Cyclin
Synonym: Zyklin
Englisch: cyclin
Definition
Cycline sind Proteine, welche die phasenspezifische Genexpression innerhalb des Zellzyklus steuern.
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.
Biochemische Wirkung
Cycline sind zur Bindung und Komplexbildung mit Cyclin-abhängigen 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.
Regulation der Cycline
Innerhalb des Zellzyklus sind phasenabhängige Cyclinpeaks zu beobachten, die auf unterschiedlichen Expressionsstimuli beruhen:
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.
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.