细胞周期调控因子-细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1

细胞周期(cell cycle)是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经 历的全过程,分为间期与分裂期两个阶段。细胞分裂时期即 M 期,是细胞形态 结构发生急速变化的时期,包括一系列核的变化、染色质的浓缩、纺锤体的出现, 以及染色体精确均等地分配到两个子细胞中的过程,使分裂后的细胞保持遗传上 的一致性。现在已知从酵母到人类的所有真核细胞的 M 期启动是受同一机制调 控,即 MPF,其生化本质是蛋白激酶,可催化若干种蛋白发生磷酸化,从而引 起这些蛋白的结构和功能状态的改变,而导致细胞内代谢活动的变化,有活性的 MPF 实质是由 p34CDK2 和 Cyclin 两部分组成。p34CDK2 是 cdc2 基因的产物 p34CDK2 蛋白,其单独存在时无激酶活性,当进入 M 期与细胞周期蛋白 cyclin 结合形成复合体,然后由 week/mik1 激酶和 CDK 激酶催化 CDK 上的 Tyr14、 Tyr15、Tyr161 磷酸化,随后在磷酸化酶 Cdc25c 的催化下,使前两者发生去磷 酸化,从而表现出活性。深入研究已知,这类蛋白激酶复合体对细胞周期运行有 重要作用,被喻为细胞周期运转的引擎,P34CDK2 激酶类型又称为周期蛋白依 赖性激酶 CDK,现在已知 11 种编码 CDK 的基因,各种 CDK 蛋白的作用时期不 同,它们在细胞周期中含量不出现波动,仅发生去磷酸化与磷酸化的周期性变化 的规律改变,故使得 CDK 激酶活性出现周期变化,从而导致细胞中一系列事件 的发生。

CDK1(细胞周期蛋白依赖性激酶 1)是一个高度保守的 Ser/Thr 蛋白激酶,在 细胞周期循环中起着重要的作用。在人体内,Cdk1 是由 CDC2 基因编码,与 cyclin 形成复合物磷酸化一系列的目标底物(已知在出芽酵母中超过 75 种蛋白),从 而导致细胞周期循环的发生。

由于 CDK1 的高度保守,它的功能在出芽酵母中研究的比较清楚。在出芽 酵母中,细胞循环的起始是由两个调节复合物控制 SBF (SCB-binding factor) and MBF (MCB-binding factor)。这两个复合物控制 G1/S 期的基因转录,然而正常情 况下这两个复合物是失活的,SBF 被 Whi5 蛋白抑制,当被 Cln3-Cdk1 磷酸化后, Whi5 从核子中释放,从而允许 G1/S 期的基因得以转录。

CDK1 蛋白在细胞周期循环中同样受到高度调节,显然地它的调节与它的复 合物的参与者 cyclin 息息相关。Cyclin 的结合改变了 CDK1 的激活位点,从而导 致 CDK1 的激活。除了受到 Cyclin 的调节之外,CDK1 还受磷酸化的调节,一 个保守的 Tyr 蛋白激酶可以抑制 CDK1。CDK1-Cyclin 复合物还受 CKIs 抑制剂 蛋白的控制,从而周期性的控制细胞循环的发生和关闭。

图 1:细胞周期循环图

鉴于 CDK1 在细胞循环周期调节中的重要性,我们利用反转录方法获得 CDK1 的基因,成功克隆并在大肠杆菌中表达了 CDK1 蛋白。利用亲和层析方法 获得了蛋白纯度超过 95%的重组蛋白(货号:RPB888Hu01),如图 2 所示 (MW=13.5KD)。用纯化得到的重组蛋白免疫兔子,获得了 CDK1 的多克隆抗 体血清,并利用亲和层析纯化的方法获得了针对 CDK1 的特异性抗体(货号: PAB888Hu01)。

获得亲和纯化的抗体后,我们通过 western blot 对其组织特异性进行检测, 结果如图 3 所示(33KD,与 Uniprot 中已知的分子量大小相当)。特异性的抗体和 高纯度的重组蛋白相信会给研究人员带来好的研究结果。 CDK1 的表达异常和肿 瘤以及癌症的发生有关,因此快速准确的检测细胞中的表达含量对于与之相关的 癌症研究非常重要,为方便广大科研工作者,我们推出了 human CDK1 的 Elisa 试剂盒(货号:SEB888Hu),可以快速准确的检测组织和细胞中的蛋白含量,给 研究者提供研究依据,方便广大科研人员的使用。 

讲到这里,细胞周期调控蛋白的重要性不言而喻,CDK1 作为蛋白激酶家族 的一员,获得其专一性的磷酸化抗体对研究人员是必不可少的研究工具,对于生 物研究人员来说,好的工具是研究成功的一半。关于优尔生 CDK1 的磷酸化抗体 故事,我们在以后的专题中做专门介绍。