چرخه سلول
تنظیم چرخه سلولی یوکاریوتی > نقش سایکلین‌ها و CDKها > فعالیت اختصاصی کمپلکس‌های سایکلین-CDK

سایکلین D اولین سایکلین تولید شده در پاسخ به سیگنال‌های خارج سلولی (مانند فاکتورهای رشد) توسط سلولی است که وارد چرخه شده است. غلظت این سایکلین در سلول‌های در حال استراحت که تقسیم نمی‌شوند، پایین نگه داشته می‌شود. همچنین در فاز سکون، CDKهای ۴ و ۶ نیز به دلیل اتصال به اعضای خانواده INK4 مانند p16 که فعالیت کینازی CDKها را مهار می‌کنند، غیرفعال هستند. زمانیکه محرک‌های میتوژنی به سلول می‌رسند، منجر به افزایش بیان سایکلین D می‌شوند. در پاسخ به این افزایش بیان، سایکلین‌های D به CDK4/6 موجود متصل شده و کمپلکس فعال Cyclin D-Cdk4/6 را تشکیل می‌دهند. این کمپلکس با مونوفسفریلاسیون، پروتئین رتینوبلاستوما یا Rb را به pRb تبدیل می‌کند. پروتئین سرکوبگر تومور Rb در حالت غیرفسفریله موجب خروج سلول از چرخه سلولی و ورود به فاز سکون یا G0 می‌شود.
در چند دهه اخیر، مدلی توسط دانشمندان پذیرفته بود که در آن اعلام می‌شد که پروتئین Rb که بیش از ۱۴ جایگاه فسفریلاسیون دارد، تنها توسط کمپلکس Cyclin D-Cdk4/6 هایپرفسفریله شده و به‌طور کامل غیرفعال می‌شود و درنتیجه آن، فاکتور نسخه برداری E2F از Rb جدا شده و موجب بیان ژن‌های دخیل در انتقال G1 به S می‌گردد.
با اینحال، مشاهدات علمی مطالعات اخیر نشان دادند که Rb در ۳ حالت یا ایزوفرم وجود دارد: (۱) پروتئین Rb غیرفسفریله در فاز، G0 (2) پروتئین Rb تک‌فسفریله یا هیپوفسفریله در اوایل فاز G1؛ و (۳) پروتئین Rb غیرفعال هایپرفسفریله در اواخر فاز G1. در اوایل G1، پروتئین‌های Rb تک‌فسفریله در ۱۴ ایزوفرم مختلف حضور داشته که هرکدام میل متمایزی به E2F دارند. مشخص شده است که پروتئین Rb با صدها پروتئین متفاوت ارتباط دارد و این ایده که Rbهای تک‌فسفریله مختلف، پروتئین‌های همراه متفاوتی دارند، بسیار جالب نظر است. به تازگی یک گزارش تأیید نمود که مونوفسفریلاسیون، ارتباط Rb با پروتئین‌های مختلف را کنترل کرده و منجر به بروز فعالیت‌های مختلف این پروتئین می‌شود. جالب توجه این است که تمامی ایزوفرم‌های تک‌فسفریله Rb، برنامه رونویسی و بیانی E2F را مهار کرده و سلول را در فاز G1 متوقف می‌کنند. نکته مهم اینجاست که فرم‌های تک‌فسفریله مختلف Rb نتایج بیانی مختلفی بر E2F دارند.
به‌طور کلی، اتصال pRb به E2F بیان ژن‌های هدف این فاکتور رونویسی که در انتقال G1/S دخیل هستند (مانند سایکلین نوع E) را مهار می‌کند. فسفریلاسیون جزئی پروتئین Rb (توسط CDK4/6 متصل به سایکلین D) فعالیت مهاری آن را بر E2F کاهش داده و منجر به شروع بیان سایکلین E می‌شود و به نوعی هر کمپلکس سایکلین-CDK، باعث افزایش بیان کمپلکس بعدی می‌شود. مکانیسم مولکولی دقیقی که موجب می‌شود سلول شروع به بیان سایکلین E کند همچنان ناشناخته است؛ اما با افزایش غلظت این سایکلین، کمپلکس فعال Cyclin E-CDK2 تشکیل شده و به واسطه هایپرفسفریلاسیون، Rb را به‌طور کامل غیرفعال می‌کند. پروتئین Rb هایپرفسفریله به‌طور کامل از E2F جدا شده و بیان ژن‌های هدف این فاکتور رونویسی که در پیشبرد سلول به فاز S موردنیاز هستند، بالا می‌رود. مشخص شده است که Cyclin D-CDK4/6 به یک مارپیچ آلفای خاص در انتهای C-ترمینال پروتئین Rb که مخصوص اتصال سایکلین D (و نه سایکلین‌های دیگر نظیر E, A و B) است، متصل می‌شود. این مشاهدات بیان می‌دارند که پروتئین Rb توسط کمپلکس‌های مختلف سایکلین-CDK در سطوح مختلفی فسفریله می‌شود. علاوه بر آن، آنالیزهای جهشی روی مارپیچ اختصاصی جایگاه اتصال سایکلین D نشان می‌دهد که اختلال در اتصال سایکلین D به Rb، منجر به عدم هیپوفسفریلاسیون Rb، توقف سلول در G1 و فعالیت سرکوبگر توموری Rb می‌گردد. رشد سرطانی توده‌های سلولی، اغلب با اختلال در تنظیم فعالیت Cyclin D-CDK4/6 همراه است.
پروتئین Rb هایپرفسفریله، از کمپلکس E2F/DP1/Rb جدا شده (این کمپلکس با قرارگیری در بالادست ژن‌های هدف E2F، از بیان و رونویسی آن‌ها جلوگیری می‌کند) و درنتیجه E2F فعال می‌شود. درنتیجه فعال شدن E2F، ژن‌های مختلفی از قبیل سایکلین E، سایکلین A، آنزیم DNA پلیمراز، آنزیم تیمیدین کیناز و… رونویسی می‌شوند. همان‌طور که گفته شد، سایکلین E با CDKهای مربوطه (CDK2) کمپلکس شده و سلول را از فاز G1 به S منتقل می‌کند. تشکیل و فعال شدن کمپلکس Cyclin B-CDK1 منجر به تخریب پوشش هسته و شروع پروفاز شده و متعاقباً غیرفعال شدن این کمپلکس، خروج سلول از میتوز را کلید می‌زند.