第十二章 细胞增殖及其调控

1、细胞的基本特征：分裂、死亡细胞的基本特征：分裂、死亡持续分裂细胞持续分裂细胞终端分化细胞终端分化细胞分化分化生物繁育的基础。生物繁育的基础。 单细胞生物单细胞生物个体繁殖。个体繁殖。 多细胞生物多细胞生物从小到大。从小到大。 成体生物细胞增殖成体生物细胞增殖取代衰老死亡的细胞，取代衰老死亡的细胞， 机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等。u细胞增殖受严密调控，物质准备完成后，生物整体细胞增殖受严密调控，物质准备完成后，生物整体调控调控增殖增殖第十二章第十二章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控lG1G1期期: :此期主要合成此期主要合成rRNA、蛋白质、脂

2、类和碳水化合物。在、蛋白质、脂类和碳水化合物。在G1期的后期期的后期, DNA合成酶的活性大大增加。（不合成合成酶的活性大大增加。（不合成DNA) lS S期期: :除了除了DNADNA合成合成外外, 同时还会合成组蛋白同时还会合成组蛋白, DNA复制所需的酶复制所需的酶都在这一时期合成。都在这一时期合成。DNA的合成和组蛋白的合成在时间上是的合成和组蛋白的合成在时间上是同步的同步的 lG2G2期期: :是是DNA合成的后期。在这一时期合成的后期。在这一时期, 主要是大量合成主要是大量合成ATP、RNA、蛋白质、蛋白质, 包括包括微管蛋白微管蛋白和成熟促进因子和成熟促进因子MPFMPF(mat

3、uration promoting factor)等，为有丝分裂作准备。等，为有丝分裂作准备。第一节第一节 细胞周期概述细胞周期概述lM M 期期: :从细胞分裂开始到结束所经历的过程从细胞分裂开始到结束所经历的过程, , 也就是从染色也就是从染色体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止。分裂后体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止。分裂后, S, S期合成的期合成的DNADNA减半。这一期的特点是减半。这一期的特点是RNARNA合成停止合成停止, , 蛋白质蛋白质合成减少合成减少, , 以及染色体高度螺旋化。以及染色体高度螺旋化。lG G0 0细胞：细胞：又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期又称

4、休眠细胞。暂时脱离细胞周期, ,不进行增殖不进行增殖, ,也叫静止细胞群也叫静止细胞群, ,如某些免疫淋巴细胞如某些免疫淋巴细胞, , 肝肝, ,肾细胞等。肾细胞等。l不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G G1 1期。期。限制点、检验点限制点、检验点 有丝分裂器：有丝分裂器： 有丝分裂过程形成的临时性结构有丝分裂过程形成的临时性结构包括包括纺锤体纺锤体、动物细胞、动物细胞收缩环收缩环、植物、植物成膜体成膜体。 动物细胞动物细胞l分裂沟：分裂沟：胞质分裂开始时，在赤道板周围细胞表面胞质分裂开始时，在赤道板周围细胞表面下陷，形成环形缢缩。随细胞由后

5、期向末期转化，下陷，形成环形缢缩。随细胞由后期向末期转化，分裂沟逐渐加深，直至两个子代细胞完全分开。分裂沟逐渐加深，直至两个子代细胞完全分开。 星体微管分裂末期开始加长到质膜下皮层，两级星体星体微管分裂末期开始加长到质膜下皮层，两级星体微管末端重合处形成分裂沟。微管末端重合处形成分裂沟。P404P404图图12-1512-15l中间体：中间体：在分裂沟的下方，除肌动蛋白之外，还有在分裂沟的下方，除肌动蛋白之外，还有微管、小膜泡等物质聚集，共同构成一个环形致密微管、小膜泡等物质聚集，共同构成一个环形致密层。层。l收缩环：收缩环：胞质分裂开始时，大量的肌动蛋白和肌球胞质分裂开始时，大量的肌动蛋白和

