细胞生物学-10.4细胞周期调控

四、细胞周期的调控THEREGULATIONOFTHECYCLE12G1CYCLIN/CDKSCYCLIN/CDKG2CYCLIN/CDKETC时钟理论骨牌理论CYCLINCDK3CHECKPOINT检验点451、细胞周期蛋白CYCLINTIMHUNT分裂的海胆卵分裂的海胆卵分裂期分裂期间期间期在细胞周期中浓度有规律地升高和降低的蛋白质6种类真核生物中分AH几大类7不同细胞周期蛋白的功能QG1期周期蛋白CYCLINC、D、E等CYCLINDCDK4/6PASSRPOINTCYCLINECDK2G1/S该复合物为S期启动所必需。CYCLINE的抗体能使细胞停滞于G1期。QCYCACDK2与S期DNA复制有关，也与G2/M有关QM期周期蛋白CYCLINBCYCBCDK1G2/M只在G1期表达并只在G1/S期转化过程中执行调节功能，常被称为G1期周期蛋白虽然在间期表达和积累，但到M期才能表现出调节功能，与G2/M有关,称M期周期蛋白8时相CYCLINCDKG1DCDK4/6ECDK2SACDK2G2ACDK1MBCDK1作用G0进入G1G1进入SS期推进G2期推进G2进入M1、细胞周期蛋白CYCLIN9细胞周期蛋白依赖激酶CYCLINDEPENDENTKINASE,CDK一类催化蛋白质磷酸化的蛋白激酶。存在于增殖细胞的整个细胞周期，它们只是在细胞的周期的某一特定时间活化，随后又很快失活。每一蛋白激酶的活性呈周期性的升降。10112、成熟促进因子MPFMITOSISPROMOTINGFACTOR发现组成功能活性调节121970年，染色体超前凝集实验推测M期细胞存在诱导染色质凝集的物质131971年非洲爪蟾卵母细胞显微注射实验14推测成熟卵母细胞质存在诱导细胞成熟的物质15QMPF的突破性进展Q1988年，MALLER实验室以非洲爪蟾卵母细胞为材料，分离获得了几微克的纯化MPF，并证明主要含有P32和P45两种蛋白。P32和P45结合后，表现出蛋白激酶的活性，可以使多种蛋白质磷酸化。Q因而证明，MPF是蛋白激酶。16比较研究P1990，PAULNURSE,YEASTPMPFP32P45PP32PCDC2P34CDC2CDK1PP45CYCLINBPMPFCDK1CYCLINB17成熟促进因子MPF1、MPF是一种细胞周期蛋白CDK复合物2、组成人类细胞由两种分子量的蛋白质组成。CDK1P32CDC2MPF的催化亚基，具激酶活性，含量恒定，可催化不同底物磷酸化。需与CYCLINB结合才能被激活。CYCLINBP62CDC13是MPF的调节亚基。含量呈周期性变化，具有调节P32CDC2的活性和选择激酶底物的作用。3、作用促进细胞从G2M转变。18CKD1CKD1CKD1底物蛋白作用1组蛋白染色体凝集和非组蛋白核纤层蛋白核膜解聚微管蛋白纺锤体形成膜结合蛋白内膜解聚肌球蛋白抑制胞质分裂1920CDK1的调节与活化21MPF调控细胞进出M期的分子机理M期之前，在WEE1蛋白激酶、CDK激活酶CAK的作用下P34CDC2的THR14、TYR15和THR161三个位点磷酸化，MPF无活性，称PREMPF。G2/M期MPF活性达高峰。原因CYCLINB在S期G2期时开始表达，到G2/M达峰值，并进入核，与P34CDC2结合，激活P34CDC2的活性。在CDC25蛋白（磷酸酶）作用下，THR14、TYR15去磷酸化，THR161磷酸化，细胞通过G2/M转折点，进入M期。如果CYCLINB与P34CDC2分离并解体，细胞可由MG1。CYCLINB降解223生长因子GROWTHFACTORQ是一类通过与细胞特异性受体结合，最终刺激细胞增殖，调节细胞周期的多肽类物质。Q根据生长因子产生细胞与接受生长因子作用的细胞相互之间的关系，可概括为以下三种模式内分泌（ENDOCRINE）自分泌（AUTOCRINE）旁分泌（PARACRINE）的方式进行。23血小板衍生生长因子（PDGF）表皮生长因子（EGF）胰岛素样生长因子（IGF）成纤维细胞生长因子（FGF）神经生长因子（NGF）白细胞介素2（IL2）等。很强的组织特异性目前已分离纯化多种生长因子24N通过与细胞膜上的受体结合，诱发一系列生理反应，对细胞增殖活动进行调节的多肽类物质。N没有种属特异性，有很强的组织特异性。