32和p45兩種蛋白。P32和p45結合後，表現出蛋白激酶活性，可以使多種蛋白質底物磷酸化。因而證明，MPF是一種蛋白激酶。

MPF即促成熟因子，是一種蛋白激酶，由p32和p45組成。存在于爪蟾處于分裂中期(即成熟的)卵細胞細胞質中，可以誘導卵母細胞G2/M轉換(成熟)。

二、cdc基因

1.cdc基因的發現

哈特韋爾采用遺傳學方法,用芽殖酵母作為實驗對象研究細胞周期。20世紀70年代初，他通過溫度敏感突變技術篩選出突變酵母細胞,這些細胞的生長停滞在特定的細胞周期時相,從而确定缺陷基因所編碼的蛋白質在細胞周期調控中的作用，利用種方法，他成功地分離出上百個涉及細胞周期調控的基因,并命名為cdc基因。

2.cdc基因功能

在哈特韋爾發現的這類基因中, cdc4、6、7、8等控制DNA複制,如cdc8具有起始DNA合成的功能; cdc5、14、15等參與染色體分離的調控; cdc3、10、11、13等調控細胞質的分裂，名為cdc28的基因,啟動細胞從G1期進入S期。該基因編碼的蛋白質是其他cdc基因産物執行功能的前提,所以又被稱為start基因。

三、周期蛋白依賴性激酶（CDK)

1.CDK的發現

繼酵母cdc2和cdc28基因被分離之後，又分離出10多個cdc2類同基因。其表達産物有兩個共同特點：其一，都含有一段類似的氨基酸序列，其中有一段的序列相當保守，即PSTAIRE序列，此序列與周期蛋白結合有關，其二，它們都能與周期蛋白結合，并将周期蛋白作為其調節亞單位，并進而表現出蛋白激酶活性，因而被統稱為周期蛋白依賴性蛋白激酶，簡稱CDK

2.CDK的功能

CDK的主要生物學作用是啟動DNA的複制和誘發細胞的有絲分裂,從而馭動細胞周期,在細胞發育過程中起着非常重要的作用。研究表明:這種激酶的周期性激活與失活是推動細胞周期進行的主要因素。在CDK激酶分子中還存在一些重要位點，對這些位點進行磷酸化修飾，将對CDK激酶活性起重要的調節作用。

3.CDK激酶的激活

CDK激酶的激活作用依賴于可逆的蛋白質磷酸化作用,即通過磷酸基與靶蛋白結合來構築這種生命體代謝過程中最基本的公共通路。靶蛋白的磷酸化改變了靶蛋白的功能,使它處于高度活躍或完全靜止的狀态。由于激酶把碑酸醋塗抹在許多不同的靶蛋白上,從而可同時改變細胞中的不同進程,将高強度的細胞分裂信号傳遍細胞内部。

4.CDK激酶抑制物（CDKI）

CDKI是一類對CDK活性起負性調控的蛋白質。目前發現CIP/KIP家族和INK4兩大家族。INK4特異性抑制CDK4·cyclin D1、CDK6·cyclin D1的活性。

如P16ink4a、P15ink4b、P18ink4c、P19ink4d等，其中P16ink4a主要抑制G1期CDK激酶（如CDK4和CDK6）。KIP/CIP能抑制大多數CDK的激酶活性，包括P21cip1、P27kip1、P57kip2等。P21cip1還能與DNA聚合酶δ的輔助因子PCNA結合，直接抑制DNA的合成

四、細胞周期蛋白（cyclin)

1.細胞周期蛋白（cyclin)的發現

在1983年報道，在海膽中存在着兩種蛋白質，其含量的變化随細胞周期進程變化而變化。在細胞間期積累，在細胞分裂期内消失，在下一個周期中又重複這一消長現象。他們将這一蛋白命名為細胞周期蛋白(cyclin,又稱周期蛋白)。

2.周期蛋白的分子結構特點

在分子結構方面，各種周期蛋白既有一定的共性，又具一定的特性。一方面，每種周期蛋白均含有一段相當保守的氨基酸序列，稱為周期蛋白框(cyclin box)，介導周期蛋白與CDK的結合。另一方面，其含有與更新有關的序列:M期周期蛋白的近N端含有破壞框(RXXLGXIXN)，G1期蛋白的C端含有PEST序列，參與由泛素介導的周期蛋白的降解。

