摘要：本文主要介绍了与细胞周期的分子的调控机制。包括促成熟因子（MPF）、cdc基因、周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和细胞周期蛋白的发现和作用。展望了其发展前景。
关键词细胞周期；促成熟因子（MPF）；cdc基因；周期蛋白依赖性激酶；细胞周期蛋白；转运调控机制。
细胞周期是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个序贯过程。在这一过程中,细胞的遗传物质DNA经过复制平均分配到两个子细胞中，细胞周期中每一事件都是有规律、精确地发生,并且在时间与空间上受到严格调控。细胞周期调控有两个主要事件，一个是对DNA复制起始的控制，发生在G1期和S期之间。第二个事件是对染色体凝集的控制，发生在G2期和M期之间。其控制系统由一套相互作用的蛋白质组成，主要有促成熟因子（MPF）、cdc基因、周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和细胞周期蛋白(cyclin)。
一、促成熟因子（MPF）的发现及其作用
1971年，Masui和Markert用非洲爪蟾卵做实验，发现在处于分裂中期(即成熟的)卵细胞细胞质中有一种物质，可以诱导处于减数分裂期前的卵母细胞染色质凝集，进入分裂阶段并停留在分裂中期。将这种物质称为促成熟因子，即MPF。
1988年，Maller实验室的Lohka等人从爪蟾中分离出MPF，并证明其主要含有p32和p45两种蛋白。P32和p45结合后，表现出蛋白激酶活性，可以使多种蛋白质底物磷酸化。因而证明，MPF是一种蛋白激酶。
MPF即促成熟因子，是一种蛋白激酶，由p32和p45组成。存在于爪蟾处于分裂中期(即成熟的)卵细胞细胞质中，可以诱导卵母细胞G2/M转换(成熟)。
二、cdc基因
1.cdc基因的发现
哈特韦尔采用遗传学方法,用芽殖酵母作为实验对象研究细胞周期。20世纪70年代初，他通过温度敏感突变技术筛选出突变酵母细胞,这些细胞的生长停滞在特定的细胞周期时相,从而确定缺陷基因所编码的蛋白质在细胞周期调控中的作用，利用种方法，他成功地分离出上百个涉及细胞周期调控的基因,并命名为cdc基因。
2.cdc基因功能
在哈特韦尔发现的这类基因中, cdc4、6、7、8等控制DNA复制,如cdc8具有起始DNA合成的功能; cdc5、14、15等参与染色体分离的调控; cdc3、10、11、13等调控细胞质的分裂，名为cdc28的基因,启动细胞从G1期进入S期。该基因编码的蛋白质是其他cdc基因产物执行功能的前提,所以又被称为start基因。
三、周期蛋白依赖性激酶（CDK)
1.CDK的发现
继酵母cdc2和cdc28基因被分离之后，又分离出10多个cdc2类同基因。其表达产物有两个共同特点：其一，都含有一段类似的氨基酸序列，其中有一段的序列相当保守，即PSTAIRE序列，此序列与周期蛋白结合有关，其二，它们都能与周期蛋白结合，并将周期蛋白作为其调节亚单位，并进而表现出蛋白激酶活性，因而被统称为周期蛋白依赖性蛋白激酶，简称CDK
2.CDK的功能
CDK的主要生物学作用是启动DNA的复制和诱发细胞的有丝分裂,从而驭动细胞周期,在细胞发育过程中起着非常重要的作用。研究表明:这种激酶的周期性激活与失活是推动细胞周期进行的主要因素。在CDK激酶分子中还存在一些重要位点，对这些位点进行磷酸化修饰，将对CDK激酶活性起重要的调节作用。
3.CDK激酶的激活
CDK激酶的激活作用依赖于可逆的蛋白质磷酸化作用,即通过磷酸基与靶蛋白结合来构筑这种生命体代谢过程中最基本的公共通路。靶蛋白的磷酸化改变了靶蛋白的功能,使它处于高度活跃或完全静止的状态。由于激酶把碑酸醋涂抹在许多不同的靶蛋白上,从而可同时改变细胞中的不同进程,将高强度的细胞分裂信号传遍细胞内部。
4.CDK激酶抑制物（CDKI）
CDKI是一类对CDK活性起负性调控的蛋白质。目前发现CIP/KIP家族和INK4两大家族。INK4特异性抑制CDK4·cyclin D1、CDK6·cyclin D1的活性。
如P16ink4a、P15ink4b、P18ink4c、P19ink4d等，其中P16ink4a主要抑制G1期CDK激酶（如CDK4和CDK6）。KIP/CIP能抑制大多数CDK的激酶活性，包括P21cip1、P27kip1、P57kip2等。P21cip1还能与DNA聚合酶δ的辅助因子PCNA结合，直接抑制DNA的合成
四、细胞周期蛋白（cyclin)
1.细胞周期蛋白（cyclin)的发现
