細胞週期調控是細胞生物學的核心範式，從 Hartwell、Nurse 和 Hunt 的酵母遺傳學和海膽胚胎生化學（2001 年諾貝爾生理醫學獎）奠基，發展至今已成為癌症生物學和標靶治療的理論基石。
Cyclin-CDK 振盪器的分子邏輯
CDK 的活性受到多層調控：（1）Cyclin 結合（正向）；（2）CDK 活化激酶（CAK）磷酸化 T-loop（正向）；（3）Wee1 激酶磷酸化 Y15（負向）和 Cdc25 磷酸酶去磷酸化 Y15（正向）；（4）CKI（CDK Inhibitor）如 p21^CIP1、p27^KIP1 和 INK4 家族直接結合抑制。這些調控形成了具有雙穩態（bistability）和不可逆性的開關——一旦 CDK 活性超過閾值，正反饋迴路（如 Cyclin B-CDK1 活化 Cdc25 同時抑制 Wee1）確保快速且不可逆的相轉換。Tyson & Novak 的數學模型以常微分方程描述這些開關的超臨界分叉（saddle-node bifurcation）。
檢查點的分子機制
DNA 損傷檢查點：DSB 由 MRN 複合體偵測 → ATM 激酶活化 → 磷酸化 Chk2 → 磷酸化 p53（穩定化）和 Cdc25A（降解）。複製壓力由 ATR-Chk1 路徑處理。p53 的穩定化透過中斷 Mdm2（E3 泛素連接酶）對 p53 的持續降解——正常狀態下 p53 半衰期僅 ~20 分鐘，DNA 損傷後 ATM 磷酸化 p53 的 Ser15 和 Mdm2 的 Ser395，打破降解迴路。p53 活化後轉錄 p21、GADD45、BAX 等基因，決定細胞命運（修復、衰老或凋亡）。
紡錘體組裝檢查點（SAC）：未正確附著的著絲點持續產生 MCC（Mad2-BubR1-Bub3-Cdc20 複合體），抑制 APC/C^Cdc20 的活性，阻止 Securin 和 Cyclin B 的降解，從而阻止後期進入。單一未附著的著絲點即可維持 SAC 信號——這種靈敏度由 Mad1-Mad2 的「模板模型」（template model）解釋：著絲點上的 Mad1-C-Mad2 催化 O-Mad2 → C-Mad2 的構象轉換，放大抑制信號。
限制點的定量理解
Rb-E2F 路徑具有雙穩態開關特性：Cyclin D-CDK4/6 的部分磷酸化（mono-phosphorylation）首先活化 Cyclin E-CDK2，後者進一步超磷酸化 Rb（multi-site phosphorylation），形成正反饋。Yao et al.（2008）的單細胞成像顯示限制點的通過是全或無（all-or-none）的決定，且與 CDK2 活性的雙峰分布吻合。
臨床轉譯
CDK4/6 抑制劑（palbociclib、ribociclib、abemaciclib）在 ER⁺/HER2⁻ 乳癌中顯著延長無惡化存活期，機制為恢復 Rb 的抑制功能。ATR 抑制劑和 Chk1 抑制劑正在臨床試驗中，策略是利用 p53 缺失腫瘤對 G2/M 檢查點的依賴性（synthetic lethality）。Wee1 抑制劑 adavosertib 使 DNA 損傷的腫瘤細胞強制進入 M 期，導致有絲分裂災難。這些藥物代表了從基礎細胞週期研究到精準醫學的完整轉譯路徑。