サイクリン依存性キナーゼ1

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CDK1
CDK1 .png
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4YC6, 4Y72, 5HQ0, 4YC3

識別子
記号CDK1, CDC2, CDC28A, P34CDC2, cyclin-dependent kinase 1, cyclin dependent kinase 1
外部IDOMIM: 116940 MGI: 88351 HomoloGene: 68203 GeneCards: CDK1
遺伝子の位置 (ヒト)
10番染色体 (ヒト)
染色体10番染色体 (ヒト)[1]
10番染色体 (ヒト)
CDK1遺伝子の位置
CDK1遺伝子の位置
バンドデータ無し開始点60,778,331 bp[1]
終点60,794,852 bp[1]
遺伝子の位置 (マウス)
10番染色体 (マウス)
染色体10番染色体 (マウス)[2]
10番染色体 (マウス)
CDK1遺伝子の位置
CDK1遺伝子の位置
バンドデータ無し開始点69,170,976 bp[2]
終点69,188,768 bp[2]
RNA発現パターン
PBB GE CDC2 210559 s at fs.png

PBB GE CDC2 203214 x at fs.png

PBB GE CDC2 203213 at fs.png
さらなる参照発現データ
遺伝子オントロジー
分子機能 transferase activity
ヌクレオチド結合
protein kinase activity
histone kinase activity
キナーゼ活性
Hsp70タンパク質結合
血漿タンパク結合
RNA polymerase II CTD heptapeptide repeat kinase activity
ATP binding
protein serine/threonine kinase activity
クロマチン結合
cyclin binding
cyclin-dependent protein kinase activity
cyclin-dependent protein serine/threonine kinase activity
virus receptor activity
細胞の構成要素 中心体

紡錘体
核質
微小管形成中心
midbody
spindle microtubule
ミトコンドリア
mitotic spindle
エキソソーム
細胞骨格
細胞核
cyclin-dependent protein kinase holoenzyme complex
細胞質
細胞質基質
ミトコンドリアマトリックス
endoplasmic reticulum membrane
cyclin B1-CDK1 complex
生物学的プロセス positive regulation of protein localization to nucleus
centrosome cycle
regulation of embryonic development
response to cadmium ion
上皮細胞の分化
有機環状化合物への反応
リン酸化
銅イオンへの反応
positive regulation of mitotic cell cycle
negative regulation of apoptotic process
pronuclear fusion
response to activity
regulation of Schwann cell differentiation
細胞分裂
positive regulation of DNA replication
DNA複製
mitotic nuclear membrane disassembly
positive regulation of gene expression
positive regulation of cardiac muscle cell proliferation
chromosome condensation
G2/M transition of mitotic cell cycle
response to axon injury
peptidyl-serine phosphorylation
animal organ regeneration
response to organonitrogen compound
アミンへの反応
DNA修復
細胞周期
anaphase-promoting complex-dependent catabolic process
microtubule cytoskeleton organization
response to ethanol
mitotic G2 DNA damage checkpoint signaling
Golgi disassembly
peptidyl-threonine phosphorylation
遊走
ventricular cardiac muscle cell development
毒性物質への反応
response to hydrogen peroxide
cellular response to hydrogen peroxide
protein localization to kinetochore
アポトーシス
細胞増殖
proteasome-mediated ubiquitin-dependent protein catabolic process
体細胞分裂
DNA damage response, signal transduction by p53 class mediator resulting in cell cycle arrest
遺伝子発現調節
regulation of meiotic cell cycle
ciliary basal body-plasma membrane docking
タンパク質リン酸化
positive regulation of G2/M transition of mitotic cell cycle
protein deubiquitination
mitotic cell cycle phase transition
positive regulation of mitochondrial ATP synthesis coupled electron transport
ウイルス侵入
regulation of G2/M transition of mitotic cell cycle
transcription initiation from RNA polymerase II promoter
protein-containing complex assembly
regulation of mitotic cell cycle phase transition
regulation of circadian rhythm
出典:Amigo / QuickGO
オルソログ
ヒトマウス
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq
(mRNA)
NM_001130829
NM_001170406
NM_001170407
NM_001786
NM_033379

NM_001320918

NM_007659

RefSeq
(タンパク質)

NP_001163877
NP_001163878
NP_001307847
NP_001777
NP_203698

NP_031685

場所
(UCSC)
Chr 10: 60.78 – 60.79 MbChr 10: 69.17 – 69.19 Mb
PubMed検索[3][4]
ウィキデータ
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サイクリン依存性キナーゼ1(サイクリンいぞんせいキナーゼ1、: cyclin-dependent kinase 1、略称: CDK1)は高度に保存されたタンパク質で、セリン/スレオニンキナーゼとして機能する、細胞周期調節の主要因子である[5]。 cell division cycle protein 2 homolog(cdc2 homolog)とも呼ばれる。出芽酵母Saccharomyces cerevsiae分裂酵母Schizosaccharomyces pombeでよく研究されており、それぞれcdc28cdc2遺伝子にコードされている[6]。ヒトではCDK1はCDC2遺伝子にコードされている[7]。CDK1はサイクリンと複合体を形成してさまざまな標的基質をリン酸化し(出芽酵母では75種類を超える基質が同定されている)、細胞周期を進行させる[8]

構造[編集]

