Cyclin-abhängige Kinase (CDK) Familie

CDK, oder cyclinabhängige Kinasen, ist eine Gruppe von Ser/Thr-Kinasesystemen, die dem Zellzyklusprozess entsprechen. Verschiedene CDKs werden abwechselnd während der Phasen des Zellzyklus aktiviert, phosphorylieren die entsprechenden Substrate und ermöglichen es den Zellzyklusereignissen, in geordneter Weise abzulaufen. Cyclinabhängige Proteinkinasen sind eine Gruppe von Serin-/Threonin-Proteinkinasen. CDK treibt den Zellzyklus durch chemische Aktionen auf Serin-/Threonin-Proteine voran. Synergistisch mit Cyclin ist es an der Regulierung des Zellzyklus beteiligt. Ein wichtiger Faktor. CDK kann mit Cyclin zu einem Heterodimer kombinieren, wobei CDK eine katalytische Untereinheit ist, Cyclin eine regulatorische Untereinheit ist und verschiedene Cyclin-CDK-Komplexe die Phosphorylierung unterschiedlicher Substrate durch CDK-Aktivität katalysieren, um verschiedene Fortschritte und Transformationen im Zellzyklus zu erreichen. Die Aktivität von CDK hängt von der sequenziellen Expression seiner positiven regulatorischen Untereinheit Cyclin und der Konzentration seiner negativen regulatorischen Untereinheit CKI (cyclinabhängiger Kinaseinhibitor) ab. Gleichzeitig wird die CDK-Aktivität auch durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung sowie durch Onkogene und Tumorsuppressorgene reguliert.

Struktur

In verschiedenen CDK-Molekülstrukturen gibt es eine ähnliche Kinase-Domäne. Dieser Bereich hat eine konservierte Sequenz, nämlich PSTAIRE (Prosperisopropylisoleucin-Tal), die einen Bereich darstellt, der die Bindung von Kinasen an Cycline vermittelt. CDK hat nur dann die Aktivität einer Kinase, wenn es an Cyclin bindet, was als cyclinabhängige Kinase bezeichnet wird. Da Cdc2 zuerst entdeckt wurde und mehrere andere CDK-Kinasen durch Vergleich erhalten wurden, wurde die Cdc2-Kinase als CDK1 benannt. Cdks haben drei wichtige Funktionsbereiche. Der erste Funktionsbereich ist die Bindungsstelle für ATP und den aktiven Teil des Enzyms; der zweite Funktionsbereich ist die Bindungsstelle für die regulatorische Untereinheit (Cyclin); der dritte Funktionsbereich ist die Bindungsstelle für P13suc1 (P13suc1 kann die Kinaseaktivität hemmen und verhindern, dass Zellen in die M-Phase eintreten oder diese verlassen). Verschiedene Cdk werden zu bestimmten Zeiten im Zellzyklus aktiviert und treiben die Zellen durch den Zellzyklus, indem sie Substrate phosphorylieren.

Funktionen

Die aktivierte CDK1 kann Zielproteine phosphorylieren und entsprechende physiologische Effekte erzeugen, wie die Phosphorylierung des nukleären Laminin-Proteins, die zur Disintegration der nukleären Fibrillen, zum Verschwinden der Kernmembran und zur Phosphorylierung von H1 führt, was die Chromosomenkondensation zur Folge hat. Das Nettoergebnis dieser Effekte ist, dass der Zellzyklus kontinuierlich abläuft. Daher werden CDK-Kinasen und ihre Regulatoren auch als Motoren des Zellzyklus bezeichnet.

Handlungsschritte

CyclinB beginnt in der Regel, in der späten Phase von G1 zu synthetisieren. Durch die S-Phase ↑ erreicht es die G2-Phase, der CyclinB-Gehalt erreicht ein bestimmtes Niveau und tritt in den Zellkern ein, um sich an CDK1 zu binden, sodass die Kinaseaktivität von CDK1 zu erscheinen beginnt. Die Aktivität von CDK1 steht in engem Zusammenhang mit dem Gehalt an CyclinB. Die Aktivierung von CDK1 kann die Phosphorylierung von nukleärem Laminin, die Depolymerisation der nukleären Laminar-Schicht, die Disintegration der Kernmembran und die Phosphorylierung von Histon H1, die Koagulation von Chromatin, die Phosphorylierung von Nukleoli, die Disintegration von Nukleoli und die Bindung an Mikrotubuli verursachen. Die Mikrotubuli werden umgeordnet und eine Mitose wird gebildet. Wenn die Zelle die M-Phase verlässt, wird CyclinB abgebaut, die Kinase inaktiviert und verschiedene Substrate dephosphoryliert, was die Chromosomenaggregation, die Rekonstruktion der Kernmembran und der Nukleoli fördert und die Zelle in die G1-Phase führt.

Referenz:

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.