2) активацию белков и ферментов в S-клеточного цикла
3) регуляцию процесса лайонизации Х-хромосомы
4) регуляцию процессов ацетилирования и деэцетилирования гистонов
Комплекс CDK1–циклин B является главным регулятором перехода клетки из G2-фазы в митоз и функционирует как M-фаза-активирующий фактор. После накопления циклина B и снятия ингибирующего фосфорилирования CDK1 киназа фосфорилирует белки, обеспечивающие перестройку хроматина, включая субъединицы конденсинов и гистон H1. Это усиливает петлеобразование ДНК конденсинами и приводит к уплотнению хромосом, необходимому для их правильного расхождения.
Активация CDK1 также вызывает фосфорилирование ядерных ламинов и распад ядерной оболочки, что является характерным событием начала митоза. Поэтому указанный механизм соответствует именно конденсации хромосом при клеточном делении. Фосфорилирование гистона H3 по серину 10 в основном связано с активностью Aurora B, однако оно также участвует в митотической организации хромосом и не меняет ведущей роли CDK1–циклин B в запуске комплекса митотических перестроек.
Активация белков репликации в S-фазе преимущественно регулируется комплексами CDK2–циклин E и CDK2–циклин A. Лайонизация Х-хромосомы определяется экспрессией XIST и последующей эпигенетической репрессией, а ацетилирование и деацетилирование гистонов выполняют гистонацетилтрансферазы и гистондеацетилазы. Эти процессы функционально связаны с регуляцией хроматина, но не являются основной мишенью CDK1–циклин B.
| Регулятор или комплекс | Основной период клеточного цикла | Ключевые мишени | Основной результат |
|---|---|---|---|
| CDK1–циклин B | Переход G2/M и митоз | Конденсины, гистон H1, ядерные ламины | Конденсация хромосом, распад ядерной оболочки и запуск митотических событий |
| CDK2–циклин E | Поздняя G1 и переход G1/S | Белок ретинобластомы и регуляторы начала репликации | Прохождение точки рестрикции и подготовка к синтезу ДНК |
| CDK2–циклин A | S-фаза и частично G2-фаза | Белки репликационной вилки и контрольные факторы клеточного цикла | Поддержание репликации ДНК и предотвращение повторного запуска репликационных участков |
| Aurora B | Митоз | Гистон H3, кинетохорные белки, компоненты веретена деления | Контроль хромосомной конденсации, коррекция неправильных прикреплений и цитокинез |
| Гистонацетилтрансферазы | Интерфаза, активация транскрипции | Лизиновые остатки гистонов | Ослабление взаимодействия гистонов с ДНК и формирование более доступного хроматина |
| Гистондеацетилазы | Интерфаза, транскрипционная репрессия | Ацетилированные гистоны | Удаление ацетильных групп и повышение компактности хроматина |
| XIST и белки Polycomb-комплексов | Инактивация одной Х-хромосомы | Некодирующая РНК XIST, гистоны и регуляторы метилирования | Формирование неактивной Х-хромосомы и эпигенетическое подавление транскрипции |
Таким образом, CDK1–циклин B обеспечивает переход к митотическому состоянию хроматина посредством фосфорилирования конденсинов и других структурных белков. Его активация должна быть кратковременной и строго контролируемой, поскольку преждевременная или недостаточная активность нарушает сегрегацию хромосом. Дисрегуляция этого пути способствует анеуплоидии и геномной нестабильности, характерным для многих опухолевых клеток.