周期蛋白

週期蛋白（cyclin）或稱周期素是一個藉由周期蛋白依賴性激酶（CDK）調節細胞週期的蛋白質家族。

## 功能

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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)。

這類蛋白得名為周期蛋白是因為他們的濃度在細胞周期中周期性地變化。每一個週期蛋白都有一個保守的周期蛋白框（cyclin box）。cyclin box的功能是激活一種叫周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase; CDK）。周期蛋白與相應的依賴性激酶結合形成成熟促進因子（MPFs）。成熟促進因子磷酸化並激活其他蛋白，這些磷酸化的蛋白之後會負責細胞分裂中的特定步驟，例如微管形成和染色質重塑。

不同的週期素激酶在細胞週期的不同階段發生作用。

Cyclin D的濃度在一個細胞周期中根據細胞的生長與外部的生長調節信號逐步增長，激活CDK4或CDK6掌控G1期的細胞生長，使細胞生長與細胞周期相協調。

Cyclin E的濃度在G1期末尾上升並在S期初期下降。Cyclin A和Cyclin E激活CDK2調控染色體複製。Cyclin E也促進其他推動細胞周期的活動，例如中心體的複製。

Cyclin B激活CDK1調控有絲分裂和減數分裂，Cyclin B與Cdk的複合體引發紡錘體組裝和姐妹染色單體沿紡錘體排列等細胞過程。在有絲分裂中期（姐妹染色單體整列在赤道板上）和後期（姐妹染色單體被拉向細胞兩極），當紡錘體組裝的檢查點通過後，Cyclin B的降解導致分裂期結束。

有趣的是，有些週期素雖然擁有cyclin box但它們沒有可激活的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週期蛋白的氨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。

## 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將不同的底物磷酸化。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。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。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

Cyclin A｜Cyclin A1、Cyclin A2

Cyclin B｜Cyclin B1、Cyclin B2、Cyclin B3

C｜Cyclin C

Cyclin D｜Cyclin D1、Cyclin D2、Cyclin D3

Cyclin E｜Cyclin E1、Cyclin E2

F｜CCNF

G｜CCNG1、CCNG2

H｜Cyclin H

I｜CCNI、CCNI2

J｜CCNJ、CCNJL

K｜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周期素結構域：

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) 由於發現週期素和周期蛋白依賴性激酶，而獲得2001年諾貝爾生理醫學獎。

## 基本資料

- 貨幣符號：Cyclin_N
- 日語原文：Cyclin, N端結構域
- Pfam：PF00134
- Pfam_clan：CL0065
- InterPro：IPR006671
- PROSITE：PDOC00264
- SCOP：1vin
- 蛋白質資料庫（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
- 貨幣符號：Cyclin_C
- 日語原文：Cyclin, C端結構域
- Pfam：PF02984
- InterPro：IPR004367
- Prosite：PDOC00264
- 蛋白質資料庫（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
- 貨幣符號：K-cyclin_vir_C
- 日語原文：週期蛋白K，C端
- Pfam：PF09080
- InterPro：IPR015164
- SCOP：1g3n