6、肌球蛋白在中间体处装配成微丝并相互组成微丝束，环蛋白在中间体处装配成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞。绕细胞。l植物细胞末期近两极处纺锤丝消失，中间微管保植物细胞末期近两极处纺锤丝消失，中间微管保留，形成成膜体。留，形成成膜体。l来自高尔基体囊泡沿微管转运到成膜体中间。融来自高尔基体囊泡沿微管转运到成膜体中间。融合形成细胞板，囊泡的内含物形成初生壁和中胶合形成细胞板，囊泡的内含物形成初生壁和中胶层，囊泡膜形成质膜，融合留下的管道形成胞间层，囊泡膜形成质膜，融合留下的管道形成胞间连丝。连丝。1.纺锤体组装过程纺锤体组装过程 P409图图12-20 Mad2蛋白、蛋白、Bud1蛋白结合在动粒一侧促蛋

7、白结合在动粒一侧促使动粒使动粒敏化敏化，动粒微管与染色体动粒结合，动粒微管与染色体动粒结合，结合后结合后Mad蛋白、蛋白、Bud蛋白消失，染色体动蛋白消失，染色体动粒全部与动粒微管结合粒全部与动粒微管结合后期后期开始。开始。牵拉假说牵拉假说(pull hypothesis)染色体向赤道板方向移动与动粒微管之延伸染色体向赤道板方向移动与动粒微管之延伸所产生的牵拉有关。所产生的牵拉有关。外推假说外推假说(push hypothesis)染色体向赤道板移动，是由于星体的排斥力染色体向赤道板移动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果。将染色体外推的结果。二者可能共存二者可能共存 P410图图12-22

8、l动粒释放动粒释放Cdc20促使促使Apc（后期促进因子）（后期促进因子）活化。活化。l导致连接两条染色单体的导致连接两条染色单体的cohesin分离。分离。后期后期A A和后期和后期B B两个阶段假说：两个阶段假说：l后期后期A A：ATPATP驱动马达蛋白牵拉，将染色驱动马达蛋白牵拉，将染色体移向两极体移向两极, ,动粒微管正极解聚逐渐变短。动粒微管正极解聚逐渐变短。l后期后期B B：极微管延长，重叠和相互滑动，：极微管延长，重叠和相互滑动，使两极间距离逐渐拉长。胞质动力蛋白使两极间距离逐渐拉长。胞质动力蛋白延星体微管向负极拉近质膜。延星体微管向负极拉近质膜。l两个作用相互独立。两个作用相

9、互独立。5.染色体分离染色体分离动粒微管正极解聚动粒微管正极解聚马达蛋白牵拉马达蛋白牵拉极微管延长极微管延长星体微管向负极拉近质膜星体微管向负极拉近质膜一、一、MPFMPF的发现及其作用的发现及其作用 二、二、p34p34cdc2cdc2三、周期蛋白三、周期蛋白(cyclin)(cyclin)家族家族四、四、CDKCDK激酶（周期蛋白依赖性蛋白激激酶（周期蛋白依赖性蛋白激酶）和抑制物酶）和抑制物(CDKI) (CDKI) 五、细胞周期运转调控五、细胞周期运转调控 实验一：实验一：细胞融合实验细胞融合实验 研究者：研究者：19701970年，年，Colorado Colorado 大学的大学的P

10、otu Rao Potu Rao 和和 Robert Johnson Robert Johnson 研究方法：将研究方法：将M M期与间期的期与间期的HeLaHeLa细胞进行融合。细胞进行融合。结果：引起间期染色体的凝集，此种现象称为染结果：引起间期染色体的凝集，此种现象称为染色体超前凝集或色体超前凝集或早熟染色体凝集早熟染色体凝集(premature (premature chromosome condensation, PCC chromosome condensation, PCC ）。不同时期的）。不同时期的间期细胞与间期细胞与M M期细胞融合，产生的期细胞融合，产生的PCCPCC的形

11、态各不相的形态各不相同。同。细单线状粉末状双线状 M期细胞中存在期细胞中存在诱导染色体凝集的因子诱导染色体凝集的因子，促进其他，促进其他时期细胞从间期转入时期细胞从间期转入M期。期。MPF的发现的发现 成熟促进因子成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF）,早期称为早期称为M-期促进因子期促进因子(M-phase promoting factor, MPF)，是指，是指M期细胞中期细胞中存在的促进细胞分裂的因子存在的促进细胞分裂的因子实验二：非洲爪蟾卵细胞提取物注射实验实验二：非洲爪蟾卵细胞提取物注射实验研究者：研究者：19711971年，年，MasuiMa

