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[摘要] Wee1蛋白激酶是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族的一员，其主要通过抑制Cdc2的活性对细胞周期进行调控，进而抑制细胞进行有丝分裂。本文将对Wee1蛋白酶的作用机制、活性调节等内容进行阐述，并对研究前景进行展望。
[关键词] Wee1蛋白激酶；磷酸化；细胞周期调节；活性调节
[中图分类号] R34[文献标识码]A [文章编号]1674-4721（2011）04（a）-０25－０2
Wee1蛋白激酶是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族的一员，最早由Nurse等人在裂殖酵母细胞（S.pombe）中分离出来。由于其可以通过抑制Cdc2的活性来抑制细胞进行有丝分裂，从而使得真核生物体积减小，因而被命名为“Wee”家族[1]。目前，人们对于Wee1蛋白激酶的研究已经不仅仅局限于最初的裂殖酵母，而是相应的扩展到鲫鱼、爪蟾、鼠等多种模式生物，且在人体内，也找到了Wee1的同源基因编码产物。在哺乳动物中，Wee1蛋白激酶家族包括Wee1A、Wee1B和Myt1三个成员，Wee1A在体细胞中表达，Wee1B在胚细胞中表达，Myt1在体细胞和胚细胞中都表达[2]。在人体中，Wee1是一个含有647个氨基酸，且在SDS-PAGE中大小为94 KDa的蛋白质。在其他真核生物中，也可以找到与其功能类似的酶类，但分子大小、结构不尽相同。尽管研究的进程在逐步深入，但对于Wee1蛋白酶的研究，还是以裂殖酵母中最为透彻。
1 Wee1蛋白激酶的作用机制
总的来讲，Wee1的作用方式是通过磷酸化Cdc2的Tyr15和Thr14位点，使Cdc2的活性被抑制从而来抑制细胞的有丝分裂[3]。具体来讲，Wee1的作用机制有以下几个方面：
1.1 Wee1蛋白激酶对于G2/M检查点的作用
Wee1可以通过磷酸化Cdc2的Tyr15和Thr14位点，使Cdc2的活性被抑制来抑制细胞的有丝分裂。在裂殖酵母中，Wee1编码基因的缺失，可使细胞生长而不分裂。而当细胞顺利通过G2/M检查点时，Wee1的活性就会在多种调控因子的作用下减弱，使得Cdc2的活性大大增强，同时，Cdc2本身也可以通过磷酸化的方法使得Wee1的活性降低，从而形成正反馈环。然而细胞进入有丝分裂M期，不仅要依靠Wee1蛋白酶活性的降低，同时还需要细胞周期蛋白（cyclins）的生成和激活[4]。
1.2 Wee1蛋白激酶对于细胞体积检查点的作用
为了使细胞的体积控制在一定范围内，机体需要将细胞体积与细胞有丝分裂周期结合起来。在哺乳动物的体内，体积直径小于正常细胞80%的细胞便不可以进行有丝分裂，而这种机制也被形象的称为细胞体积检查点。对于体积过小的细胞，其中的MPF不能同正常细胞一样被激素激活，究其原因，很重要的一点就是在Wee1蛋白激酶的作用造成细胞中Cdc2的量不足[5]。
1.3 Wee1蛋白激酶对于DNA损伤检查点的作用
DNA损伤检查点的作用是使有DNA损伤的细胞延期进入有丝分裂期。而Wee1蛋白激酶也在DNA损伤检查点作用的过程中发挥着自己的作用。实验证明，在裂殖酵母中，用伽马射线诱变的种群因为Wee1蛋白激酶编码基因的缺失而无法使得G2期延长，以完成组织含有DNA损伤的细胞进入有丝分裂周期的作用[6]。
2 Wee1蛋白激酶活性的调节
特定位点的磷酸化及蛋白降解是Wee1蛋白激酶活性调节的两种方式。
2.1 Wee1蛋白激酶的特定位点的磷酸化
Katayama K等[7]人的实验证明，如果将642位的丝氨酸突变为丙氨酸（S642A），结果Wee1 S642A不能与14-3-3脚手架蛋白结合，说明14-3-3的结合需要Wee1 Ser642磷酸化，进而说明，在S期和G2期，Wee1蛋白激酶的磷酸化活性调节位点是位于近羧基端的642 位Ser残基（Ser642）。
在另外的实验中，Watanabe N等[8]人观察到，在M期，裂殖酵母的Wee1蛋白激酶的活性因氨基端非催化域被磷酸化而丧失。由于该过程的具体发生机制尚不明确，还不能断定哺乳动物中也存在相似调节过程。但通过他们的研究，也已证明，Cdc2/cyclinB, Plk1, PKB/Akt, PKA等多种蛋白参与Wee1蛋白激酶活性的调节。
有实验证明，在爪蟾体细胞中，Wee1蛋白激酶的 Thr 186（在鼠和人中为Thr 239）位点的磷酸化为Pin1（peptidyl-prolyl cis/trans isomerase）产生了一个结合位点；而这个结合是细胞进入M期使Wee1蛋白激酶失活所必需的因素[9]。
人类Wee1的Tyr 295和Tyr 362（相当于鼠的Tyr 294和Tyr 361）位点可发生自身磷酸化，但自身磷酸化对Wee1蛋白激酶活性是否有影响还未见报道。
