周期依赖性激酶 2

二宫辻等（1991）克隆了 2 种不同的 cDNA，它们可以补充出芽酵母酿酒酵母的 cdc28 突变。一个对应于编码人类 p34（CDC2）激酶的基因（ 116940），另一个是以前未表征的基因，CDK2（细胞分裂激酶-2）。CDK2 蛋白与 p34（CDC2）激酶高度同源，与非洲爪蟾 Eg1 激酶的同源性更高，表明 CDK2 是 Eg1 的人类同源物。人类 CDC2 和 CDK2 基因都能够补充酿酒酵母的无效等位基因 CDC28 的不活力。然而，在人类 CDC2 基因可以补充它们的条件下，CDK2 无法补充裂殖酵母粟酒裂殖酵母中的 cdc2 突变体。在正常人成纤维细胞中生长刺激后，CDK2 mRNA 出现在 G1 晚期或 S 早期，略早于 CDC2 mRNA。因此，2 种不同的 CDC2 样激酶似乎在不同阶段调节人类细胞周期。

▼ 基因功能
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由p34（cdc2）（ 116940 ）和细胞周期蛋白 B（ 176740 ）形成的复合物是细胞分裂中 G2 到 M 过渡所必需的。人细胞周期蛋白 A（ 123835 ）孤立结合 2 种激酶，p34（cdc2）或 p33。在腺病毒转化的细胞中，病毒 E1A 癌蛋白似乎与 p33/cyclin A 相关，但与 p34（cdc2）/cyclin A 无关。Tsai 等人（1991）分离出 p33 的基因，它与 p34（cdc2）具有 65% 的序列同一性。他们认为 p33（cdk2）在脊椎动物细胞的细胞周期调控中发挥着独特的作用。

CDK（例如，CDK2）激活需要与细胞周期蛋白（例如，CCNE1；123837）结合并被 CAK（CCNH；601953）磷酸化，并导致细胞增殖。CDK抑制剂（例如，CDKN1B；600778）与细胞周期蛋白-CDK复合物结合后，细胞增殖就会受到抑制。谢夫等人（1997）表明 CCNE1-CDK2 在 ATP 生理水平的表达导致 CDKN1B 在 thr187 磷酸化，导致 CDKN1B 从细胞中消除，细胞周期从 G1 期进展到 S 期。在低 ATP 水平下，CDKN1B 的抑制功能增强，从而阻止细胞增殖。

生长因子剥夺后人内皮细胞的凋亡与细胞周期蛋白 A 相关 CDK2 活性的快速和显着上调有关。Levkau 等人（1998）表明，在凋亡细胞中，CDK 抑制剂 CDKN1A（ 116899 ）和 CDKN1B的羧基末端被特异性切割截断。参与这种切割的酶是CASP3（ 600636）和/或类似 CASP3 的半胱天冬酶。切割后，CDKN1A 失去其核定位序列并离开细胞核。CDKN1A 和 CDKN1B 的切割导致它们与核细胞周期蛋白-CDK2 复合物的关联显着减少，导致 CDK2 活性的显着诱导。显性阴性 CDK2 以及对半胱天冬酶切割具有抗性的突变 CDKN1A，部分抑制了细胞凋亡。这些数据表明，通过半胱天冬酶介导的 CDK 抑制剂裂解，CDK2 激活可能有助于半胱天冬酶激活后细胞凋亡的执行。

欣奇克利夫等人（1999）开发了一种在 S 期停滞的非洲爪蟾卵提取物，支持子代中心体的重复组装。多轮中心体繁殖被CDK2-细胞周期蛋白 E（ 123837 ）的选择性灭活阻断，并通过添加纯化的CDK2-细胞周期蛋白 E恢复。共聚焦显微镜显示细胞周期蛋白 E 位于中心体。作者得出结论，S 期中心体复制需要 CDK2-细胞周期蛋白 E 活性，并且这些结果表明一种机制可以协调中心体繁殖与 DNA 合成和有丝分裂周期。

法尔克等人（2002）证明实验性阻断 NBS1（ 602667 ）-MRE11（ 600814 ）功能或 CHK2（ 604373 ）触发的事件会导致人类细胞中的部分抗辐射 DNA 合成表型。相比之下，同时干扰 NBS1-MRE11 和 CHK2-CDC25A（ 116947 ）-CDK2 通路会完全消除电离辐射诱导的 DNA 合成抑制，导致类似于有缺陷的 ATM 导致的完全 RDS（ 607585 ）。此外，CDC45（ 603465）复制起点，这是募集 DNA 聚合酶的先决条件，在照射正常或 NBS1/MRE11 缺陷细胞时被阻止，但 ATM 有缺陷的细胞不会。法尔克等人（2002）得出的结论是，为了响应电离辐射，ATM 对 NBS1 和 CHK2 的磷酸化触发了 DNA 损伤依赖性 S 期检查点的 2 个平行分支，它们通过抑制 DNA 复制的不同步骤进行协作。

松浦等（2004）表明 SMAD3（ 603109 ）是 G1 细胞周期蛋白依赖性激酶 CDK4（ 123829 ）和 CDK2的主要生理底物。除了视网膜母细胞瘤蛋白家族，SMAD3 是当时唯一被证明的 CDK4 底物。松浦等（2004）将CDK4 和 CDK2 磷酸化位点对应到 SMAD3 中的 thr8、thr178 和 ser212。CDK 磷酸化位点的突变增加了 Smad3 的转录活性，导致 CDK 抑制剂 p15（ 600431 ）的更高表达。Smad3 的 CDK 磷酸化位点的突变也增加了其下调 c-myc 表达的能力（ 190080）。Matsuura 等人使用 Smad3 基因敲除小鼠胚胎成纤维细胞和其他上皮细胞系（2004）进一步表明 Smad3 抑制细胞周期从 G1 期进展到 S 期，并且 Smad3 中 CDK 磷酸化位点的突变增加了这种能力。他们得出结论，SMAD3 的 CDK 磷酸化会抑制其转录活性和抗增殖功能。

