综述：Cdk通过磷酸化激活：将生长信号与细胞周期调控联系起来

这篇综述深入探讨了细胞周期蛋白依赖性激酶（Cdk）T-loop结构域的磷酸化如何作为连接外部信号与细胞增殖的关键保守机制。文章系统梳理了Cdk激活磷酸化的结构基础、不同物种中Cdk激活激酶（CAK）的多样性，以及其在细胞周期退出（如静止期）和重启中的调控作用，为理解代谢和生长信号如何通过磷酸化级联调控细胞分裂提供了新视角。

　　

细胞周期蛋白依赖性激酶的激活磷酸化

Cyclin-dependent kinases（Cdks）作为真核生物细胞周期进程的核心驱动因子，其活性依赖于与调节亚基cyclin的结合。当cyclin与Cdk结合后，Cdk的T-loop结构域发生构象变化，使原本被阻遏的活性位点暴露。然而，完全激活还需要T-loop上保守苏氨酸（如酵母Cdc28p的T¹⁶⁹或人Cdk2的T¹⁶⁰）的磷酸化。这一磷酸化通过氢键网络中和负电荷，促使T-loop移动约7?，进一步稳定激酶的活性构象。有趣的是，即使模拟磷酸化的突变体（如T169E）在酵母中致死，但结合其他远端突变仍可支持正常细胞周期，暗示全局构象变化的重要性。

多样的CAK家族

负责T-loop磷酸化的激酶CAK在不同物种中呈现显著差异。酵母中唯一的CAK——Cak1p仅靶向Cdk单体，而裂殖酵母则拥有双CAK系统（Csk1和Mcs6）。相比之下，后生动物完全依赖转录相关激酶Cdk7-cyclinH复合物执行CAK功能，其活性可被CIP/KIP类抑制剂阻断。值得注意的是，CAK对底物的选择性（如人Cdk7优先磷酸化Cdk2单体但仅靶向Cdk1-cyclin二聚体）决定了细胞周期中Cdk-cyclin配对的时序性。

CAK与T-loop磷酸化的调控

尽管CAK的丰度和活性在持续分裂的细胞中保持稳定，但在环境变化时，T-loop磷酸化水平成为关键的调控节点。例如：

• 促有丝分裂信号：MAPK通路激活可诱导Cdk2 T¹⁶⁰磷酸化，而TGFβ则选择性抑制该位点磷酸化以阻断DNA复制起始。
• 代谢调控：线粒体活性升高导致的活性氧（ROS）会氧化Cdk2近T-loop的半胱氨酸，阻碍磷酸酶KAP对其去磷酸化，从而维持Cdk2活性。
• 退出静止期：在哺乳动物G₁期，高阈值CAK活性是启动细胞分裂的决定因素，而酵母进入静止期时Cak1p水平显著下降，暗示跨物种保守的“增殖-静止”切换机制。

结论与展望

T-loop磷酸化作为整合生长信号与细胞周期引擎的枢纽，其动态平衡由CAK和磷酸酶（如Ptc2/3）共同调控。未来研究需揭示：

1. 酵母中营养信号如何通过Cak1p调控T¹⁶⁹磷酸化水平；
2. 是否存在未被发现的CAK亚型或调控辅因子；
3. 靶向CAK-Cdk互作界面（如T-loop氢键网络）的抗肿瘤策略可行性。这些发现将为增殖性疾病治疗提供新靶点。