12、sui和和MarkertMarkert研究方法：研究方法： 1 1、卵母细胞生长阶段、卵母细胞生长阶段I-IVI-IV，等待成熟，等待成熟 减数第一次分裂前期（双线期）减数第一次分裂前期（双线期） 2 2、孕酮孕酮作用，成熟的卵母细胞作用，成熟的卵母细胞 减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期 非洲爪蟾卵母细胞孕酮诱导成熟后，将其胞质非洲爪蟾卵母细胞孕酮诱导成熟后，将其胞质显微注入另一个未成熟的卵母细胞中显微注入另一个未成熟的卵母细胞中可诱导其成可诱导其成熟。熟。 加入蛋白质合成抑制剂加入蛋白质合成抑制剂胞质仍可诱导其成熟胞质仍可诱导其成熟 而孕酮不能诱导其成熟。而孕酮不能诱导其成熟。结果：细胞

13、中存在结果：细胞中存在前体前体MPFMPF成熟细胞活化，本质蛋白激酶。成熟细胞活化，本质蛋白激酶。 进一步实验表明，进一步实验表明， MPFMPF在进化上高度保守，在进化上高度保守，MPFMPF活性几活性几乎普遍存在于从酵母到人体所有真核细胞分裂期的细胞中。乎普遍存在于从酵母到人体所有真核细胞分裂期的细胞中。MPF的结构组成的结构组成 1988，Lohka等，非洲爪蟾卵分离纯化微克等，非洲爪蟾卵分离纯化微克级级MPF,是由两个不同的亚基组成的异质二聚体是由两个不同的亚基组成的异质二聚体:催化亚基催化亚基 p32 是丝氨酸是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶苏氨酸型蛋白激酶 其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称

14、为周期蛋白依其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期蛋白依赖性蛋白激酶赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases, Cdks);调节亚基：调节亚基：p45( 周期蛋白周期蛋白,cyclin)。lMPFp32+p45蛋白激酶蛋白激酶p45p32l通过注射实验还发现通过注射实验还发现, MPF的活性在的活性在细胞周期细胞周期中波动中波动很大很大, 在在有丝分裂前急剧升高有丝分裂前急剧升高, 但在有丝但在有丝分裂后急剧下降直到零。分裂后急剧下降直到零。l由于由于MPF蛋白激酶亚基不能单独起作用蛋白激酶亚基不能单独起作用, 它需它需要与细胞周期蛋白结合才有功能。要与细胞

15、周期蛋白结合才有功能。周期蛋白浓周期蛋白浓度在细胞周期中是浮动的度在细胞周期中是浮动的, 呈周期性变化。呈周期性变化。同同样样, MPF的活性与周期蛋白一样在细胞周期中的活性与周期蛋白一样在细胞周期中呈现周期性变化呈现周期性变化二、二、p34p34cdc2cdc2激酶的发现及其与激酶的发现及其与MPFMPF的关系的关系 1960s Leland Hartwell,1970s Paul 1960s Leland Hartwell,1970s Paul NurseNurse以以芽殖酵母芽殖酵母和和裂殖酵母裂殖酵母为实验材料，利为实验材料，利用细胞周期基因突变产生一系列不同的用细胞周期基因突变产生一

16、系列不同的温度敏温度敏感突变株感突变株，发现许多与细胞分裂有关的基因，发现许多与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene, CDC)(cell division cycle gene, CDC)。 cdccdc突变突变 这类突变在非允许的温度下培养这类突变在非允许的温度下培养, , 形成特形成特别长的细胞，不能正常分裂繁殖别长的细胞，不能正常分裂繁殖; ;突变没有突变没有Cdc2Cdc2的活性的活性第一个被分离第一个被分离裂殖酵母裂殖酵母cdc2cdc2停在停在G G2 2/M/M交界处交界处细胞不能进入有丝分裂细胞不能进入有丝分裂称为称为p34p34cdc2cdc

