週期素

週期蛋白（英語：cyclin）或稱週期素是一個藉由週期素依賴性激酶（CDK）調節細胞週期的蛋白質家族^[1]。

人類cyclin A的三級結構（缺少胺基末端170個胺基酸），顯示兩個五螺旋束的中心核心，胺基末端（黑色）和羧基末端（灰色）有額外的螺旋。螺旋1中的黃色區域為MRAIL序列或疏水斑塊，有助於辨識某些受質。(PDB 1fin)

功能

週期蛋白在細胞週期中扮演的角色

簡單來講，細胞週期可以分為四個階段：G0/G1、S、G2及M。G1和G2期是細胞生長期；S期是細胞將細胞核內的染色體複製的時期；M期是細胞進行有絲分裂或減數分裂的時期。

在各個時期各有不同的週期蛋白所調控著，不同的週期蛋白在細胞週期的不同階段發生作用。細胞週期的主要週期素有：cyclin A, cyclin B, cyclin D及cyclin E。在G1期→S期調控蛋白為細胞週期蛋白D1以及細胞週期蛋白E，s期→G2期調控蛋白為細胞週期蛋白A(cyclin A)，G2期→M期調控蛋白為細胞週期蛋白B(cyclin B)。

每一個週期蛋白都有一個共同位叫週期素框（cyclin box）。cyclin box的功能是活化一種叫週期素依賴性激酶（cyclin-dependent kinase; CDK）。

不同的週期素激酶在細胞週期的不同階段發生作用。例如：cyclin D活化CDK4或CDK6掌控G1期的細胞生長；cyclin A及cyclin E活化CDK2調控染色體複製；cyclin A及cyclin B活化CDK1調控有絲分裂和減數分裂。有趣的是，有些週期素雖然擁有cyclin box但它們沒有可活化的CDK：例如cyclin F, cyclin I以及cyclin G。而且cyclin I並沒有細胞週期的調控功能，它主要作用在神經細胞上。

域結構

一般而言，細胞蛋白在主要結構或胺基酸序列上彼此有很大的差異。然而，週期蛋白家族的所有成員在組成週期蛋白盒的100個胺基酸上都很相似。週期蛋白包含兩個類似all-α折疊的結構域，第一個位於N端，第二個位於C端。所有的週期蛋白都被認為含有類似由5 α螺旋組成的兩個緊湊結構域的三級結構。其中第一個是保守的週期蛋白盒，週期蛋白盒之外的週期蛋白則有差異。例如，S和M週期蛋白的胺基末端區域含有短的毀滅盒動物，在有細胞分裂過程中，這些蛋白質會被蛋白質分解。

Cyclin, N端結構域 牛的週期蛋白A的結構。[2] 鑑定 標誌 Cyclin_N Pfam PF00134（舊版） Pfam宗系 CL0065（舊版） InterPro（英語：InterPro） IPR006671 PROSITE（英語：PROSITE） PDOC00264 SCOP（英語：Structural Classification of Proteins） 1vin / SUPFAM 現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要 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端結構域 CDK2-cyclin A/indirubin-5-sulphonate的結構.[3] 鑑定 標誌 Cyclin_C Pfam PF02984（舊版） Pfam宗系 CL0065（舊版） InterPro（英語：InterPro） IPR004367 PROSITE（英語：PROSITE） PDOC00264 SCOP（英語：Structural Classification of Proteins） 1vin / SUPFAM 現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要 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​

週期蛋白K ，C端 p18(ink4c)-cdk6-k-cyclin三元複合物的結構 鑑定 標誌 K-cyclin_vir_C Pfam PF09080（舊版） InterPro（英語：InterPro） IPR015164 SCOP（英語：Structural Classification of Proteins） 1g3n / SUPFAM 現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要

分類

有幾種不同的細胞週期蛋白活躍於細胞週期的不同部分，它們會導致Cdk將不同的受質磷酸化。此外，還有幾種「孤兒」週期蛋白，尚未發現其Cdk夥伴。例如，細胞週期蛋白F是一種孤兒細胞週期蛋白，對G₂/M轉換非常重要。^[4][5]在秀麗隱桿線蟲中進行的一項研究揭示了有細胞分裂週期蛋白的特殊作用。^[6][7] 值得注意的是，最近的研究顯示，細胞週期蛋白A會創造一個細胞環境，促進微管在原核期脫離動子，以確保有效率的錯誤修正和忠實的染色體分離。

主要分類

週期素總共有兩大類

• 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.

亞型

特殊的週期素亞型包含：

物種	G1	G1/S	S	M
釀酒酵母（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)
黑腹果蠅（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）

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

其他含有此結構域的蛋白質

此外，以下三個人類蛋白質具有週期素結構域：

CABLES2、CNTD1、CNTD2

歷史

利蘭·哈特韋爾 (Leland H. Hartwell)、蒂姆·亨特 (R. Timothy Hunt)，和保羅·納斯 (Paul M. Nurse) 由於發現週期素和週期素依賴性激酶，而獲得2001年諾貝爾生理醫學獎^[8]。