3.周期蛋白的功能

不同的周期蛋白在細胞周期中表達的時期不同，并與不同的CDK結合，調節不同的CDK活性，選擇性地将磷酸基團連接在某些蛋白質分子上。周期蛋白的周期性降解， 是細胞周期調控的一個重要機制。不同的cyclin分别在某一個細胞周期時相表達,又在另一個時相降解，這種性質是細胞周期調控的一種獨特現象. cyclin這種獨特的性質被亨特察覺，通過進一步研究，他發現細胞周期的運轉必需有cyclin的參與,cyclin缺陷型細胞停滞在G1或G2期，無法進行有絲分裂。

五、細胞周期調控的分子機制

在多細胞真核生物中，參與細胞周期調控的核心蛋白分子主要分為3大類，分别是：周期蛋白依賴性激酶（CDK）、周期蛋白（Cyclin）及細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CKI)。其中，CDK是細胞周期調節的中心環節，Cyclin是CDK的正調節因子，CKI是CDK的抑制因子。

1.細胞周期的驅動和調控機制

CDK作為“細胞周期發動機”，在細胞周期的調節中起關鍵作用。各種CDK在細胞周期的各個特定時問被激活，通過磷酸化底物，驅使細胞完成細胞周期。這就是細胞周期的驅動機制。在整個細胞周期過程中，CDK隻有通過與特定的Cyclin與CDK結合而改變CDK的蛋白質構象，激活CDK的蛋白激酶活性，具有激酶活性的CDK使周期蛋白特定的氨基酸殘基磷酸化，使後者的三維構象發生變化，從而引起一系列的鍊式反應，調控細胞周期進程。CDK的激活還需要在其保守的蘇氨酸和酪氨酸殘基上發生磷酸化,促進CDK與Cyclin結合，所以促進了細胞周期的進程。CDK的活性可被CKI抑制,調節細胞周期。

2.細胞周期的監控機制——“檢驗點”機制

細胞周期是高度有組織和精确的時序調控過程，它嚴格地沿着G1-S-G2-M的順序循環運轉，為保證這一過程的正常進行，細胞形成一套檢驗細胞周期中DNA合成和染色體分配的機制，即“細胞周期檢測點”。這些監測機制可以檢測到DNA結構的受損或複制不全，還能檢測到細胞分裂過程中所需的蛋白複合物的缺失。在酵母細胞中，當發生影響細胞周期正常運行的事件時，檢測點相關的信号轉導通路将被激活，它們可以使cdc2p酪氨酸殘基持續的磷酸化而抑制CDK的活化，從而阻止有絲分裂期的發生.阻斷細胞周期的進行後，“檢測點”機制采取誘導基因轉錄、促進DNA的修複等有效的補救措施以排除故障。當故障排除後，細胞周期才能恢複運轉。當損傷過大，細胞無法修複時，檢測點将啟動細胞凋亡程序以清除那些帶有病變傾向的細胞，減少對機體的危害。目前為止可以将所發現的細胞周期檢測點分為三種：DNA損傷檢測點，它包括兩個關鍵性檢測點：G／S轉換點和G／M轉換點；DNA複制檢測點，其在s期中負責DNA複制的進度；紡錘體組裝檢測點，其在分裂期起作用，檢測紡錘體有無組裝、染色體是否正确排列并與紡錘體連接，以及染色體是否正确分配等。

檢測點對細胞周期進程進行嚴格的監督，使DNA複制和有絲分裂準确無誤地進行，保證遺傳的穩定性。

六、總結與發展前景

綜上所述，我們可以知道Cyclin負責正調控，與CDK結合引起CDK活化；而CDI負責負調控，與CDK-Cyclin結合将抑制其活性。CDK可以視為引擎，Cyclin可視為油門，CDI可視為刹車，三者缺一不可。但是參與周期調控的基因絕非僅此幾個,它們在促進或是阻止周期進行中究竟起何作用,它們與參與周期調控的基因絕非僅此幾個,它們在促進或是阻止周期進行中究竟起何作用,它們與Cyclin、CDK有何關系等問題,都值得人們進一步思索與探讨。随着細胞周期調控的分子機制的進一步研究，将有助于人們理解腫瘤細胞中染色體是如何進行重排、丢失或不均等地分配到子代細胞中,從而使人們有可能更好地對腫瘤進行預防、診斷及治療。

參考文獻：【略】

如果有“斑”煩惱的朋友可以加aitaiyang94，分享專業的中藥祛斑方法！信美麗女人！

,

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!

查看全部