CDK1は約 34 kDaの小さなタンパク質で、高度に保存されている。CDK1のヒトのホモログと酵母のホモログは約63%のアミノ酸配列が同一である。さらに、cdc2遺伝子に変異を有する酵母は、ヒトホモログによってレスキュー(変異体表現型からの回復)を行うことができる[7]。CDK1は、他のプロテインキナーゼにも共通して存在する、プロテインキナーゼモチーフのみによってほぼ構成されている。他のキナーゼと同様、CDK1にはATPが結合する溝が存在している。基質は溝の入り口付近に結合し、CDK1はATPのγ-リン酸と基質のセリン/スレオニン残基のヒドロキシル基の間の共有結合の形成を触媒する。

触媒コアに加えて、CDK1は他のサイクリン依存性キナーゼ(CDK)と同様に活性化ループ(Tループ)を持っている。サイクリンと相互作用していないときには、TループはCDK1の活性部位に基質が結合するのを防いでいる。また、CDK1はPSTAIREヘリックス(Cヘリックス)を持っている。このヘリックスはサイクリンの結合に伴って移動して活性部位を再配置し、CDK1のキナーゼ活性を促進する。これらの基本的機構はCDK2などの他のCDKと共通であるものの、具体的な相互作用様式はCDKごとに異なる[9][10]

機能[編集]

S. cerevisiaeの細胞周期の進行におけるCdk1(Cdc28)の役割を示した模式図。Cln3-Cdk1はCln1,2-Cdk1の活性化を引き起こし、 その後Clb5,6-Cdk1、Clb1-4-Cdk1の活性化を引き起こす[5]

サイクリンと結合したCDK1によるリン酸化は、細胞周期の進行を引き起こす。CDK1の活性は出芽酵母S. cerevisiaeで最もよく理解が進んでいるため、ここではS. cerevisiaeのCdk1(Cdc28)の活性について記述する[5]

出芽酵母では、細胞周期の進行の開始は、SBF(SCB-binding factor)とMBF(MCB-binding factor)という2つの調節複合体によって制御されている。これらの2つの複合体はG1/S期の遺伝子の転写を制御するが、通常は不活性状態である。SBFはWhi5英語版によって阻害されているが、Cln3英語版-Cdk1(脊椎動物ではサイクリンD)によるリン酸化によってWhi5はから搬出され、G1/Sレギュロンの転写が行われる。このレギュロンにははG1/S期のサイクリンCln1、2(脊椎動物ではサイクリンE)が含まれている[11]。G1/S期サイクリン-Cdk1の活性によってS期へ進行するための準備(中心体の複製など)が行われ、S期サイクリン(Clb5、6、脊椎動物ではサイクリンA)のレベルが上昇する。S期サイクリン-Cdk1複合体は直接的に複製起点の初期化を行うが[12]、尚早なS期の開始はSic1英語版によって防がれている。

G1/S期サイクリンまたはS期サイクリン-Cdk1複合体の活性によってSic1のレベルは急激に低下し、S期への進行が行われる。その後、M期サイクリン(Clb1、2、3、4など、脊椎動物ではサイクリンB)とCdk1との複合体によるリン酸化が紡錘体の組み立てや姉妹染色分体の分離を引き起こす。また、Cdk1によるリン酸化はユビキチンリガーゼであるAPCCdc20も活性化し、染色分体の分離や、さらにはM期サイクリンの分解を活性化する。このM期サイクリンの破壊によって、有糸分裂の最終段階(紡錘体の解体など)が引き起こされる。

調節[編集]

CDK1はサイクリンの結合によって調節されている。サイクリンの結合によってCDK1の活性部位へのアクセスが変化し、CDK1はキナーゼ活性を発揮できるようになる。さらに、サイクリンはCDK1の活性に特異性を付与する。少なくとも一部のサイクリンには基質と直接相互作用する疎水的パッチが存在し、それによって標的特異性が得られている[13]。サイクリンは、特定の細胞内部位へのCDK1の標的化を行うこともある。

サイクリンによる調節に加えて、CDK1はリン酸化によっても調節されている。保存されたチロシン残基(ヒトではTyr15)のリン酸化はCDK1を阻害する。このリン酸化によってATPの結合配向が変化し、効率的なキナーゼ活性が阻害されると考えられている。分裂酵母S. pombeでは、DNA合成が完了していないときにはこのリン酸化が安定化され、有糸分裂の進行は防がれる[14]。すべての真核生物に保存されているWee1英語版がTyr15のリン酸化を行い、Cdc25ファミリーのメンバーのホスファターゼがこの活性に拮抗する。これらの因子間のバランスによって細胞周期の進行は制御されていると考えられている。Wee1はさらに上流のCdr1、Cdr2、Pom1英語版などの因子によって制御されている。

CDK1-サイクリン複合体は、CDK阻害因子の直接的な結合によっても制御されている。このようなタンパク質の1つが上述したSic1である。Sic1はS期サイクリンClb5,6-Cdk1複合体に直接結合して阻害を行う因子である。 G1/S期サイクリンCln1,2-Cdk1によるSic1の複数箇所のリン酸化は、Sic1のユビキチン化と分解のタイミング、すなわちS期への進行のタイミングを決定していると考えられている。Sic1による阻害が克服されたときにのみClb5,6の活性が生じ、S期が開始される。

相互作用[編集]

CDK1は次に挙げる因子と相互作用することが示されている。

出典[編集]

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関連文献[編集]

関連項目[編集]