S期
Intra-S Phase Checkpoint(S期内チェックポイント、イントラS期チェックポイント)は、ATRやATMキナーゼの活性化を介してDNAの二本鎖切断を検出する。DNA修復の促進に加えて、活性型のATRとATMは、CDKの阻害的なリン酸化を除去するホスファターゼであるCDC25A(英語版)の分解を促進することで、細胞周期の進行を停止させる。DNAの二本鎖切断の正確な修復を行う過程である相同組換えはS期に最も活発になり、G2/M期には低下し、G1期になるとほとんど行われない。
これらの典型的なチェックポイントに加えて、ヒストンの供給やヌクレオソームの組み立ての異常もS期の進行に変化を与えることが近年示唆されている。ショウジョウバエDrosophilaの細胞で遊離ヒストンを除去すると、S期が劇的に延長し、G2期で恒久的に停止する。この独特な停止表現型に典型的なDNA損傷経路の活性化は関係しておらず、ヌクレオソームの組み立てとヒストンの供給は新たなS期チェックポイントによって精査されている可能性が示唆される。
S期への進行はG1期のR点(制限点)によって制御されており、適切な栄養素と成長シグナルが存在している場合には、細胞は細胞周期の残りの期間の進行に従事する。この移行は本質的には不可逆的で、R点を通過した後は環境条件が不都合なものとなってもS期への進行が行われる。
したがって、S期への進行は迅速で一方向的な細胞状態の遷移を促進する分子経路によって制御されている。例えば酵母では、細胞成長によってCln3サイクリンの蓄積が誘導され、Cln3はサイクリン依存性キナーゼ(CDK)Cdc28と複合体を形成する。Cln3-Cdc28複合体は転写のリプレッサーWhi5(英語版)を不活性化することによってS期遺伝子の転写を促進する。S期遺伝子のアップレギュレーションによってWhi5はさらに抑制され、S期遺伝子の十分な発現を行うポジティブフィードバックループが形成される。
哺乳類の細胞でもきわめて類似した調節経路が存在する。G1期を通じて分裂促進因子のシグナルによってサイクリンDが徐々に蓄積し、サイクリンDはCDK4/6と複合体を形成する。活性型となったサイクリンD-CDK4/6複合体は転写因子E2Fの解離を促進し、S期遺伝子の発現が開始される。E2Fによって調節されるS期遺伝子の一部によってE2Fの解離がさらに促進され、酵母のものと類似したポジティブフィードバックループが形成される。