生长因子25生长激素26加血清，含PDGF未加血清生长因子27生长因子的作用机理Q当生长因子与相应的受体结合后Q受体蛋白酪氨酸磷酸化Q激活细胞内一系列信号通路使细胞内多种蛋白激酶被激活Q激活细胞核内的转录因子Q引起与细胞周期进程相关周期蛋白表达的变化以调节细胞周期28早反应基因EARLYRESPONSEGENE迟反应基因DELAYEDRESPONSEGENE转录早晚翻译为迟反应基因的转录因子细胞周期蛋白和激酶蛋白质合成抑制剂不能阻断能阻断功能活化迟反应基因推动G1向S期转变29生长因子的作用机理1生长因子生长因子受体受体2信号传递与转换信号传递与转换3激活转录因子激活转录因子/调控蛋调控蛋白白4转录、基因的表达转录、基因的表达5细胞增殖细胞增殖30大多数生长因子对细胞周期起正向调节作用。如PDGF、EGF。31生长因子CYCLIND合成限制点CDK4,6/CYCLIND32N是一种细胞自身产生、分泌的糖蛋白或小分子可溶性蛋白，对细胞周期进程有抑制作用。N没有种属特异性，有严格的组织和细胞特异性。4抑素33（二）细胞周期的基因调控NCDC基因N癌基因N抑癌基因34细胞分裂周期基因Q细胞中调节细胞增殖周期的基因,这些基因被称为细胞分裂周期基因（CELLDIVISIONCYCLEGENE,CDCGENE）。QCDC基因产物调节细胞周期的进程35CDC基因的发现36CELLDIVISIONCYCLECDCGENES2023353737CDC2CDC28NCDC2和CDC28都编码一个34KD的蛋白激酶，三者之间有较高同源性。NCDC2基因的进化上的保守性，表明从酵母到人的所有真核细胞中存在着一个共同的M期启动机制。38P细胞周期引擎CYCLINCDKCYCLINCDK含量周期性变化不变激酶活性无有（周期性变化）作用调节亚基催化亚基编码基因CDCCDC细胞周期调控的核心39时相CYCLINCDKG1DCDK4/6ECDK2SACDK2G2ACDK1MBCDK1作用G0进入G1G1进入SS期推进向M期推进G2进入MGF持续刺激细胞则合成40癌基因抑癌基因均是细胞生命活动所必须的基因，其表达产物对细胞增殖和分化起着重要的调控作用。41逆转录病毒的基因组中存在的一段能促使宿主细胞发生癌变或在体外使培养细胞无限增殖的DNA序列称病毒癌基因（VONCOGENE）。42W细胞癌基因CELLULARONCOGENE又称原癌基因PROTOONCOGENE存在于正常细胞基因组中的具有潜在致癌作用的基因。正常情况下不表达或低水平表达，是与细胞增殖调控有关的基因，突变后可使细胞增殖异常。43生长因子类SIS核内转录因子类MYB、MYC信号转导因子类SRC、RAS细胞癌基因的分类生长因子受体类ERBB441正常时不表达或低水平表达正常时不表达或低水平表达与细胞生长有关与细胞生长有关，可促进生长。进化上高度保守。，可促进生长。进化上高度保守。2潜在致癌性潜在致癌性原癌基因原癌基因PROTOONCOGENE“激活激活”ACTIVATION癌基因癌基因ONCOGENE原癌基因的特点化学致癌物、病化学致癌物、病毒、放射线等毒、放射线等突变突变重排重排过量表达过量表达扩增扩增45癌基因作用机制原癌基因突变成癌基因后，基因产物的形态结构发生变化，导致功能改变。P生长因子类P生长因子受体类P参与信号转导因子类46P生长因子受体类L原癌基因ERBB产物是生长因子EGF的受体（EGFR），L突变后的癌基因的产物是EGFR的“掐头”形式，即EGFR的N末端配体结合结构域缺失，仅保留了跨膜结构域和酪氨酸激酶结构域，结果该激酶活性不受配体结合的控制，持续保持活化状态，促进细胞不断分裂。47配体结合结构域跨膜结构域酪氨酸激酶结构域48A静止期细胞B正常增殖细胞C增殖的癌细胞细胞在缺乏生长因子的情况下增殖无活性的生长因子受体生长因子有活性的生长因子受体无活性的生长因子受体细胞增殖所需要的基因无活性的基因调节蛋白有活性的基因调节蛋白有活性的基因调节蛋白非正常的有活性的细胞内信号蛋白有活性的细胞内信号蛋白49P常见的、重要的两种抑癌基因NRB基因与视网膜母细胞瘤NP53基因50N是一种婴幼儿眼部的恶性肿瘤。发病原因是13Q14缺失。N表现为眼底灰白色的肿块，单个或多个。肿瘤长入玻璃体，呈黑蒙猫眼。破坏角膜、巩膜、视神经，可全身播散。视网膜母细胞瘤RETINOBLASTOMA51视网膜母细胞瘤RETINOBLASTOMA5253一个父亲的札记54妞妞N1990年4月24日1248分，诞生。N一个月后，雨儿偶然在灯下发现其一瞳孔呈透明样。后诊断为多发性视网膜母细胞瘤。