G2フェーズ
G2期 、またはギャップ2期は、有糸分裂の直前の細胞周期における間期の3番目の亜期です。 S期が正常に完了した後、細胞のDNAが複製されます。 G2期は、細胞のクロマチンが染色体に凝縮する有糸分裂の最初の期である前期の始まりで終わります。
G2期は、細胞が有糸分裂に備えて準備する急速な細胞成長とタンパク質合成の期間です。奇妙なことに、G2期は細胞周期の必要な部分ではありません。一部の細胞タイプ（特に若いアフリカツメガエル胚と一部の癌）はDNA複製から有糸分裂まで直接進行するためです。 G2期とその後の有糸分裂への移行を調節する遺伝的ネットワークについては多くのことが知られていますが、その重要性と調節、特に癌に関してはまだ多くの発見があります。 1つの仮説は、G2期の成長が細胞サイズ制御の方法として規制されていることです。分裂酵母（ Schizosaccharomyces pombe ）は、Cdr2を介したWee1活性の空間的調節を介して、このようなメカニズムを採用することが以前に示されています。 Wee1は有糸分裂開始のかなり保存された負の調節因子ですが、G2の細胞サイズ制御の一般的なメカニズムはまだ解明されていません。
生化学的には、成熟促進因子（MPF）としても知られる活性サイクリンB1 / CDK1複合体の閾値レベルに達すると、G2期の終わりが発生します。この複合体の活動は、G2中に厳しく規制されています。特に、G2チェックポイントは、CDK1の抑制性調節を通じてDNA損傷に応答してG2の細胞を停止させます。 GoがG2フェーズにあると言うのは誤りです。
相同組換え修復
有糸分裂S期の間に、DNA複製は2つのほぼ同一の姉妹染色分体を生成します。複製が進行した後またはG2期中に発生するDNA二本鎖切断は、細胞分裂が起こる前に修復することができます（細胞周期のM期）。したがって、G2フェーズ中、1つの姉妹染色分体の二本鎖切断は、テンプレートとして他の無傷の姉妹染色分体を使用した相同組換え修復によって修復される可能性があります。
G2 / Mチェックポイント
脊椎動物細胞では、G2 / M DNA損傷チェックポイントは、p53-の両方で遺伝毒性ストレス（UV放射、酸化ストレス、DNA挿入剤など）に応答した有糸分裂開始直前のG2での細胞の停止で構成されます。依存的およびp53非依存的な方法。 DNA損傷シグナルは、転写因子p53の活性化を引き起こします。 CDK1は、p53の3つの転写ターゲットであるp21、Gadd45、および14-3-3σによって直接阻害されます。不活性サイクリンB1 / CDK1はp21により核内に隔離され、活性サイクリンB1 / CDK1複合体は14-3-3σにより細胞質内に隔離されます。 Gadd45は、CDK1との直接的な相互作用により、サイクリンB1とCDK1の結合を破壊します。 P53はCDK1も転写的に抑制します。
P53に依存しないG2停止は、主にChk1キナーゼの作用によって影響を受けます。 DNA損傷はATMおよびATR（酵母ではRad3およびMec1）によって感知され、Chk1およびChk2に信号を送ります。 Chk1は、CDK1の活性化因子であるcdc25Aの分解を仲介します。 ATR / ATMもp53を活性化し、これらの経路がG2停止の調節に相乗的に作用する可能性があることを示します。
p53依存およびp53非依存の両方の細胞周期停止は、G2に特異的ではありません。これらの同じタンパク質は、G1およびS期のDNA損傷チェックポイントでも上流で機能します。 p53ホモログを持たない酵母では、G2停止はp53非依存性経路を介して機能します。
有糸分裂へのG2 /エントリーの終わり
有糸分裂のエントリは、アクティブなサイクリンB1 / CDK1複合体のしきい値レベルによって決定されます。脊椎動物には、5つのサイクリンBアイソフォーム（B1、B2、B3、B4、およびB5）がありますが、有糸分裂の進入の調節におけるこれらの各アイソフォームの特定の役割はまだ不明です。サイクリンB1は両方のサイクリンB2の損失を補償できることが知られています（ ショウジョウバエではその逆）。サイクリンB1 / CDK1活性は、G2期中に空間的および時間的に調節され、有糸分裂への適切な進入を保証します。