17、2 蛋白蛋白表达产物分子质量为表达产物分子质量为34kDa34kDa的的蛋白激酶蛋白激酶与与p32p32同源同源+ +p56p56cdc13cdc13 促进促进G2/MG2/M转换转换 cdc13 cdc13基因产物基因产物也是进入有丝分也是进入有丝分裂必需的裂必需的. . 形成异质二聚体形成异质二聚体, ,并并且具有蛋白激酶的活且具有蛋白激酶的活性，相当于非洲爪蟾性，相当于非洲爪蟾的的MPFMPF。突变没有突变没有Cdc28Cdc28的活性的活性第二个被分离第二个被分离芽殖酵母芽殖酵母cdc28cdc28停在停在G G1 1/S/S交界处或交界处或 G G2 2/M/M交界处交界处细胞不能进

18、入有丝分裂细胞不能进入有丝分裂称为称为p34p34cdc28cdc28 蛋白蛋白蛋白激酶蛋白激酶促进促进G G1 1/S/S转换必须转换必须 G G2 2/M/M转换中起调节作用转换中起调节作用非洲爪蟾卵母细胞非洲爪蟾卵母细胞MPF p32 p45裂殖酵母裂殖酵母 p34cdc2 p56cdc13芽殖酵母芽殖酵母 p34cdc28 催化亚单位催化亚单位 调节亚单位调节亚单位三、细胞周期蛋白（三、细胞周期蛋白（cyclincyclin）的发现）的发现l1980s Timothy Hunt1980s Timothy Hunt发现周期蛋白发现周期蛋白(cyclin A(cyclin A和和B)B)。

19、l酵母酵母Cln1-3Cln1-3、Clb1-6Clb1-6，高等动物，高等动物A1A1、A2A2、B1B1、B2B2等等l周期蛋白广泛存在于各类周期蛋白广泛存在于各类真核生物真核生物中，为中，为诱导细胞诱导细胞进入进入M M期所必需期所必需。l周期蛋白参与周期蛋白参与MPFMPF的功能调节的功能调节细胞周期蛋白的鉴定细胞周期蛋白的鉴定实验设计实验设计 1.获得同步化的受精的海胆卵细胞获得同步化的受精的海胆卵细胞 2.在有放射性氨基酸的培养液中培养在有放射性氨基酸的培养液中培养 3.每每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析实验结果实验结果 某些蛋白含量随细胞

20、周期进程变化而变化某些蛋白含量随细胞周期进程变化而变化 （一般间期内积累，细胞分裂期内消失），（一般间期内积累，细胞分裂期内消失）， 发现了发现了周期蛋白周期蛋白B(cyclin B)， 周期蛋白周期蛋白B的的cDNA克隆与周期蛋白克隆与周期蛋白B的鉴定。的鉴定。 与酵母中与酵母中 p56cdc13同源。同源。周期蛋白周期蛋白B B的变化规律：的变化规律：lG1G1期晚期开始合成期晚期开始合成通过通过S S期期到达到达G2G2期，含期，含量达到最大量达到最大CDK1CDK1激酶活性开始出现激酶活性开始出现G2G2期期晚期，晚期，CDK1CDK1激酶活性达到最大，持续至激酶活性达到最大，持续至M

21、 M期。期。 l在细胞周期中含量呈周期性变化。在细胞周期的不同时在细胞周期中含量呈周期性变化。在细胞周期的不同时期表达不同的周期蛋白。期表达不同的周期蛋白。l表达时期不同，与不同表达时期不同，与不同CDKCDK结合，调节不同结合，调节不同CDKCDK激酶活性，激酶活性，执行功能不同：执行功能不同：lG G1 1期周期蛋白：期周期蛋白： G G1 1期表达，调节期表达，调节G G1 1期和期和S S期转换过程。期转换过程。 例例C C、D D（持续表达）、（持续表达）、E E（M M期晚期，期晚期，G G1 1期早期开始表达期早期开始表达并逐渐积累）、并逐渐积累）、Cln1-3Cln1-3lM

