Mitä sykliinit ovat?

Solusykliä säätelevät sykliinit, jotka ovat eräänlaisia proteiineja, jotka sitoutuvat sykliiniriippuvaisiin kinaaseihin (Cyclin dependent kinases, CDK) ja aktivoivat niitä.

Image Credit: Andrii Vodolazhskyi /

An introduction to cyclins

Geneettisen informaation tarkka siirtyminen solusta tytärsoluun varmistetaan solusyklin neljän vaiheen tiukalla säätelyllä. Tämän syklin vaiheita ovat mm: Aukko 1 (G1) -vaihe, DNA-synteesi (S) -vaihe, aukko 2 (G2) -vaihe ja mitoosivaihe (M). Kutakin vaihetta varten on olemassa vastaava sykliiniryhmä: G1-sykliinit, G1/S-sykliinit, S-sykliinit ja M-sykliinit, joilla kullakin on erilainen tehtävä.

Näiden sykliinien tasot heilahtelevat koko syklin ajan, ja niiden tasot vaihtelevat dramaattisesti kussakin vaiheessa. G1 on epätavallinen, koska sitä tarvitaan useimmissa vaiheissa, ja siksi sitä on korkeina pitoisuuksina läsnä suurimman osan syklistä. Muiden sykliinien tasot kuitenkin nousevat ja laskevat silloin, kun niitä tarvitaan.

Tämä heilahtelu johtuu geeniekspression ja proteiinien hajoamisen välisestä tasapainosta ubikvitiini-proteasomipolun kautta. Kun sykliiniä tarvitaan, geeniekspressiotasot nousevat, mikä johtaa lisääntyneeseen proteiinituotantoon. Kun sykliinin toiminta on kuitenkin päättynyt, Skp Cullin F-box containing (SCF) -kompleksi tai anafaasia edistävä kompleksi (APC) lisää ubikitiiniä sykliiniin ubikitinoylaation kautta, jolloin se kohdistuu proteasomin hajotettavaksi.

Sykliinien löytäminen

Sykliinit löysivät Timothy Hunt, Leland H. Hartwell ja Paul M Nurse, jotka havaitsivat, että kunkin sykliinin pitoisuus oli erilainen kussakin vaiheessa ja muuttui syklisesti. He saivat Nobel-palkinnon vuonna 2001 panoksestaan fysiologiaan ja lääketieteeseen.

Sykliinien tehtävä solusyklissä

Sykliineillä ei ole omaa entsymaattista tehtävää, vaan ne sitoutuvat CDK:hon aktivoidakseen niitä. Sitouduttuaan ne muodostavat kypsymistä edistäviä tekijöitä, jotka voivat fosforyloida kohdeproteiineja ja johtaa solusyklin moniin eri vaiheisiin.

Kuten aiemmin on kuvattu, G1-sykliinit ovat epätavallisia, sillä ne eivät värähtele. Sen sijaan niiden pitoisuudet kasvavat koko syklin ajan säätelemällä solun kasvua.

G1/S-sykliinit oskilloivat siten, että niiden huippu on myöhäisen G1- ja varhaisen S-vaiheen välillä. Kun ne ovat sitoutuneet CDK:hon, ne alkavat stimuloida S-vaiheen CDK:n aktiivisuutta estämällä sen estämisen ja stimuloivat siten DNA:n ja sentrosomin replikaation alkamista.

S-sykliinit osallistuvat DNA:n replikaation induktioon ja mitoosin varhaisiin vaiheisiin. Niiden pitoisuudet nousevat S-vaiheen alussa ja laskevat mitoosin alkuvaiheessa. Lopuksi M-sykliinit nousevat mitoosissa ja laskevat, kun solu on ohittanut karanmuodostuksen tarkistuspisteen. Ne auttavat spindeleiden muodostumista ja kromosomien kohdentumista metafaasilevyllä.

Sykliini/CDK-kompleksien substraatit

Sitoutuneena kompleksi toimii fosforyloidakseen monia eri kohdeproteiineja. Yksi parhaiten tutkituista on retinoblastooman kasvainsuppressori (Rb).

Cykliini D sitoutuneena CDK4/6:een fosforyloi tämän Rb-proteiinin, joka yleensä estää transkriptiotekijä E2F:ää. Näin ollen sykliini D:n läsnä ollessa transkriptiotekijä E2F voi transkriboida proteiineja, jotka osallistuvat S-vaiheeseen etenemiseen, mukaan lukien G1/S-vaiheen sykliinit E ja A.

Toinen esimerkki kohdeproteiinista on p27:n fosforylaatio, joka tavallisesti toimii Rb:n inhiboimiseksi. CDK-2-sykliini E:n kompleksin suorittama fosforylaatio estää tämän eston, joten eteneminen G1-vaiheesta S-vaiheeseen voi jatkua.

Kaiken kaikkiaan sykliinit ovat vastuussa solusyklin etenemisestä ja varmistavat, että kunkin vaiheen tärkeät vaiheet suoritetaan ennen kuin solu etenee seuraavaan vaiheeseen. Niiden löytäminen on sittemmin johtanut moniin muihin oivalluksiin solusyklistä, mukaan lukien oivallukset solusyklin säätelyn toiminnasta syövässä.

Lisälukemista

• Kaikki solusyklin sisältö
• Solusykli
• Solusykli-Dependent Regulation of Cell Adhesions

Sitaatit