細胞のシグナル伝達と細胞周期受容体の種類・セカンドメッセンジャー・サイクリンとCDK・チェックポイント

• G タンパク質共役受容体（GPCR）：7回膜貫通型。リガンドが結合すると三量体 G タンパク質の α サブユニットが GDP を GTP に交換して活性化する。$\mathrm{G_s}$ はアデニル酸シクラーゼを活性化して cAMP を増やし、cAMP がプロテインキナーゼ A を活性化する。$\mathrm{G_q}$ はホスホリパーゼ Cβ を活性化し、$\mathrm{PIP_2}$ を $\mathrm{IP_3}$ とジアシルグリセロールに分解する。$\mathrm{IP_3}$ は小胞体から $\mathrm{Ca^{2+}}$ を放出させ、ジアシルグリセロールと $\mathrm{Ca^{2+}}$ がプロテインキナーゼ C を活性化する。$\mathrm{G_i}$ はアデニル酸シクラーゼを抑える。
• 受容体型チロシンキナーゼ（RTK）：リガンドの結合で二量体になり、互いのチロシン残基をリン酸化する。リン酸化チロシンにアダプタータンパク質が結合し、低分子量 G タンパク質 Ras を活性化して、MAP キナーゼの連鎖反応を経て転写を変える。
• イオンチャネル型受容体：リガンドの結合でチャネルが開く。ニコチン性アセチルコリン受容体が例。
• 細胞内受容体：ステロイドホルモンなど膜を通る疎水性の分子が結合し、転写因子として直接遺伝子の発現を変える。

• $\mathrm{G_1}$ 期：細胞が成長し、分裂に進むかを決める。分裂をやめた細胞は $\mathrm{G_0}$ 期に入る。
• S 期：DNA を複製する。核 DNA 量は $2C$ から $4C$ になる（$C$ は一倍体ゲノムの DNA 量）。
• $\mathrm{G_2}$ 期：分裂の準備をする。DNA 量は $4C$。
• M 期：前期・前中期・中期・後期・終期の核分裂と、細胞質分裂。姉妹染色分体が分かれ、娘細胞はそれぞれ $2C$ に戻る。

フローサイトメトリーで細胞ごとの DNA 量を測ると、$2C$（$\mathrm{G_1}$）と $4C$（$\mathrm{G_2}$/M）の山と、その間に広がる S 期の細胞が見える。

• $\mathrm{G_1}$/S（制限点）：増殖因子の信号でサイクリン D–CDK4/6 が Rb タンパク質をリン酸化し、Rb が転写因子 E2F を放して S 期の遺伝子が転写される。DNA が損傷していると p53 が安定化して p21 を誘導し、CDK を阻害して周期を止める。
• $\mathrm{G_2}$/M：DNA の複製が終わっていない、または損傷があると、サイクリン B–CDK1 の活性化を抑えて M 期に入らせない。
• 紡錘体形成チェックポイント（中期から後期への移行）：すべての染色体の動原体が紡錘体の微小管に正しく結合するまで、APC/C の活性化を抑える。結合がそろうと APC/C がセキュリンを分解し、遊離したセパラーゼがコヒーシンを切って姉妹染色分体が分かれる。