サイクリンB1の転写は、DNA複製後のS期の終わりに始まります。そのプロモーターには、p53、p21、Ets、Ap-1、NF-Y、c-Myc、TFE3、USFなど、多数の転写因子のコンセンサス結合配列が含まれています。サイクリンB1はG2全体にわたって細胞質に蓄積し、CDK1のキナーゼ活性に結合して活性化します。 CDK1活性は、主にThr14およびTyr15の阻害性リン酸化部位の調節により調節されます。 Wee1とMyt1はこれら2つの残基をリン酸化し、Wee1はTyr15部位に作用し、Myt1は主にThr14部位に作用します。ただし、Myt1にはCDK1に対する個別の阻害効果があります。 Myt1のC末端ドメインとの相互作用を介して、細胞質内のCDK1を隔離することもできます。 CDK1は主にCdc25の作用により脱リン酸化され、CDK1のThr14およびTyr15残基の両方を脱リン酸化できます。哺乳動物細胞にはCdc25の3つのアイソフォーム（A、B、およびC）があり、そのすべてがG2期の調節に役割を果たすことが示されています。
CDK1は、Wee1およびCdc25アイソフォームAおよびCの活性をリン酸化および調節します。具体的には、CDK1のリン酸化はWee1キナーゼ活性を阻害し、Cdc25Cホスファターゼ活性を活性化し、Cdc25Aを安定化します。したがって、CDK1は、Cdc25で正のフィードバックループを形成し、Wee1で二重の負のフィードバックループを形成します（基本的に正の正のフィードバックループ）。これらのループは、サイクリンB1レベルに対するCDK1活性のヒステリシス双安定スイッチをエンコードします。このヒステリシス挙動により、サイクリンB1レベルが低下した場合でも細胞が有糸分裂に関与することが保証されると考えられています。
哺乳類では、サイクリンB1の細胞質保持部位（CRS）の5つのセリン部位（S116、S26、S128、S133、およびS147）のリン酸化により、サイクリンB1 / CDK1の核への移行が活性化されます。 アフリカツメガエルでは 、サイクリンB1には4つの類似したCRSセリンリン酸化部位（S94、S96、S101、およびS113）が含まれており、このメカニズムが高度に保存されていることを示しています。核輸出は、サイクリンB1の核輸出シグナル（NES）のリン酸化によっても不活性化されます。これらのリン酸化部位の調節因子はまだほとんどわかっていませんが、細胞外シグナル調節キナーゼ（ERK）、PLK1、CDK1自体を含むいくつかの要因が特定されています。リン酸化のしきい値レベルに達すると、サイクリンB1 / CDK1の核への移行が非常に速くなります。サイクリンB1 / CDK1は、核に入ると、ヒストンH1、核ラミン、中心体タンパク質、微小管関連タンパク質（MAP）など、有糸分裂に備えて多くの標的をリン酸化します。
最近、有糸分裂への参入の調節におけるサイクリンA2 / CDK複合体のより重要な役割を示唆する証拠が現れました。サイクリンA2 / CDK2の活動は、初期のS期に始まり、G2の間に増加します。 Cdc25Bは、前述のCDK1メカニズムと同様に、初期から中期のG2でCDK2のTyr15を脱リン酸化することが示されています。 U2OS細胞におけるサイクリンA2のダウンレギュレーションは、Wee1活性を増加させ、Plk1およびCdc25C活性を低下させます。ただし、サイクリンA2 / CDK複合体は、おそらくCdc6のリン酸化の安定化を通じて、p53に依存しないG2チェックポイント活性の活性化にCDK2が必要であることが示されているため、G2のサイクリンB1 / CDK1のアクチベーターとして厳密には機能しません。 CDK2-/-細胞も異常に高いレベルのCdc25Aを持っています。サイクリンA2 / CDK1は、Cdc25Bのプロテオソーム破壊を媒介することも示されています。これらの経路は、多くの場合、癌で規制が緩和されます。
