週期蛋白

週期蛋白(cyclin)

參與細胞週期調控的蛋白，並且其濃度在細胞週期中是浮動的,呈週期性變化。隨着細胞週期階段的不同，有時濃度高達幾千倍，有時又降為零。週期蛋白作為一種調節亞基，與週期蛋白依賴性的蛋白激酶結合並將之激活。

1983年，Evans等人在實驗中發現在 ^[1]  海膽卵細胞中存在兩種特殊蛋白質，它們的含量隨着細胞週期的進程而變化，一般在細胞間期內積累，在細胞分裂期消失，在下一個細胞分裂週期中又重複。因而他們將這兩種蛋白命名為細胞週期蛋白（cyclin）。 ^[2]  隨後，這些週期蛋白很快被分離和克隆出來，並被證明廣泛存在於從酵母到人類的各種真核生物中。

後來，James Maller實驗室和Tim Hunt實驗室合作研究發現週期蛋白B是卵細胞促成熟因子（MPF）的調節亞基，它與Cdc2，即MPF的調節亞單位結合形成有功能的MPF。

1983年發現週期蛋白後的短短10年間，人們從各種生物體中克隆分離了數十種週期蛋白，如酵母的Cln1、Cln2、Cln3、Clb1~Clb6，高等動物的週期蛋白A1、A2、B1、B2、B3、C、D1、D2、D3、E1、E2、F、G、H等。這些週期蛋白在細胞週期內表達的時期有所不同，所執行的功能也多種多樣。有的只在G1期中表達並只在G1期到S期的轉化過程中執行調節功能，被稱為G1期週期蛋白，如週期蛋白C、D、E、Cln1、Cln2、Cln3等；有的隨雖然在間期表達和積累，但到M期才表現出調節功能，所以常被稱為M期週期蛋白，如週期蛋白A、B等。G1期週期蛋白在細胞週期中存在的時間相對較短，而M期週期蛋白在細胞週期中相對穩定。

各種週期蛋白之間有共同的分子結構特點，但也各有特性。首先，它們均含有一段相當保守的氨基酸序列，稱為週期蛋白框（cyclin box），週期蛋白框中約含有100個左右的氨基酸殘基。週期蛋白框介導週期蛋白與週期蛋白依賴性蛋白激酶（CDK）結合。不同的週期蛋白識別並結合不同的CDK，組成不同的週期蛋白-CDK複合體，並表現出不同的CDK激酶活性。

M期週期蛋白的分子結構含有另一個特點。在這些蛋白質分子的N端附近有一段有9個氨基酸組成的特殊的序列，稱為破壞框（destruction box，RXXLGXIXN）（X代表可變的氨基酸）。在破壞框之後為一段約40個氨基酸組成的賴氨酸富集區。破壞框主要參與由泛素(ubiquitin)介導的週期蛋白A和B的降解。G1期週期蛋白的分子中不含破壞框，但其C段含有一段特殊的PEST序列，有人認為PEST序列與G1期週期蛋白的更新有關 ^[1]  。

不同的週期蛋白在細胞週期中表達的時期不同。在哺乳動物細胞中，週期蛋白A在G1期的早期即開始表達和逐漸積累，到達G1/S交界處，含量達到最大值並一直維持到G2/M期。週期蛋白B則從G1期晚期開始表達並逐漸積累，到G2期後期階段達到最大值並一直維持到M期的中期階段，然後迅速降解。作為G1期週期蛋白的週期蛋白D在細胞週期中持續表達，而週期蛋白E則在M期的晚期和G1期早期開始表達並逐漸積累，到達G1期的晚期，其含量達到最大值，然後逐漸下降直到G2期的晚期。

圖1顯示了人細胞週期中週期蛋白表達量的變化