サイクリン依存性キナーゼ (CDK) ファミリー

CDK、すなわちサイクリン依存性キナーゼは、細胞周期プロセスに対応する一連のセリン/スレオニンキナーゼシステムです。さまざまなCDKは細胞周期の各段階に沿って交互に活性化され、対応する基質をリン酸化し、細胞周期のイベントが秩序正しく進行することを可能にします。サイクリン依存性タンパク質キナーゼは、セリン/スレオニンタンパク質キナーゼのグループです。CDKは、セリン/スレオニンタンパク質に対する化学的作用を通じて細胞周期を推進します。サイクリンと相乗的に、細胞周期の調節に関与しています。重要な要素です。CDKはサイクリンと結合してヘテロ二量体を形成することができ、ここでCDKは触媒サブユニット、サイクリンは調節サブユニットであり、異なるサイクリン-CDK複合体はCDK活性を通じて異なる基質のリン酸化を触媒し、異なる細胞周期の段階の進行と変換を達成します。CDKの活性は、その正の調節サブユニットであるサイクリンの連続的な発現と、その負の調節サブユニットであるCKI（サイクリン依存性キナーゼ阻害因子）の濃度に依存しています。同時に、CDK活性はリン酸化と脱リン酸化、ならびに癌遺伝子や腫瘍抑制遺伝子によっても調節されます。

構造

異なるCDK分子構造には、類似のキナーゼドメインがあります。この領域には保存された配列、すなわちPSTAIRE（プロスぺリソプロピルイソロイシンバレー）があり、これはキナーゼがサイクリンに結合するのを媒介する領域です。CDKはサイクリンに結合したときのみキナーゼの活性を持ち、これをサイクリン依存性キナーゼと呼びます。Cdc2が最初に発見され、他のいくつかのCDKキナーゼが比較によって得られたため、Cdc2キナーゼはCDK1と名付けられました。Cdkには3つの重要な機能領域があります。最初の機能ドメインはATPの結合部位と酵素の活性部分です。2番目の機能ドメインは調節サブユニット（サイクリン）の結合部位です。3番目の機能ドメインはP13suc1の結合部位です（P13suc1はキナーゼ活性を阻害し、細胞がM期に入るまたは出るのを防ぐことができます）。さまざまなCdkは細胞周期の特定の時期に活性化され、基質をリン酸化することによって細胞を細胞周期に推進します。

機能

活性化されたCDK1は標的タンパク質をリン酸化し、核ラミンタンパク質のリン酸化による核フィブリルの崩壊、核膜の消失、H1のリン酸化による染色体の凝縮など、対応する生理的効果を生じることができます。これらの効果の最終的な結果は、細胞周期が継続的に進行することです。したがって、CDKキナーゼとその調節因子は細胞周期エンジンとも呼ばれます。

アクションステップ

サイクリンBは一般的にG1の後期に合成を開始します。S期を通じて↑、G2期に達し、サイクリンBの含量が一定のレベルに達し、CDK1に結合するために核に入ります。これにより、CDK1キナーゼ活性が現れ始めます。CDK1の活性はサイクリンBの含量と密接に関連しています。CDK1の活性化は、核ラミニンのリン酸化、核ラミナ層の脱重合、核膜の崩壊、ヒストンH1のリン酸化、クロマチンの凝固、核小体のリン酸化、核小体の崩壊、微小管の結合を引き起こすことができます。微小管は再配置され、分裂が形成されます。細胞がM期を出ると、サイクリンBは分解され、キナーゼは不活性化され、さまざまな基質が脱リン酸化され、染色体の集積、核膜核小体の再構築を促進し、細胞をG1期に導きます。

参考文献：

1. Satyanarayana A; et al. Mammalian cell-cycle regulation: several Cdks, numerous cyclins and diverse compensatory mechanisms. Oncogene.Endocrine Reviews. 2009, 28 (33): 2925–39.