CDK

CDK

周期蛋白依赖性激酶
CDK,即周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases)是与细胞周期进程相对应的一套Ser/Thr激酶系统。各种CDK沿细胞周期时相交替活化,磷酸化相应底物,使细胞周期事件有条不紊地进行下去。
  • 中文名:周期蛋白依赖性激酶
  • 外文名:CDK
  • 所属学科:生物学
  • 作用:驱动细胞周期
  • 外文全称:cyclin-dependent kinases
  • 意义:是细胞周期调控中的重要因子
  • 属性:激酶系统

概述

细胞周期蛋白依赖性激酶周期(CDK)是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,CDK通过对丝氨酸/苏氨酸蛋白的化学作用驱动细胞周期和周期蛋白cyclin协同作用,是细胞周期调控中的重要因子。

CDK可以和cyclin结合形成异二聚体,其中CDK为催化亚基,cyclin为调节亚基,不同的cyclin—CDK复合物,通过CDK活性,催化不同底物磷酸化,而实现对细胞周期不同时相的推进和转化作用。

CDK的活性依赖于其正调节亚基cyclin的顺序性表达和其负调节亚基CKI(cyclin dependent kinase inhibitor,CDK抑制因子)的浓度。同时,CDK的活性还受到磷酸化和去磷酸化,以及癌基因和抑癌基因的调节。

分类

CDK家族有CDK1-8等8种,每种CDK结合不同类型的cyclin形成复合物,调节细胞从G1期过渡到S期或G2期过渡到M期以及退出M期的进程。

结构

在不同的CDK分子结构中,均含有一段相似的激酶结构域,这一区域有一段保守序列,即PSTAIRE(脯丝苏丙异亮精谷),是介导激酶与周期蛋白结合的区域。CDK与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性,称为细胞周期蛋白依赖性激酶。由于Cdc2第一个被发现,而其他几个CDK激酶则是通过与其相比较而得来,因而Cdc2激酶被命名为CDK1。

Cdks有三个重要的功能域。第一个功能域是ATP的结合部位和该酶的活性部分;第二功能域是调节亚基(Cyclin)的结合部位;第三功能域是P13suc1的结合部位(P13suc1能抑制激酶活性,阻止细胞进入或退出M期)。各种Cdk在细胞周期内特定的时间被激活,通过磷酸化底物,驱使细胞完成细胞周期。

功能

激活的CDK1可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应,如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失,将H1磷酸化导致染色体的凝缩等等。这些效应的最终结果使细胞周期不断运行。因此,CDK激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎。

作用步骤

CyclinB一般在G1晚期开始合成,通过S期↑,到达G2期,CyclinB含量到达一定程度,并进入核内与CDK1结合,从而CDK1激酶活性开始出现。CDK1的活性与CyclinB含量有密切关系。

CDK1激活,可使核纤层蛋白磷酸化、核纤层解聚、核膜解体,同时使组蛋白H1磷酸化,染色质凝聚、核仁蛋白磷酸化、核仁解体,以及微管结合蛋白使微管重排,有丝分裂器形成。

当细胞退出M期使CyclinB降解,激酶失活,各种底物去磷酸化,促进染色体的凝集、核膜核仁重建,引导细胞进入G1期。

影响因素

CDK是细胞周期控制体系的中心,它受到以下4个方面的控制:

1.细胞周期蛋白的浓度

2.CDK磷酸化的位点

3.CDK抑制因子的调节

4.控制蛋白质催化的因子

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