Matsumoto 和 Maller（2004）鉴定了细胞周期蛋白 E 中的 20 个氨基酸作为中心体定位信号（CLS），对于中心体靶向和促进 DNA 合成都是必不可少的。表达的野生型而非突变型 CLS 肽定位于中心体，阻止内源性细胞周期蛋白 E 和细胞周期蛋白 A 定位于中心体，并抑制 DNA 合成。异位细胞周期蛋白 E 定位于中心体并加速 S 期进入，即使突变消除了 Cdk2 结合，但在 CLS 中没有突变。Matsumoto 和 Maller（2004）得出结论，细胞周期蛋白 E 具有模块化的中心体靶向域，对于以 Cdk2 孤立方式促进 S 期进入至关重要。

黄等人（2006）发现 CDK2在体外和体内在 ser249 处特异性磷酸化 FOXO1（ 136533 ）。ser249 的磷酸化导致 FOXO1 的细胞质定位和抑制。通过依赖蛋白激酶 CHK1（ 603078 ）和 CHK2的细胞周期检查点通路，DNA 损伤后这种磷酸化被消除。此外，通过小干扰 RNA 沉默 FOXO1 减少了 p53（ 191170 ）缺陷和 p53 富集细胞中DNA 损伤诱导的死亡。通过以取决于 ser249 磷酸化的方式恢复 FOXO1 的表达，这种效应被逆转。黄等人（2006）得出结论，CDK2 和 FOXO1 之间的功能相互作用提供了一种机制，可调节 DNA 链断裂后的细胞凋亡。

▼ 基因结构
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希夫曼等人（1996）描述了从 CDK2 基因的上游区域克隆大约 2.4-kb 的基因组 DNA 片段。发现该片段在 72 bp 段内包含 5 个转录起始位点。一个 200 bp 的亚片段赋予 70% 的最大基础启动子活性，显示包含 2 个协同作用的 Sp1 位点。还鉴定了该基因中 7 个外显子的内含子-外显子边界。

▼ 生化特征
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德邦特等（1993）报道了 CDK2 的晶体结构。伯恩等人（1996）分析了 CDK-CKS1（ 116900 ）复合物的晶体结构，并定义了参与 2 个分子相互作用的关键蛋白质结构域。他们通过构建导致与 CDK2 相互作用减少的 CKS1 突变等位基因来测试基于结构的模型的生物学重要性。伯恩等人（1996）得出的结论是，结构分析揭示了 CDK2 与 CKS1 结合的模式，提出了细胞周期中 CKS 蛋白协同性和自我调节的可能机制，并暗示 CKS 是 CDK 和至少一种其他蛋白的靶向或匹配蛋白磷蛋白。杰弗里等人（1995）以 2.3 埃的分辨率确定了人细胞周期蛋白 A-CDK2-ATP 复合物的物理结构。发现细胞周期蛋白 A 与 CDK2 催化裂隙的一侧结合，通过重新排列活性位点残基和解除催化裂隙入口处的空间阻滞来诱导大的构象变化，从而激活激酶。

▼ 测绘
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通过荧光原位杂交，Demetrick 等人（1994）将 CDK2 基因定位到 12q13，与 CDK4 基因定位的区域相同。

▼ 动物模型
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在小鼠胚胎干细胞中，Ortega 等人（2003）针对编码 CDK2 的基因座。缺乏 CDK2 的胚胎成纤维细胞正常增殖并在培养连续传代后变得不朽。消除永生细胞中的条件 Cdk2 等位基因不会显着影响增殖。Cdk2 -/- 小鼠可以存活并存活至 2 ，这表明 CDK2 对于大多数细胞类型的增殖和存活也是可有可无的。但是发现 CDK2 对于在雄性和雌性生殖细胞的减数分裂细胞分裂过程中完成前期 I 是必不可少的，这是这种细胞周期激酶无法预料的作用。

寻常型天疱疮（PV; 169610 ）是一种影响皮肤和粘膜的自身免疫性水疱病。兰扎等人（2008）发现 CDK2 似乎在 PV 病变的发展中起作用。同步的人角质形成细胞暴露于 PV 血清会增加 S 期细胞的比例，导致细胞变圆和细胞-细胞分离，以剂量依赖性方式升高 CDK2 表达，并改变 500 多个基因的表达。最显着富集的基因是那些参与细胞通讯和细胞-细胞连接形成的基因。针对 CDK2 的小干扰 RNA 逆转了 PV 血清诱导的 CDK2 过表达并减少了细胞-细胞脱离。使用从 PV 患者获得的全血清单次腹膜内注射诱导 PV 损伤的新生小鼠模型，Lanza 等人（2008）表明用药理 CDK2 抑制剂预处理小鼠可防止皮肤病变的发展并防止 PV 血清诱导的基因表达变化。PV 患者皮肤的组织化学分析显示 CDK2 在棘层松解部位周围和病灶周围部位的基底上层过度表达。兰扎等人（2008）得出结论，CDK2 介导的信号传导的激活是 PV 病变发展的关键事件。

▼ 历史
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戴维斯等人的文章（2001）关于在化疗诱导的脱发大鼠模型中使用 CDK2 抑制剂化合物的文章被撤回，因为作者无法重现该化合物的生物活性。