在1983年报道，在海胆中存在着两种蛋白质，其含量的变化随细胞周期进程变化而变化。在细胞间期积累，在细胞分裂期内消失，在下一个周期中又重复这一消长现象。他们将这一蛋白命名为细胞周期蛋白(cyclin,又称周期蛋白)。
2.周期蛋白的分子结构特点
在分子结构方面，各种周期蛋白既有一定的共性，又具一定的特性。一方面，每种周期蛋白均含有一段相当保守的氨基酸序列，称为周期蛋白框(cyclin box)，介导周期蛋白与CDK的结合。另一方面，其含有与更新有关的序列:M期周期蛋白的近N端含有破坏框(RXXLGXIXN)，G1期蛋白的C端含有PEST序列，参与由泛素介导的周期蛋白的降解。
3.周期蛋白的功能
不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时期不同，并与不同的CDK结合，调节不同的CDK活性，选择性地将磷酸基团连接在某些蛋白质分子上。周期蛋白的周期性降解， 是细胞周期调控的一个重要机制。不同的cyclin分别在某一个细胞周期时相表达,又在另一个时相降解，这种性质是细胞周期调控的一种独特现象. cyclin这种独特的性质被亨特察觉，通过进一步研究，他发现细胞周期的运转必需有cyclin的参与,cyclin缺陷型细胞停滞在G1或G2期，无法进行有丝分裂。
五、细胞周期调控的分子机制
在多细胞真核生物中，参与细胞周期调控的核心蛋白分子主要分为3大类，分别是：周期蛋白依赖性激酶（CDK）、周期蛋白（Cyclin）及细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKI)。其中，CDK是细胞周期调节的中心环节，Cyclin是CDK的正调节因子，CKI是CDK的抑制因子。
1.细胞周期的驱动和调控机制
CDK作为“细胞周期发动机”，在细胞周期的调节中起关键作用。各种CDK在细胞周期的各个特定时问被激活，通过磷酸化底物，驱使细胞完成细胞周期。这就是细胞周期的驱动机制。在整个细胞周期过程中，CDK只有通过与特定的Cyclin与CDK结合而改变CDK的蛋白质构象，激活CDK的蛋白激酶活性，具有激酶活性的CDK使周期蛋白特定的氨基酸残基磷酸化，使后者的三维构象发生变化，从而引起一系列的链式反应，调控细胞周期进程。CDK的激活还需要在其保守的苏氨酸和酪氨酸残基上发生磷酸化,促进CDK与Cyclin结合，所以促进了细胞周期的进程。CDK的活性可被CKI抑制,调节细胞周期。
2.细胞周期的监控机制——“检验点”机制
细胞周期是高度有组织和精确的时序调控过程，它严格地沿着G1-S-G2-M的顺序循环运转，为保证这一过程的正常进行，细胞形成一套检验细胞周期中DNA合成和染色体分配的机制，即“细胞周期检测点”。这些监测机制可以检测到DNA结构的受损或复制不全，还能检测到细胞分裂过程中所需的蛋白复合物的缺失。在酵母细胞中，当发生影响细胞周期正常运行的事件时，检测点相关的信号转导通路将被激活，它们可以使cdc2p酪氨酸残基持续的磷酸化而抑制CDK的活化，从而阻止有丝分裂期的发生.阻断细胞周期的进行后，“检测点”机制采取诱导基因转录、促进DNA的修复等有效的补救措施以排除故障。当故障排除后，细胞周期才能恢复运转。当损伤过大，细胞无法修复时，检测点将启动细胞凋亡程序以清除那些带有病变倾向的细胞，减少对机体的危害。目前为止可以将所发现的细胞周期检测点分为三种：DNA损伤检测点，它包括两个关键性检测点：G／S转换点和G／M转换点；DNA复制检测点，其在s期中负责DNA复制的进度；纺锤体组装检测点，其在分裂期起作用，检测纺锤体有无组装、染色体是否正确排列并与纺锤体连接，以及染色体是否正确分配等。
检测点对细胞周期进程进行严格的监督，使DNA复制和有丝分裂准确无误地进行，保证遗传的稳定性。
六、总结与发展前景
综上所述，我们可以知道Cyclin负责正调控，与CDK结合引起CDK活化；而CDI负责负调控，与CDK-Cyclin结合将抑制其活性。CDK可以视为引擎，Cyclin可视为油门，CDI可视为刹车，三者缺一不可。但是参与周期调控的基因绝非仅此几个,它们在促进或是阻止周期进行中究竟起何作用,它们与参与周期调控的基因绝非仅此几个,它们在促进或是阻止周期进行中究竟起何作用,它们与Cyclin、CDK有何关系等问题,都值得人们进一步思索与探讨。随着细胞周期调控的分子机制的进一步研究，将有助于人们理解肿瘤细胞中染色体是如何进行重排、丢失或不均等地分配到子代细胞中,从而使人们有可能更好地对肿瘤进行预防、诊断及治疗。
参考文献：【略】
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