N1991年11月7日1700，夭折。55女儿我的女儿没有故事留下了许多灿烂的笑容一辈子只有一次生日也只有一次飘零56P真正讲述的不是一个小家庭的隐私，而是人类生命的普遍境遇。P中国医学人文学的重要作品，给中国公众提供了一个反省现代医学观念与制度的生动案例。P美国德克萨斯大学医学院和明尼苏达大学医学院已将其作为案例编进了讲义，科目为医学伦理学。57周国平1945年生于上海。1967年毕业于北京大学哲学系，1981年毕业于中国社会科学院研究生院哲学系，现为中国社会科学院哲学研究所研究员。著有学术专著尼采在世纪的转折点上、尼采与形而上学，随感录人与永恒，散文集守望的距离、各自的朝圣路，纪实作品妞妞一个父亲的札记等，1995年底以前作品结集为周国平文集15卷，译有尼采美学文选、尼采诗集等。58Q女人分娩，病人求医，老人临终，都是生命中最脆弱的时刻，最需要人性的温暖。可是，在医院里，我们很少感觉到这种温暖。尤其在今日中国的许多医院里，我们感觉到的更多是世态炎凉，人心冷漠。可以毫不夸张地说，医院如今是最令人望而生畏的地方之一。59一个问题使我困惑良久Q以拯救生命为使命的医学，为什么如此缺少抚慰生命的善意没有抚慰的善意，能有拯救的诚意吗60极地沉思2000年12月，第17次南极考察中的六位人文学者61视网膜母细胞瘤RETINOBLASTOMA基因突变或缺失RB基因抑癌基因RB蛋白磷酸化失活非磷酸化活性抑制生长62636465产物P105RB与转录因子E2F结合，通过磷酸化和去磷酸化，抑制或活化E2F活性，调节G1/S期。66目标基因表达导致细胞增殖转录因子活化RB蛋白磷酸化CYCLINDCDK4/667最著名抗癌基因之一P53基因68P53GENEP正常条件下，P53蛋白非常不稳定，浓度不足够激活P21转录；DNA损伤后，使P53蛋白稳定性增加。69P产物P53蛋白的作用是一个转录因子，能与DNA特异结合，分布于核。P当DNA损伤时，P53蛋白水平升高,P53蛋白与DNA相应部位结合（起转录因子作用），激活一系列下游靶基因P21等的转录,诱导细胞周期停止于G1期、细胞凋亡和细胞分化,保护基因组的完整性以及抑制肿瘤细胞的生长等。P故P53基因有“分子警察”、“基因卫士”之美称。707172QP53蛋白质的含量增加后，由它主导的防卫机转至少有下列三种刺激P21基因表达，阻止进入S期。刺激DNA修复基因的表达。P53发现DNA受损，一方面阻止细胞进入S期，一方面尝试修复受损的DNA。若DNA无法修复，刺激BAX基因的表达，导致细胞凋亡。737475CYCLINSANDCDKSDURINGCELLCYCLEG1PHASECDK2NEEDEDFORG1/STRANSITCDC2NEEDEDFORG2/MTRANSITCDK4NEEDEDFORRTRANSITRPOINTSTART76生长因子PPRBANDSTARTE2FPRBINACTIVECOMPLEXATPADPACTIVEFACTORDNASTARTPROMOTERDCDK4STARTGENES77E2FPRBINACTIVECOMPLEXDADPACTIVEFACTORCDK4DNASTARTPROMOTERP53P2178DCDK4P53ATMP21ATMSTABILIZESP53DNAP53PROMOTERDNAREPAIRGADD45P5379P抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因（SUPPRESSORGENE）又称抗癌基因ANTIONCOGENE）。P作用使细胞停止在间期，或使复制不完全或受损伤的DNA不能进入分裂期，以免细胞癌变。P抑癌基因缺失或变异抗癌功能丧失，导致肿瘤。80肿瘤细胞81肿瘤细胞异常增殖82肿瘤细胞转移83肿瘤发生的原因P驱动机制失控P监控机制受损NCYCLIN过量表达NCKI表达不足N检查点异常，发现不了DNA损伤84BYEBYETHANKYOU85P细胞增殖周期PCYCLINPCDKPMPFPGROWTHFACTOR,GFPCDCP原癌基因和癌基因P检查点复习题86P试述生长因子及其受体对细胞周期的调控P细胞周期调控的关键因素是什么简述其相关机制。P请比较细胞周期各时相在形态及合成活动中的不同特征。P结合运动机制谈谈有丝分裂过程中染色体的运动。P试述G1S及G2M期的调控。8788GROWTHFACTORSTIMULATION