细胞周期控制系统

细胞周期控制系统是一个调节蛋白网络，它触发并协调细胞周期事件，并在允许周期进展之前验证其完成情况。

Definition

细胞周期控制系统是细胞周期蛋白依赖性激酶及其调节因子和检查点的集合，它决定了细胞何时进入周期的每个阶段。

Scope

本主题涵盖驱动细胞周期转变的细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶机制，通过细胞周期蛋白的合成和降解、磷酸化以及抑制剂对该机制的调节，以及监测DNA完整性、复制和染色体附着的检查点。

Core questions

• 细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶如何调控细胞周期转变的时间？
• 细胞周期蛋白依赖性激酶的活性是如何开启和关闭的？
• 主要的检查点监测什么？
• 该系统如何确保事件只发生一次并以正确的顺序进行？

Key theories

细胞周期蛋白-CDK振荡器

细胞周期蛋白依赖性激酶活性随着细胞周期蛋白的周期性合成和突然降解而振荡，这些振荡驱动细胞周期的有序转变。

检查点控制

监控机制检测DNA损伤或复制不完整等问题，并暂停细胞周期，直到问题解决，从而确保细胞周期事件的顺序和保真度。

Mechanisms

细胞周期蛋白依赖性激酶仅在与细胞周期蛋白结合时才具有活性，细胞周期蛋白的水平在整个周期中会升高和降低；激活和抑制性磷酸化以及CDK抑制蛋白进一步调节其活性。不同的细胞周期蛋白-CDK复合物驱动细胞进入S期和有丝分裂，而泛素-蛋白酶体系统对细胞周期蛋白的靶向降解使这些转变不可逆。G1/S、G2/M和中期到后期转变处的检查点感知准备情况和损伤，在条件满足之前阻断CDK活性或后期起始。

Clinical relevance

该控制系统解释了细胞如何高保真地调节增殖，是理解细胞调节的核心模型。此处的处理是描述性的，不具指导性。

History

亨特（Hunt）对细胞周期蛋白的发现和诺斯（Nurse）对核心细胞周期蛋白依赖性激酶的鉴定揭示了细胞周期的“引擎”，而哈特韦尔（Hartwell）的检查点概念解释了如何强制执行秩序和保真度，从而构成了现代控制系统。

Key figures

• Leland Hartwell
• Paul Nurse
• Tim Hunt
• David Morgan

Seminal works

• evans1983
• hartwell1989

Frequently asked questions

为什么细胞周期蛋白必须被降解？

降解细胞周期蛋白会关闭相应的激酶活性，使每个转变不可逆，并重置系统，以便下一阶段能够按顺序进行。

如果检查点出现问题会发生什么？

检查点会阻止进一步的进展，例如通过抑制细胞周期蛋白依赖性激酶活性或延迟染色体分离，直到DNA损伤等问题得到纠正。