2.2 Wee1蛋白激酶的降解
Wee1蛋白激酶的降解是泛素依赖的蛋白酶体降解。Wee1蛋白酶的降解主要发生在M期，其对于CDK1在M期分支点的快速激活是非常重要的，因为CDK1的激活，对与恢复被DNA损伤检查点激活所引起的停止的细胞周期是必不可少的。其中负责Wee1蛋白激酶的泛素化的连接酶是β-TrCP-containing SCF （Skp Cullin F-box）复合物。在人体中，β-TrCP 与Wee1蛋白激酶被磷酸化的Ser 53（pS53） 和 pS121（相当于鼠Wee1的pS52和 pS121）位点相结合，从而导致其发生降解[10]。
3 研究前景展望
根据Wee1蛋白激酶的作用机制，可知其与DNA损伤诱导的细胞凋亡有着一定的关系，由此可推测，在肿瘤形成过程中，Wee1蛋白激酶一定发生着一些变化。因此，对Wee1蛋白激酶进行深入的研究，对揭示肿瘤的发生机制会有一定帮助[11]。
而关于Wee1蛋白激酶的作用位点，其与其他细胞周期调节因子之间的关系、磷酸化的Wee1如何去磷酸化以及Wee1如何实现核内外穿梭平衡等问题，也需要在日后的研究中得到进一步探讨。
[参考文献]
[1]Nurse P.Wee beasties[J].Nature,2004,432(7017):557.
[2]Parker LL,Piwnica-Worms H.Inactivation of the p34cdc2-cyclin B complex by the humanWEE1 tyrosine kinase[J].Science,1992,(257):1955-1957.
[3]GJ Den Haese.The Wee1 protein kinase regulates T14 phosphorylation of fission yeast Cdc2[J].Mol Biol Cell,1995,6(4):371-385.
[4]Coleman TR,Dunphy WG.Cdc2 regulatory factors[J].Curr Opin Cell Biol,1994,6(6):877-825.
[5]Douglas R.Kellogg Wee1-dependent mechanisms required for coordination of cell growth and cell division[J].J Cell Sci,2003,15(116):4883-4890.
[6]Rowley R.The wee1 protein kinase is required for radiation-induced mitotic delay[J].Nature,1977,356(6367):353-355.
[7]Katayama K,Fujita N,Tsuruo T.Akt/protein kinase B-dependent phosphorylation and inactivation of WEE1Hu promote cell cycle progression at G2/M transition[J].Mol Cell Biol,2005,25(13):5725-5737.
[8]Watanabe N,Broome M,Hunter T.Regulation of the human WEE1Hu CDK tyrosine 15-kinase during the cell cycle[J].EMBO J,1995,14(9):1878-9181.
[9]Okamoto K,Sagata N.Mechanism for inactivation of the mitotic inhibitory kinase Wee1 at M phase[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(10):3753-3758.
[10]Watanabe N,Arai H,Nishihara Y,et al.M-phase kinases induce phospho-dependent ubiquitination of somatic Wee1 by SCFbeta-TrCP[J].Proc Natl Acad Sci USA,2004,101(13):4419-4424.
[11]Wang F,Zhu Y,Huang Y,et al."Transcriptional repression of WEE1 by Kruppel-like factor 2 is involved in DNA damage-induced apoptosis"[J].Oncogene,2005,24(24):3875-3885.
（收稿日期：2011-01-27）