22、M期周期蛋白：期周期蛋白：间期表达，间期表达，M M期表现调节功能。期表现调节功能。 例：周期蛋白例：周期蛋白A GA G1 1期早期即开始表达并逐渐积累期早期即开始表达并逐渐积累 周期蛋白周期蛋白B GB G1 1期晚期开始表达并逐渐积累期晚期开始表达并逐渐积累P427 P427 图图12-3512-35共性：共性：l含有含有周期蛋白框（周期蛋白框（100aa100aa） （P426 P426 图图12-3412-34） 介导其与介导其与CDKCDK结合结合, ,不同周期蛋白识别不同不同周期蛋白识别不同CDKCDK CDK- CDK-周期蛋白周期蛋白( (调节亚基调节亚基) )复合体复合体

23、不同不同CDKCDK激酶活性激酶活性（P428 P428 表表12-212-2）lM M期周期蛋白分子结构中，期周期蛋白分子结构中，N N端含有端含有破坏框（破坏框（9aa9aa），主要参与，主要参与M M期周期蛋白的期周期蛋白的泛素化降解泛素化降解过程。过程。lG1G1期周期蛋白期周期蛋白C C末端含有末端含有PESTPEST序列，与其序列，与其更新更新有关。有关。l周期蛋白依赖性蛋白激酶（周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent cyclin-dependent kinasekinase），简称），简称CDKCDK激酶，是一个家族，激酶，是一个家族，CDK1-12CDK1-

24、12。l同源性很强，共同特点：同源性很强，共同特点： 它们含有一段类似的它们含有一段类似的CDKCDK激酶结构域激酶结构域，在该结，在该结构域中有构域中有PSTAIREPSTAIRE区域，该序列可与区域，该序列可与周期蛋白框周期蛋白框结合。结合。 磷酸化位点：磷酸化位点：CDKCDK激酶分子中发现一些重要位激酶分子中发现一些重要位点，对这些位点进行磷酸化修饰，将对点，对这些位点进行磷酸化修饰，将对CDKCDK激酶激酶活性起重要调节作用。活性起重要调节作用。 CDKI（CDK抑制物）结合位点。抑制物）结合位点。目前发现的目前发现的CDKICDKI分为两大家族：分为两大家族：l INK4INK4家

25、族家族：如：如P16P16ink4aink4a、P15P15ink4bink4b、P18P18ink4cink4c、P19P19ink4dink4d，特异性抑制，特异性抑制cdk4cdk4cyclin D1cyclin D1、cdk6cdk6cyclin D1cyclin D1复合物。复合物。l Cip/KipCip/Kip家族家族：包括：包括P21P21Cip1/WAF1Cip1/WAF1、P27P27Kip1Kip1、P57P57Kip2Kip2等，能抑制大多数等，能抑制大多数CDKCDK的的激酶活性。如激酶活性。如P21P21还能与还能与DNADNA聚合酶聚合酶d d的辅的辅助因子助因子

26、PCNAPCNA结合，直接抑制结合，直接抑制DNADNA的合成。的合成。 非洲爪蟾卵母细胞非洲爪蟾卵母细胞MPF p32 p45裂殖酵母裂殖酵母 p34cdc2 p56cdc13芽殖酵母芽殖酵母 p34cdc28 海胆卵海胆卵 周期蛋白周期蛋白B 催化亚单位催化亚单位 调节亚单位调节亚单位 CDKCDK激酶激酶 周期蛋白周期蛋白( (一一)G)G2 2/M/M期转化与期转化与CDKlCDKl激酶的关键性调控作用激酶的关键性调控作用lCDK1CDK1在细胞周期中含量相对稳定，而在细胞周期中含量相对稳定，而cyclin Bcyclin B含量含量呈周期性变化。呈周期性变化。lCDK1CDK1只有与

27、只有与cyclin Bcyclin B结合后才可能表现出激酶活性。结合后才可能表现出激酶活性。lcyclin Bcyclin B一般在一般在G G1 1晚期开始合成，通过晚期开始合成，通过S S期，含量不期，含量不断增加，到达断增加，到达G G2 2期期，含量达到最高。随着，含量达到最高。随着cyclin Bcyclin B含含量达到一定程度，量达到一定程度，CDK1CDK1激酶活性开始出现激酶活性开始出现，到，到G G2 2晚期，晚期，其活性达到最高并其活性达到最高并维持到维持到M M期的中期期的中期阶段。然后，随阶段。然后，随着着cyclin Bcyclin B的降解，的降解，CDK1CD

