周期蛋白

周期蛋白（英语：cyclin）或称周期素是一个借由周期蛋白依赖性激酶（CDK）调节细胞周期的蛋白质家族^[1]。

人类cyclin A的三级结构（缺少氨基末端170个氨基酸），显示两个五螺旋束的中心核心，氨基末端（黑色）和羧基末端（灰色）有额外的螺旋。螺旋1中的黄色区域为MRAIL序列或疏水斑块，有助于辨识某些底物。(PDB 1fin)

功能

周期蛋白在细胞周期中扮演的角色

简单来讲，细胞周期可以分为四个阶段：G0/G1、S、G2及M。G1和G2期是细胞生长期；S期是细胞将细胞核内的染色体复制的时期；M期是细胞进行有丝分裂或减数分裂的时期。

在各个时期各有不同的周期蛋白所调控著，不同的周期蛋白在细胞周期的不同阶段发生作用。细胞周期的主要周期蛋白有：cyclin A, cyclin B, cyclin D及cyclin E。在G1期→S期调控蛋白为细胞周期蛋白D1以及细胞周期蛋白E，s期→G2期调控蛋白为细胞周期蛋白A(cyclin A)，G2期→M期调控蛋白为细胞周期蛋白B(cyclin B)。

每一个周期蛋白都有一个共同位叫周期蛋白框（cyclin box）。cyclin box的功能是激活一种叫周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase; CDK）。

不同的周期蛋白激酶在细胞周期的不同阶段发生作用。例如：cyclin D激活CDK4或CDK6掌控G1期的细胞生长；cyclin A及cyclin E激活CDK2调控染色体复制；cyclin A及cyclin B激活CDK1调控有丝分裂和减数分裂。有趣的是，有些周期蛋白虽然拥有cyclin box但它们没有可激活的CDK：例如cyclin F, cyclin I以及cyclin G。而且cyclin I并没有细胞周期的调控功能，它主要作用在神经细胞上。

域结构

一般而言，细胞蛋白在主要结构或氨基酸序列上彼此有很大的差异。然而，周期蛋白家族的所有成员在组成周期蛋白盒的100个氨基酸上都很相似。周期蛋白包含两个类似all-α折叠的结构域，第一个位于N端，第二个位于C端。所有的周期蛋白都被认为含有类似由5 α螺旋组成的两个紧凑结构域的三级结构。其中第一个是保守的周期蛋白盒，周期蛋白盒之外的周期蛋白则有差异。例如，S和M周期蛋白的氨基末端区域含有短的毁灭盒动物，在有细胞分裂过程中，这些蛋白质会被蛋白质分解。

Cyclin, N端结构域 牛的周期蛋白A的结构。[2] 鉴定 标志 Cyclin_N Pfam PF00134（旧版） Pfam宗系 CL0065（旧版） InterPro（英语：InterPro） IPR006671 PROSITE（英语：PROSITE） PDOC00264 SCOP（英语：Structural Classification of Proteins） 1vin / SUPFAM 现有可用的蛋白结构： Pfam 结构（旧版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英语：PDBsum） 结构概要 PDB 1bu2​, 1e9h​, 1f5q​, 1fin​, 1fvv​, 1g3n​, 1gy3​, 1h1p​, 1h1q​, 1h1r​, 1h1s​, 1h24​, 1h25​, 1h26​, 1h27​, 1h28​, 1jkw​, 1jow​, 1jst​, 1jsu​, 1kxu​, 1ogu​, 1oi9​, 1oiu​, 1oiy​, 1okv​, 1okw​, 1ol1​, 1ol2​, 1p5e​, 1pkd​, 1qmz​, 1urc​, 1vin​, 1vyw​, 1w98​, 1xo2​, 2b9r​, 2bkz​, 2bpm​, 2c4g​, 2c5n​, 2c5o​, 2c5v​, 2c5x​, 2c6t​, 2cch​, 2cci​, 2cjm​, 2euf​, 2f2c​, 2g9x​, 2i40​, 2i53​, 2ivx​, 2iw6​, 2iw8​, 2iw9​, 2jgz​, 2pk2​, 2uue​, 2uzb​, 2uzd​, 2uze​, 2uzl​, 2v22​, 3bht​, 3bhu​, 3bhv​, 3blh​, 3blq​, 3blr​, 3ddp​, 3ddq​, 3dog​, 3eid​, 3ej1​, 3eoc​, 3f5x​

