サイクリンとは何か？

細胞周期はサイクリンというタンパク質によって制御されており、サイクリン依存性キナーゼ（CDK）に結合して活性化するタンパク質の一種である。

Image Credit: Andrii Vodolazhskyi /

サイクリン入門

細胞から娘細胞への正確な遺伝情報の伝達は、細胞周期の4段階を厳密に制御することにより確保される。 このサイクルのステージは以下の通りである。 ギャップ1（G1）期、DNA合成（S）期、ギャップ2（G2）期、そして有糸分裂（M）期である。 各段階に、対応するサイクリン群が存在する。 G1サイクリン、G1/Sサイクリン、Sサイクリン、Mサイクリンであり、それぞれ異なる機能を持つ。

これらのサイクリンのレベルは周期を通して振動し、各段階で劇的に異なるレベルにある。 G1はほとんどのステージで必要とされるため、サイクルの大部分を通じて高レベルで存在する珍しいものである。 しかし、他のサイクリンレベルは、それらが必要とされるときに上昇し、下降する。

この振動は、遺伝子発現とユビキチン-プロテアソーム経路によるタンパク質分解の間のバランスに起因するものである。 サイクリンが必要とされるとき、遺伝子発現のレベルは上昇し、タンパク質の産生を増加させる。 しかし、サイクリンの機能が完成すると、Skp Cullin F-box containing (SCF) complex や anaphase promoting complex (APC) がユビキチン化によってサイクリンにユビキチンを付加し、プロテアソームによる分解に向かわせるのである。

サイクリンの発見

サイクリンは、ティモシー・ハント、リーランド・H・ハートウェル、ポール・M・ナースによって発見され、各サイクリンの濃度が各ステージで異なり、周期的に変化していることがわかりました。 7016>

細胞周期におけるサイクリンの機能

サイクリンはそれ自身は酵素的な機能を持たず、CDKに結合して活性化させる。 一度結合すると、成熟促進因子を形成し、標的タンパク質をリン酸化し、細胞周期の多くの異なる段階を導くことができる。

先に述べたように、G1サイクリンは振動しない珍しいものである。 G1/SサイクリンはG1後期とS期初期の間にピークを持ち、周期を通してそのレベルが上昇し、細胞の成長を制御する。 G1/SサイクリンはG1期後半からS期前半にピークを持ち、CDKに結合すると、S期CDKの活性阻害を防ぎ、DNAと中心体の複製を開始させる。 そのレベルはS期の開始時に上昇し、有糸分裂初期に下降する。 最後に、Mサイクリンは有糸分裂期に増加し、細胞が紡錘体形成のチェックポイントを通過すると減少する。 7016>

サイクリン/CDK複合体の基質

一旦結合すると、複合体は多くの異なる標的タンパク質をリン酸化する機能を有する。 最もよく研究されているのは網膜芽細胞腫腫瘍抑制因子（Rb）である。

CDK4/6に結合したサイクリンDはこのRbタンパク質をリン酸化し、通常転写因子E2Fを抑制する。 したがって、サイクリンDの存在下では、転写因子E2Fは、G1/S期サイクリンEおよびAを含むS期への進行に関与するタンパク質を転写することができる。

標的タンパク質のもう一つの例は、p27のリン酸化であり、これは通常Rbを抑制するように機能する。 CDK-2-サイクリンE複合体によるリン酸化はこの阻害を防ぎ、G1期からS期への進行を継続させる。

全体として、サイクリンは細胞周期の進行に関与し、細胞が次の段階に進む前に各期の重要な段階が確実に実施されるようにしている。 この発見は、その後、癌における細胞周期制御の機能に関する洞察を含め、細胞周期に関する他の多くの洞察につながった。

Further Reading

• All Cell Cycle Content
• The Cell Cycle

Cell-Cycle- （英語）

• Cell Cycle- （英語）
• All Cell Cycle Content

Cell Cycle- （英語）

• All Cell Cycle- （英語

引用文献：