28、K1活性丧失。活性丧失。l随着随着cyclin B含量达到一定程度，含量达到一定程度，CDK1激酶活激酶活性开始出现性开始出现，到，到G2晚期，其活性达到最高并晚期，其活性达到最高并维维持到持到M期的中期期的中期阶段。然后，随着阶段。然后，随着cyclin B的的降解，降解，CDK1活性丧失。活性丧失。lCDK1 与与cyclin B形成复合体后，形成复合体后，S期期Wee1活性较高和活性较高和CAK（CDK1-activating kinase）催化）催化CDK1上上Thr14、Tyr15和和Thr161的磷酸化。此时的的磷酸化。此时的CDK1无激酶活性。无激酶活性。l然后，然后，CDK1在

29、磷酸酶（在磷酸酶（phosphatase）Cdc25c的催化下，的催化下，Thr14和和Tyr15去磷酸化，才表现出激酶活性。去磷酸化，才表现出激酶活性。CDK1CDK1激激酶活性的酶活性的调控调控正调控正调控 磷酸化磷酸化负调控负调控前体前体MPFMPF磷酸酶磷酸酶去磷酸化去磷酸化G G2 2晚期晚期-M-M期的中期维持活性期的中期维持活性泛素化降解途径泛素化降解途径后期促进因子后期促进因子促进分裂中期向后期转化促进分裂中期向后期转化lCdk1Cdk1通过使某些蛋白通过使某些蛋白磷酸化磷酸化，改变其下游的某些，改变其下游的某些蛋白质的结构和启动其功能，实现其调控细胞周蛋白质的结构和启动其功能

30、，实现其调控细胞周期的目的。期的目的。lCdk1Cdk1催化底物磷酸化有位点特异性，一般选择底催化底物磷酸化有位点特异性，一般选择底物中某个物中某个特定序列的特定序列的SerSer或或ThrThr残基。残基。l作用底物：组蛋白作用底物：组蛋白H1H1、核纤层蛋白、核仁蛋白等、核纤层蛋白、核仁蛋白等（表（表12-312-3）l细胞变化：染色质凝集、核纤层解聚、核仁解体、细胞变化：染色质凝集、核纤层解聚、核仁解体、细胞骨架重排、细胞形态调整等。细胞骨架重排、细胞形态调整等。MPF（M-CdK, CDK1）激发）激发M期事件使细胞进入期事件使细胞进入M期期M-CdK核纤层蛋核纤层蛋白磷酸化白磷酸化组

31、蛋白组蛋白H1磷酸化磷酸化核膜破裂核膜破裂染色体凝集染色体凝集相关蛋白相关蛋白磷酸化磷酸化纺锤体形成纺锤体形成相关蛋白相关蛋白磷酸化磷酸化骨架和细胞骨架和细胞器重排器重排M期开始期开始（二）（二） M期周期蛋白与分裂中期向期周期蛋白与分裂中期向后期转换的调控后期转换的调控l细胞周期运转到中期后，细胞周期运转到中期后， APC（后期促进复（后期促进复合体）使靶蛋白泛素化，合体）使靶蛋白泛素化，cyclin A和和B通过泛素通过泛素-蛋白酶体系统迅速降解，蛋白酶体系统迅速降解，CDK1激酶活性丧失，激酶活性丧失，被被CDK1磷酸化的蛋白去磷酸化，细胞周期便磷酸化的蛋白去磷酸化，细胞周期便从中期向后

32、期转化。从中期向后期转化。1.1.泛素泛素- -蛋白酶体系统蛋白酶体系统v泛素泛素-蛋白酶体系统（蛋白酶体系统（ubiquitin-proteosome system）介导）介导cyclin A、B，以及其它很多蛋白的，以及其它很多蛋白的降解。降解。v泛素泛素C端首先与端首先与泛素激活酶泛素激活酶（ubiquitin-activating enzyme）E1结合，形成结合，形成E1-泛素复合体。泛素复合体。该复合体再将泛素转移给该复合体再将泛素转移给泛素结合酶泛素结合酶(ubiquitinconjugating enzyme)E2。然后。然后E2直接或通过直接或通过泛素泛素连接酶连接酶（ubi

