S기의 특징인 DNA 복제는 50,000개 이상의 복제 개시점에서 시작하며, 전사가 활발하게 일어나는 euchromatin 부위는 S기 초기에, heterochromatin 부위는 S기 후기에 복제된다. 이후 G2기에서는 cyclin A와 B의 발현 증가를 통해 유사분열을 준비하며, Wee1 kinase와 cdc25 phosphatase로 인해 Thr14와 Tyr15의 인산화를 조절하여 cyclin B/Cdc2 복합체를 불활성 상태로 유지한다.
<h2>S기</h2> <p>S기의 가장 큰 특징인 DNA 복제는 \( 100 \mathrm { kb } \) 정도 떨어져 있는 50,000개 가량의 복제 개시점에서 시작된다. 각각의 유전자들은 시간적인 차이를 두고 복제되는데, 일반적으로 전사가 활발하게 일어나는 진정염색질(euchromatin) 부위는 S기 초기에, 전사가 일어나지 않는 이질염색질(heterochromatin) 부위는 S기 후기에 복제된다. 최근 효모를 대상으로 한 연구에서 DNA 복제 개시에 충요한 몇 가 지 단백질들이 동정되었다. S기 초기에 cyclin D와 E는 ubiquitination이 일어나 proteasome에 의해 분해(또는 \( \mathrm { Ca } ^ { 2 + } \) 의존성 calpain의 활성에의해)된다. 이 때 cyclin A의 발현이 증가해서 Cdk2를 활성화시키면 S기로 진행할 수 있게 된다. 게다가 DNA 합성에 풜요한 다른 단백질뿐 아니라 여러 효소들 또한 S기 초기에 발현이 증가하는데, 여기에는 histones, proliferating cell nuclear antigen (PCNA), thymidylate synthase, ribonucleotide reductase 등이 포함된다. Thymidine kinase의 전사는 G1기에서 S기로의 진행시점에 Rb family에 속하는 p107, cyclin A 및 Cdk2를 포함하는 promoter 복합체에 의하여 조절되는데, 이는 세포주기 조절 단백질과 S기 유전자둘의 전사활성 사이에 밀접한 관계가 있음을 시사한다. 아울러 이들 단백질들은 아직 밝혀지지 않은 어떤 기전에 의해 G1기 및 S기 사이에 세포질에서 헥 내로 이동된다. 이러한 모든 조절 작용이 S기로의 진행을 촉진시킨다.</p> <h2>G2기</h2> <p>세포들은 후기 S기에서 G2기 동안 부분적이긴 하지만 cyclin A와 B의 발현 증가를 통해 유사분열을 준비한다. 현재 cyclin B가 주된 유사분열 cyclin이라 생각하고 있지만 cyclin A 역시 세포들이 유사분열기로 접어들기 위해 필수적이다. Cyclin B의 발현이 증가되면서 Cdc2 (Cdk1)와 복합체를 이루고 CAK에 의해서 인산화되어 cyclin B/Cdc2 복합체는 활성을 나타낼 수 있는 상태로 된다. 그러나 G2기에서 이 복합체는 kinase 활성 자리인 14,15 번째 아미노산 threonine과 tyrosine이 인산화되어 불활성화 상태로 남게된다. Thr14와 Tyr15의 인산화를 조절하는 효소는 Wee1 kinase와 cdc25 phophatase로서, G2기 동안 Wee1 kinase 활성이 cdc25 phosphatase 활성보다 더 크므로 cyclin B/Cdc2 복합체는 불활성 상태로 유지된다. 그후 cyclin B/Cdc2 복합체의 활성은 이들 복합체의 세포 내 위치의 변동에 의하여 조절되어지는데, G2기에 형성된 이 복합체는 세포질에 존재하고 있다가 유사분열 시기에 핵으로 이동하게 된다.</p> <h2>M기와 세포질 분열</h2> <p>유사분열은 S기가 완결되어야 진행이 되지만, 어떤 종류의 약물을 처리하게 되면 S기의 완결과는 무관하게 진행될 수 있다. 세포가 유사분열기로 들어가기 위해서는 cdc34 의존적인 경로를 통한 Wee1 kinase의 단백질 분해가 요구되지만, DNA 복제를 억제하면 이 분해과정을 막을 수 있다. Wee1의 분해에 부가적으로 유사분열 전기에 cdc 25가 인산화되어 cyclin B/Cdc2를 활성화 시키게 된다. 이와 거의 동시에 cyclin B/Cdc2는 핵 안으로 빠르게 이동된다. 따라서 cyclin B/Cdc2의 활성은 세포 내 위치 및 인산화의 두 가지 모두에 의해서 조절된다고 할 수 있다. Cyclin B/Cdc2 복합체가 완전히 활성화되어 발생되는 세포 내 kinase/phosphatase 비율의 급격한 증가는 유사분열에 수반되는 극적인 세포 형태변화에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이 변화에는 핵막의 붕괴, microtubule 망의 해리에 이은 방추사의 재배열, 세포내 골격계 재구성 및 염색체 응축 등이 포함되며, 이러한 변화는 세포의 분열을 위한 준비단계이다. 유사분열 자체의 존재 뿐 아니라 유사분열의 진행온 ubiqutin 경로에 의한 단펙질 분해 기능을 하는 anaphase-promoting complex (APC)/ cyclosome에 의해 조절된다. 이것은 cyclin A, B와 같은 유사분열 cyclin들의 destruction box라 불리는 잘 보존된 9개의 잔기를 인지한다. 아직 그 기전은 정확하지 않으나 cyclin A가 cyclin B보다 먼저 분해되는 것처럼 cyclin들은 정해진 순서에 따라 분해된다. 결국 cyclin B의 분해로 인해 세포는 유사분열기를 벗어날 수 있게 된다.</p>