Cyclin, C端结构域 CDK2-cyclin A/indirubin-5-sulphonate的结构.[3] 鉴定 标志 Cyclin_C Pfam PF02984（旧版） Pfam宗系 CL0065（旧版） InterPro（英语：InterPro） IPR004367 PROSITE（英语：PROSITE） PDOC00264 SCOP（英语：Structural Classification of Proteins） 1vin / SUPFAM 现有可用的蛋白结构： Pfam 结构（旧版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英语：PDBsum） 结构概要 PDB 1e9h​, 1fin​, 1fvv​, 1gy3​, 1h1p​, 1h1q​, 1h1r​, 1h1s​, 1h24​, 1h25​, 1h26​, 1h27​, 1h28​, 1jst​, 1jsu​, 1ogu​, 1oi9​, 1oiu​, 1oiy​, 1okv​, 1okw​, 1ol1​, 1ol2​, 1p5e​, 1pkd​, 1qmz​, 1urc​, 1vin​, 1vyw​, 1w98​, 2bkz​, 2bpm​, 2c4g​, 2c5n​, 2c5o​, 2c5v​, 2c5x​, 2c6t​, 2cch​, 2cci​, 2cjm​, 2g9x​, 2i40​, 2iw6​, 2iw8​, 2iw9​, 2uue​, 2uzb​, 2uzd​, 2uze​, 2uzl​, 2v22​, 3bht​, 3bhu​, 3bhv​, 3ddp​, 3ddq​, 3dog​, 3eid​, 3ej1​, 3eoc​, 3f5x​

周期蛋白K ，C端 p18(ink4c)-cdk6-k-cyclin三元复合物的结构 鉴定 标志 K-cyclin_vir_C Pfam PF09080（旧版） InterPro（英语：InterPro） IPR015164 SCOP（英语：Structural Classification of Proteins） 1g3n / SUPFAM 现有可用的蛋白结构： Pfam 结构（旧版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英语：PDBsum） 结构概要

分类

有几种不同的细胞周期蛋白活跃于细胞周期的不同部分，它们会导致Cdk将不同的底物磷酸化。此外，还有几种“孤儿”周期蛋白，尚未发现其Cdk伙伴。例如，细胞周期蛋白F是一种孤儿细胞周期蛋白，对G₂/M转换非常重要。^[4][5]在秀丽隐杆线虫中进行的一项研究揭示了有细胞分裂周期蛋白的特殊作用。^[6][7] 值得注意的是，最近的研究显示，细胞周期蛋白A会创造一个细胞环境，促进微管在原核期脱离动子，以确保有效率的错误修正和忠实的染色体分离。

主要分类

周期蛋白总共有两大类

• G₁/S cyclins – essential for the control of the cell cycle at the G₁/S transition,
  • Cyclin A / CDK2 – active in S phase.
  • Cyclin D / CDK4, Cyclin D / CDK6, and Cyclin E / CDK2 – regulates transition from G₁ to S phase.
• G₂/M cyclins – essential for the control of the cell cycle at the G2/M transition (mitosis). G₂/M cyclins accumulate steadily during G₂ and are abruptly destroyed as cells exit from mitosis (at the end of the M-phase).
  • Cyclin B / CDK1 – regulates progression from G₂ to M phase.

亚型

特殊的周期蛋白亚型包含：

物种	G1	G1/S	S	M
酿酒酵母（S. cerevisiae）	Cln3 (Cdk1)	Cln 1,2 (Cdk1)	Clb 5,6 (Cdk1)	Clb 1,2,3,4 (Cdk 1)
粟酒裂殖酵母（S. pombe）	Puc1? (Cdk1)	Puc1, Cig1? (Cdk1)	Cig2, Cig1? (Cdk1)	Cdc13 (Cdk1)
黑腹果蝇（D. melanogaster）	cyclin D (Cdk4)	cyclin E (Cdk2)	cyclin E, A (Cdk2,1)	cyclin A, B, B3 (Cdk1)
非洲爪蟾（X. laevis）	either not known or not present	cyclin E (Cdk2)	cyclin E, A (Cdk2,1)	cyclin A, B, B3 (Cdk1)
智人（H. sapiens）	cyclin D 1,2,3 （Cdk4,Cdk6）	cyclin E（Cdk2）	cyclin A（Cdk2,1）	cyclin B （Cdk1）

蛋白质家族	成员
A（英语：Cyclin A）	CCNA1（英语：Cyclin A1）、CCNA2（英语：Cyclin A2）
Cyclin B（英语：B）	CCNB1（英语：Cyclin B1）、CCNB2（英语：Cyclin B2）、CCNB3（英语：Cyclin B3）
C	CCNC（英语：Cyclin C）
D（英语：Cyclin D）	CCND1（英语：Cyclin D1）、CCND2（英语：Cyclin D2）、CCND3（英语：Cyclin D3）
E（英语：Cyclin E）	CCNE1（英语：Cyclin E1）、CCNE2（英语：Cyclin E2）
F	CCNF（英语：CCNF）
G	CCNG1（英语：CCNG1）、CCNG2（英语：CCNG2）
H	Cyclin H（英语：CCNH）
I	CCNI、CCNI2
J	CCNJ（英语：CCNJ）、CCNJL（英语：CCNJL）
K	CCNK（英语：Cyclin K）
L	CCNL1、CCNL2
O	CCNO
T	CCNT1、CCNT2
Y	CCNY、CCNYL1、CCNYL2、CCNYL3

其他含有此结构域的蛋白质

此外，以下三个人类蛋白质具有周期素结构域：

CABLES2、CNTD1、CNTD2

历史

利兰·哈特韦尔 (Leland H. Hartwell)、蒂姆·亨特 (R. Timothy Hunt)，和保罗·纳斯 (Paul M. Nurse) 由于发现周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶，而获得2001年诺贝尔生理医学奖^[8]。