Регуляция циклинов осуществляется на двух уровнях: транскрипции генов и деградации белка. Регуляция транскрипции генов циклинов у высших эукариот изучена на примере перехода ограничительной точки клеточного цикла. Центральную роль в этом переходе играет E2F, фактор транскрипции некоторых генов, необходимых для синтеза ДНК в S фазе. Он стимулирует также транскрипцию генов циклина А, циклина Е и своего собственного гена. Белок pRb ингибирует E2F, связываясь с последним в G1 фазе. Факторы роста стимулируют транскрипцию циклина D через Ras-Raf-MAP сигнальный каскад или под действием цАМФ. Происходит накопление комплексов циклин D-Cdk4, которые начинают фосфорилировать Rb, что приводит к его диссоциации от E2F. Освободившийся E2F стимулирует транскрипцию своего гена и гена циклина Е. Образующийся вследствие этого комплекс CDK2-цЕ, еще активнее фосфорилирует pRb. Таким образом, сеть эффектов через петлю положительной обратной связи приводит к быстрому возрастанию E2F зависимой транскрипции и переходу клетки в начало S фазы. Вскоре после этого в клетке появляются комплексы Cdk2-цА, которые фосфорилируют E2F, уменьшая его способность связываться с ДНК. Другим способом регуляции циклинов является их разрушение протеолизом. Таким образом контролируется, например, выход из митоза. Деструкция митотических циклинов необходима для начала телофазы и подготовки к следующему циклу. Возле N-конца митотические циклины А и В несут небольшую последовательность, называемую боксом деструкции. Эта последовательность необходима для конъюгации циклина с убиквитином, который является маркером для узнавания циклина протеазой. Большая часть цитозольного протеолиза осуществляется протеосомами. Протеосомы - это нелизосомальные мультикаталитические протеиназы, обнаруженные у эукариот, широко распространенные в цитоплазме. Они обладают 20S каталитическим ядром (М = 700 кд) которое осуществляет АТФ-зависимую деградацию убиквитинированных белков. 20S протеосома состоит из 14 субъединиц, представляющих собой различные протеазы. Они образуют бочкообразную структуру с активными центрами внутри. Большие протеазные комплексы, по крайней мере, из десяти различных полипептидов образуют дно и крышку такой бочки. Из роль, видимо, заключается в транспорте убиквитинированных белков в центр бочки. Ключевым регуляторным компонентом в деструкции митотических циклинов является мультисубъединичный комплекс APC (anaphase promoting complex) или циклосома. Этот комплекс осуществляет присоединение убиквитина к циклинам и другим субстратам. Комплекс имеет различную субстратную специфичность в переходе метафаза-анафаза и выходе из митоза, так как связан в эти периоды с двумя различными регуляторными белками - Сdc20 и Hct1 соответственно. Одним из субстратов ACP-Сdc20 является комплекс белков секурина и сепарина, который удерживает вместе сестринские хроматиды хромосомы. APC-Сdc20 способствует разрушению секурина, под действием освободившегося сепарина сестринские хроматиды расходятся, то есть осуществляется переход в анафазу. Комплекс APC-Hct1 осуществляет убиквитинирование циклина В. АСР активируется после длительного лаг-периода посредством циклин А-Cdk2 и инактивируется под действием G1 циклинов. Таким образом, молекулярные механизмы, которые запускают все события клеточного цикла, должны работать по принципу "все или ничего", действуя необратимо и постоянно. Клеточный цикл можно рассматривать как продукт программы резкого возрастания и падения активности Cdk. Активация одного циклин-киназного комплекса должна быть не только триггером событий клеточного цикла, но и должна инициировать активацию следующего циклин-киназного комплекса. Таким образом, запрограммированная последовательность передачи сигнала от одного комплекса к другому представляет собой часы клеточного цикла. Классическим примером автономного колебания активности Cdk является колебание активности комплекса циклин В-cdc2 (MPF) в раннем эмбрионе лягушки Xenopus. После деструкции комплекса циклин А-cdc2 и выхода из S фазы постоянный синтез циклина В приводит к его накоплению и, следовательно, образованию комплексов циклин В-cdc2. Первоначально эти комплексы неактивны, так как они ингибированы фосфорилированием по треонину-14 и тирозину-15 киназой Wee1. Однако по мере их накопления достигается порог концентрации, при котором они могут фосфорилировать CDC25 и Wee1, вызывая соответственно их активацию и ингибирование. Фосфорилированная CDC25 дефосфорилирует и активирует циклин-киназный комплекс. Положительная обратная связь этих двух процессов вызывает резкое возрастание киназной активности циклин В-cdc2. Повышенная киназная активность вызывает переход клетки к митотическому статусу через фосфорилирование различных клеточных субстратов. После слабо изученной лаг-фазы активированный циклин-киназный комплекс инициирует деградацию циклина под действием убиквитин-зависимого протеолиза. Разрушение циклина вызывает потерю киназной активности и выход из митоза.
