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周期蛋白依赖性激酶

CDK

CDK，即周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases)是与细胞周期进程相对应的一套Ser/Thr激酶系统。各种CDK沿细胞周期时相交替活化，磷酸化相应底物，使细胞周期事件有条不紊地进行下去。

周期蛋白依赖性蛋白激酶，是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，CDK通过对丝氨酸/苏氨酸蛋白的化学作用驱动细胞周期，和周期蛋白cyclin协同作用，是细胞周期调控中的重要因子。CDK可以和cyclin结合形成异二聚体，其中CDK为催化亚基，cyclin为调节亚基，不同的cyclin—CDK复合物，通过CDK活性，催化不同底物磷酸化，而实现对细胞周期不同时相的推进和转化作用。CDK的活性依赖于其正调节亚基cyclin的顺序性表达和其负调节亚基CKI（cyclin dependent kinase inhibitor，CDK抑制因子）的浓度。同时，CDK的活性还受到磷酸化和去磷酸化，以及癌基因和抑癌基因的调节。

分类

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CDK家族有CDK 1-8等8种，每种CDK结合不同类型的cyclin形成复合物，调节细胞从G1期过渡到S期或G2期过渡到M期以及退出M期的进程。

结构

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在不同的CDK分子结构中，均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守序列，即 PSTAIRE（脯丝苏丙异亮精谷），是介导激酶与周期蛋白结合的区域。 CDK与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，称为细胞周期蛋白依赖性激酶。由于Cdc2第一个被发现，而其他几个CDK激酶则是通过与其相比较而得来，因而Cdc2激酶被命名为CDK1。

Cdks有三个重要的功能域。第一个功能域是ATP的结合部位和该酶的活性部分；第二功能域是调节亚基（Cyclin）的结合部位；第三功能域是P13suc1的结合部位（P13suc1能抑制激酶活性，阻止细胞进入或退出M期）。各种Cdk在细胞周期内特定的时间被激活，通过磷酸化底物，驱使细胞完成细胞周期。

功能

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激活的 CDK1 可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失，将 H1磷酸化导致染色体的凝缩等等。这些效应的最终结果使细胞周期不断运行。因此，CDK 激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎。

生理效应

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CDK1底物及磷酸化后可能产生的生理效应：

CDK1激酶底物	M期的可能作用
核纤层蛋白	核纤层解聚，核膜崩解
波形蛋白	分裂期中间纤维体系再调整
微管结合蛋白MAP-220	使其失去刺激微管装配作用
组蛋白H1	染色体解聚
核仁蛋白	核仁分解
周期蛋白B	调节CDK1活性

配对关系与作用

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某些CDK与周期蛋白配对关系及作用时期：

CDK种类	可结合cyclin	执行功能的可能时期
CDK1（cdc2）	B	SG2/M
CDK2	A,D1,D2,D3,E	S
CDK3	-	G1/S
CDK 4	D1D2D3	G1/S
CDK6	D1D2D3	G1/S
CDK7	H	-

抑制因子

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哺乳动物中主要的CDk抑制因子

抑制因子	作用的CDK	主要生理功能
p21	多种CDKs	参与增殖、分化与衰老的调节
p27	CDK2,CDK4	主要阻抑G1/S转移
p16	CDK4/CDK6	影响R点,主要阻抑G1/S转移
p15	CDK4/CDK6	主要阻抑 G1/S转移

作用步骤

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CyclinB一般在G1晚期开始合成，通过S期↑，到达G2期，CyclinB含量到达一定程度，并进入核内与CDK1结合，从而CDK1激酶活性开始出现。 CDK1的活性与CyclinB含量有密切关系。

CDK1激活，可使核纤层蛋白磷酸化、核纤层解聚、核膜解体，同时使组蛋白H1磷酸化，染色质凝聚、核仁蛋白磷酸化、核仁解体，以及微管结合蛋白使微管重排，有丝分裂器形成。

当细胞退出M期使CyclinB降解，激酶失活，各种底物去磷酸化，促进染色体的凝集、核膜核仁重建，引导细胞进入G1期。

影响因素

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CDK是细胞周期控制体系的中心，它受到以下4个方面的控制:

细胞周期蛋白的浓度

CDK磷酸化的位点

CDK抑制因子的调节

控制蛋白质催化的因子

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