33、quitin ligase）E3将泛素转到靶蛋白将泛素转到靶蛋白上 。 在 靶 蛋 白 上 逐 渐 形 成 一 个 多 聚 泛 素 链上 。 在 靶 蛋 白 上 逐 渐 形 成 一 个 多 聚 泛 素 链（polyubiquitin chain）。然后，被一个称作）。然后，被一个称作蛋白蛋白酶体酶体（proteosome）的蛋白质复合体降解。）的蛋白质复合体降解。泛素与非特异性泛素激活酶泛素与非特异性泛素激活酶E1的半胱氨酸残基结合的半胱氨酸残基结合E1-泛素复合体泛素复合体复合体将泛素转移复合体将泛素转移给泛素结合酶给泛素结合酶E2E2直接或通过泛素连接酶直接或通过泛素连接酶E3将泛素转到靶

34、蛋白上。将泛素转到靶蛋白上。靶蛋白破坏框起调节作用靶蛋白破坏框起调节作用l后期促进复合体（后期促进复合体（anaphase-promoting anaphase-promoting complex, APCcomplex, APC）又称）又称cyclosomecyclosome，是一个具有，是一个具有泛素泛素连接酶连接酶 E3E3活性的蛋白质复合体，调控活性的蛋白质复合体，调控M M期的中期期的中期向后期的转化。向后期的转化。lAPCAPC可以催化可以催化cyclin Acyclin A和和B B的泛素化，使得它们降的泛素化，使得它们降解，从而使解，从而使CDK1CDK1丧失活性。丧失活性。l

35、人人1313种：种：APC1-8APC1-8，APC10-13APC10-13，Cdc26Cdc26 酵母酵母1313种。种。l同源物：青蛙同源物：青蛙cyclosomecyclosome 非洲爪蟾卵非洲爪蟾卵20S20S蛋白复合体蛋白复合体2.2.后期促进复合体（后期促进复合体（APCAPC） APC APC还调节其他一些与细胞周期调控有关的还调节其他一些与细胞周期调控有关的非周期蛋白类蛋白质的降解。非周期蛋白类蛋白质的降解。 lAPCAPC可以催化可以催化后期抑制因子后期抑制因子securinsecurin（在裂殖酵母（在裂殖酵母中为中为Cut2Cut2，在芽殖酵母中为，在芽殖酵母中为Pd

36、s1Pds1）的泛素化，使）的泛素化，使得得securinsecurin降解，解除其对姐妹染色单体分离的抑降解，解除其对姐妹染色单体分离的抑制。制。lCdc20Cdc20为为APCAPC的正调控因子，通过与的正调控因子，通过与APCAPC结合，使结合，使APCAPC具有泛素连接酶活性，因此是具有泛素连接酶活性，因此是姐妹染色单体分姐妹染色单体分离离所必需的蛋白。所必需的蛋白。APCAPC分裂间期表达，分裂间期表达，M M期中期过后表现活性。期中期过后表现活性。l正调节因子正调节因子 M M期期CDKCDK激酶磷酸化激酶磷酸化APCAPC激活激活降解降解M M期周期期周期蛋白蛋白A A、B B

37、M M期期CDKCDK激酶活性丧失。激酶活性丧失。 Cdc20/Fizzy(Cdc20/Fizzy(动粒上动粒上) )和和Cdhl/FzyCdhl/Fzy为为APCAPC有效有效的正调控因子。受的正调控因子。受Mad2Mad2蛋白的调节。蛋白的调节。负调节因子负调节因子lEmi1Emi1、Emi2Emi2、Mad2Mad2、BubR1BubR1等等lAPCAPC活性亦受到活性亦受到纺锤体装配检验点纺锤体装配检验点的调控。的调控。过程：过程： 分裂中分裂中期当动粒没有全部被纺锤体微管捕获时，纺锤体期当动粒没有全部被纺锤体微管捕获时，纺锤体组装检验点（组装检验点（spindle assembly

