Кіріспе

Циклинге тәуелді киназа кешені (CDKC, циклин CDK) – протеин киназасының белсенді емес каталитикалық бөлігінің, циклинге тәуелді киназаның (CDK) реттеуші бөлігі – циклинмен қосылу арқылы құралатын ақуыз кешені. Циклинге тәуелді киназалар циклинмен байланысқаннан кейін, пайда болған кешен белсенді күйге енеді. Белсенді кешеннің субстратқа қатысты таңдаулылығы негізінен кешен құрамындағы циклинмен анықталады. CDKC-нің активтілігі мақсатты белоктардың фосфорилирленуімен, сондай-ақ тежеуші белоктарға байланысу арқылы реттеледі.

Құрылымы мен ережелері

Циклин суббұйымдарымен (CDKC) кешендегі CDK-лардың құрылымы 1990 жылдары Браун және әріптестері байланыстырылмаған циклин А құрылымын шешкеннен бастап, құрылымдық және жасушалық биологтардың ұзақ жылдар бойғы мақсаты болды. Сол жылы Джеффри және әріптестері адам циклин А CDK2 кешенінің құрылымын 2,3 Ангстрем ажыратымдылықпен анықтады. Осы уақыттан бері көптеген CDK құрылымдары жоғары ажыратымдылықпен анықталды, оның ішінде CDK2 және әртүрлі субстраттарға байланысқан CDK2 құрылымдары, 1-суретте көрсетілгендей. Ақуыз деректер банкінде (Protein Data Bank) барлығы шамамен 25 CDK циклин кешенінің жоғары ажыратымды құрылымдары бар. Функционалдық белгілеріне сәйкес, CDK циклин кешенді құрылымдарының екі негізгі түрі бар: ашық және жабық формалар. Формалардың арасындағы айырмашылық циклиндік серіктестердің байланысуында, жабық форма кешендері CDK циклинін CDK белсендіру циклының C және N ұштарында байланыстырса, ашық форма серіктестері тек N ұшында ғана байланысады. Ашық форма құрылымдары көбінесе транскрипциялық реттеуге қатысқан кешендерге (CDK 8, 9, 12 және 13) сәйкес келеді, ал жабық форма CDK циклин кешендері көбінесе жасуша циклының дамуы мен реттелуіне қатысады (CDK 1, 2, 6). Дегенмен, бұл ерекше рөлдер CDK компоненттерінің тізбектік гомологиясымен айтарлықтай ерекшеленбейді. Атап айтқанда, осы белгілі құрылымдардың арасында төрт негізгі сақталған аймақ бар: N-ұшындағы глицинге бай цикл, Буыстық аймақ, αC спиралі және T циклінің реттелу орны.

Шеңбер аймағы

Эукариоттық жасушалардағы CDK-ның сақталған икемді аймағы Gly-ға бай цикл мен белсендіру циклы арасындағы маңызды байланыс ретінде қызмет етеді. CDK-ға негізінен бұрылған бета-парақтары бар N-терминальді бөлігі тән, ол осы икемді аймақ арқылы альфа-спиральдар басым C-терминальді бөлігіне жалғанады. T-цикл және Gly-ға бай цикл туралы сөз кезінде, осы аймақтар биохимиялық функцияларын орындау үшін кеңістікте өзара әрекеттесе алатынын, ал CDK-ның қарама-қарсы бөліктерінде орналасқанын атап өту маңызды. Осылайша, CDK түріне және CDK-циклин кешеніне қарай ұзындығы сәл өзгере алатын бұл икемді аймақ, CDK-ның маңызды реттеуші аймақтарын осы бөліктерді байланыстыру арқылы қосады және жиналған кешеннің фосфорилдеу реакцияларын оңай катализдеуі үшін ATP-ны дұрыс бағыттап, CDK-циклин кешендерінің түзілуіне маңызды рөл атқарады.

Ашытқы клеткалық циклы

Бұл кешендердің әр түрлі функциялары болғанымен, CDKC-лер жасушалық циклдағы рөлімен көбірек танымал. Алғашқы зерттеулер Schizosaccharomyces pombe және Saccharomyces cerevisiae (ашытқы) түрлерінде жүргізілді. S. pombe және S. cerevisiae бір ғана Cdk, Cdc2 және Cdc28-мен байланысы үшін белгілі, олар бірнеше түрлі циклиндермен кешен құрайды. Циклинге байланысты жасуша циклының әртүрлі бөліктеріне әсер етеді. Мысалы, S. pombe-да Cdc2 Cdk13-пен байланысып, Cdk13-Cdc2 кешенін құрайды. S. cerevisiae-да Cdc28 циклиндермен, Cln1, Cln2 немесе Cln3-пен байланысу нәтижесінде G1 фазасынан S фазасына өту жүзеге асырылады. S фазасына кіргеннен кейін Cln1 және Cln2 Cdc28-ден ажырасады және Cdc28 пен Clb5 немесе Clb6 арасында кешендер пайда болады. G2 фазасында Cdc28 және Clb1, Clb2, Clb3 немесе Clb4 арасындағы байланыстан түзілген кешендер G2 фазасынан M (митоздық) фазаға өтуге ықпал етеді. Бұл кешендер ерте M фазасында да кездеседі.

сүтқоректілердің жасушалық циклі

Ашытқы клеткалық циклы зерттеулері арқылы алынған мәліметтерді пайдаланып, сүтқоректілердің клеткалық циклі саласында маңызды прогресс жасалды. Клеткалық циклдардың ұқсас екендігі анықталды және CDKC-лер тікелей немесе жанама түрде клеткалық циклдің дамуына әсер етеді. Бұрыңғыдай айтқандай, ашытқыда бір ғана циклинге тәуелді киназа (CDK) бірнеше түрлі циклиндермен байланысады. Дегенмен, сүтқоректілердің жасушаларында бірнеше CDK әртүрлі циклиндермен бірігіп, CDKC-лерді құрайды. Мысалы, Cdk1 (ішінде адамның Cdc2 деп те аталады), адамда алғаш анықталған CDK, циклиндер A немесе B-мен байланысады. Циклин A/B Cdk1 кешендері G2 фазасы мен M фазасы арасындағы өтуді, сондай-ақ M фазасының бастапқы кезеңдерін қамтамасыз етеді. Тағы бір сүтқоректілер CDK, Cdk2, циклиндер D1, D2, D3, E немесе A-мен кешендер құра алады. Cdk4 және Cdk6 циклиндер D1, D2 және D3-пен өзара әрекеттеседі. Зерттеулер CDKC циклин D1 Cdk4/6 арасында ешқандай айырмашылық жоқ екенін көрсетті, сондықтан кез келген ерекше қасиеттер субстратқа қатысты ерекшелікпен немесе белсендірумен байланысты болуы мүмкін. 2-кестеде сүтқоректілердің жасушалық циклына қатысатын CDKC-лердің шолуы келтірілген. 2-кесте. Сүтқоректілер жасуша циклінің фазаларымен байланысты CDKC-лер. Фосфорилендіру орын алғаннан кейін, транскрипция факторлары pRB-ні қайтымсыз деактивациялау үшін босатылады және жасуша циклінің S фазасына өту басталады. G1 фазасында қалыптасқан циклин E Cdk2 CDKC кейін S фазасында ДНК репликациясын бастауға көмектеседі және транскрипцияға әсер етеді. Сонымен қатар, циклин H Cdk7 кешендері еркек жыныс жасушаларының мейозында рөл атқаруы мүмкін, сондай-ақ олар транскрипциялық белсенділікке де қатысты екені көрсетілген.