Cyclin

Synonym: Zyklin
Englisch: cyclin

1 Definition

Cycline sind Proteine, welche die phasenspezifische Genexpression innerhalb des Zellzyklus steuern.

2 Subtypen

Die Cyclinfamilie besteht aus den Subtypen D, E, A und B, deren Konzentrationen während des Zellzyklus phasenabhängigen Schwankungen unterliegen. Man teilt sie in 2 Gruppen ein:

• G₁/S-Cycline: Sie sind essentiell für den Übergang von der G1-Phase in die S-Phase des Zellzyklus und umfassen Cyclin A, Cyclin D und Cyclin E.
• G₂/M-Cycline: Sie kontrollieren den Übergang von der G2-Phase zur M-Phase. Sie werden während der G2-Phase akkumuliert und mit dem Ende der Mitose rasch abgebaut. In diese Gruppe fällt Cyclin B.

3 Biochemische Wirkung

Cycline sind zur Bindung und Komplexbildung mit cyclinabhängigen Kinasen (Englisch: cyclin-dependent kinases, CDKs) befähigt. Als regulatorische Untereinheit des Cyclin-/CDK-Komplexes modulieren sie die enzymatische Aktivität der CDKs.

Als Proteinkinasen katalysieren CDKs die Phosphorylierung von RB-Proteinen. RB-Proteine (Retinoblastom-Proteine) wiederum sind Genprodukte des RB-Tumorsuppressorgens. Ihr Name geht auf die Entdeckung der Retinoblastom-Pathogenese zurück. Sie liegen im Zytoplasma der Zelle und hemmen ein Heterodimer aus zwei unterschiedlichen Transkriptionsfaktoren, nämlich E2F und DP2.

Die Phosphorylierung durch CDKs verursacht eine Konformationsänderung des RB-Proteins, die Bindung der Transkriptionsfaktoren wird instabil. Sie dissoziieren vom Inhibitor- Protein ab und wandern in den Zellkern. Dort induzieren sie durch Bindung an ihre jeweilige Promotorregion auf der DNA die Genexpression ihrer Zielgene.

4 Regulation der Cycline

Innerhalb des Zellzyklus sind phasenabhängige Cyclinpeaks zu beobachten, die auf unterschiedlichen Expressionsstimuli beruhen:

4.1 Wachstumsfaktoren

Induziert durch Wachstumsfaktoren kommt es in der G1-Phase zunächst zu einem Anstieg der D-Cycline. Diese bilden mit CDK4 und CDK6 den CDK4/6/Cyclin D-Komplex.

4.2 Transkriptionsfaktoren

Die durch die "frühen" Cycline freigesetzten Transkriptionsfaktoren induzieren die Expression der wachstumsfaktorunabhängigen Cycline E, A und B - sie werden nacheinander hochgeregelt. Ist die G1-Phase durchlaufen, bedarf es für die darauf folgenden Phasenübergänge keines äußeren Stimulus mehr.