38、checkpointspindle assembly checkpoint）蛋白）蛋白Mad2Mad2和和BubR1BubR1定位于未捕获的动粒上，定位于未捕获的动粒上，Mad2Mad2与与Cdc20Cdc20结合抑制结合抑制其活其活性。性。 染色体整列完成，所有动粒与染色体整列完成，所有动粒与MTMT相连，相连，Mad2Mad2、BubR1BubR1释放释放，对对Cdc20Cdc20抑制解除抑制解除。 Cdc20Cdc20正调控正调控APCAPC活化活化 泛素化泛素化cyclin Acyclin A和和B B，使得它们降解，从而使，使得它们降解，从而使CDK1CDK1丧失活丧失活性性；另外，

39、；另外，APCAPC泛素化泛素化securinsecurin，使得，使得securinsecurin降解，释放出降解，释放出securinsecurin所抑制的所抑制的 separaseseparase（又称（又称separin separin ），使得），使得separaseseparase可以切开连接姐妹染色单体的可以切开连接姐妹染色单体的cohesincohesin复合体，使复合体，使染色单体分开。启动向后期转化染色单体分开。启动向后期转化纺锤体组装检验点纺锤体组装检验点泛素化泛素化cyclin Acyclin A和和B B，使得它们，使得它们降解，从而使降解，从而使CDK1CDK1丧失

40、活性丧失活性( (三三) Gl) Gl期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性CDKCDK激酶与激酶与G1/SG1/S期转化期转化 细胞由细胞由GlGl期向期向S S期转化是细胞繁殖过程中的重期转化是细胞繁殖过程中的重要生命活动之一。主要受要生命活动之一。主要受G1G1期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性CDKCDK激酶所控制。激酶所控制。 在哺乳动物细胞中：在哺乳动物细胞中： G Gl l期周期蛋白主要包括期周期蛋白主要包括周期蛋白周期蛋白D D、E E、A A。 CDKCDK激酶主要包括激酶主要包括CDK2CDK2、CDK4CDK4和和CDK6CDK6等。等。1 1、周期蛋白、周期蛋白D-CDK4/6

41、D-CDK4/6它是一个家族，其成员主要有它是一个家族，其成员主要有D1D1、D2D2、D3D3等，它们的表达有组织和细胞的特异性，等，它们的表达有组织和细胞的特异性，即在不同细胞中表达是不同的。即在不同细胞中表达是不同的。周期蛋白周期蛋白D-D-CDK4CDK4和周期蛋白和周期蛋白D-D-CDK6CDK6不能使不能使组蛋白组蛋白H1H1磷酸化磷酸化目前仅知道目前仅知道RbRb为周期蛋白为周期蛋白D-CDKD-CDK激酶的底物。激酶的底物。lKundson对视网膜母细胞瘤（对视网膜母细胞瘤（retinoblastoma, RB)研究时，发现该肿瘤的形成需要第研究时，发现该肿瘤的形成需要第13号

42、染色号染色体上（体上（13q14.2）一对等位基因的同时缺失或失活，）一对等位基因的同时缺失或失活，表明该基因具有表明该基因具有抑制肿瘤抑制肿瘤形成的作用，称为形成的作用，称为Rb基基因因（人（人 200kb, 转录物转录物4.7kb）。）。Rb蛋白具有多种蛋白具有多种转录因子的结合位点，如转录因子的结合位点，如E2F、A1F、RBF1。vRbRb磷酸化后释放与其结合并抑制的蛋白，主要是转录磷酸化后释放与其结合并抑制的蛋白，主要是转录因子因子E2FE2F等。游离的等。游离的E2FE2F进入核内结合一系列具有特殊序进入核内结合一系列具有特殊序列的基因启动子区（如列的基因启动子区（如c-mycc-myc、c-fosc-fos、cdc2cdc2、二氢叶酸、二氢叶酸还原酶、还原酶、TKTK等），促进这些基因的表达。等），促进这些基因的表达。这些基因的蛋这些基因的蛋白产物促进细胞通过白产物促进细胞通过G1