细胞增殖调控与癌细胞

1、会计学1细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞S期检验点：期检验点：检验检验DNA复制是否完毕复制是否完毕 G2/M检验点：检验点：能否开始分裂能否开始分裂中中-后期检验点：后期检验点：纺锤体组装的检验纺锤体组装的检验1、MPF的发现及其作用的发现及其作用 成熟促进因子成熟促进因子(maturation promoting f a c t o r ， M P F ） , 又 称又 称 有 丝 分 裂 因 子有 丝 分 裂 因 子(Mitosis-promoting factor), 早期称为早期称为M期促期促进因子进因子(M-phase promoting factor, MPF)，是，是指

2、指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子期细胞中存在的促进细胞分裂的因子1970年，年，Johnson and Rao将同化的不同细胞周期的细胞诱导融合将同化的不同细胞周期的细胞诱导融合 早熟染色体凝集（染色体超前凝集）早熟染色体凝集（染色体超前凝集）(Premature chromosome condensation,PCC)超前超前凝集染色体凝集染色体卵细胞细卵细胞细胞质移植胞质移植实验实验MPF：cyclin-Cdk周期蛋白称为调节亚周期蛋白称为调节亚基基催化亚基从催化亚基从ATP上转上转移磷酸到丝氨酸和苏移磷酸到丝氨酸和苏氨酸残基上氨酸残基上 1960s Leland Hartwell,1

3、970s Paul Nurse 分别以分别以芽殖芽殖酵母酵母和和裂殖酵母裂殖酵母为实验材料，利用温度敏感突变株，为实验材料，利用温度敏感突变株，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基因基因)。 裂殖酵母裂殖酵母cdc2、芽殖酵母、芽殖酵母cdc28突变型在限制温度下无突变型在限制温度下无法分裂；法分裂； cdc2和和cdc28都都编码一个编码一个34KD的蛋白激酶的蛋白激酶，促进细胞，促进细胞周期的进行。周期的进行。MPF=p34cdc2(p34cdc28)+ p56cdc13 (cyclinB) weel和和cd

4、c25分别表现为抑制和促进分别表现为抑制和促进CDC2的活性。的活性。 wee1突变型则提早分裂，突变型则提早分裂，cdc25突变型细胞体积增大突变型细胞体积增大而不分裂而不分裂；Cdc 25 & Wee1 mutantLeland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse2001年年10月月8日美国人日美国人Leland Hartwell、英国人、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。获诺贝尔生理医学奖。在动物中已知在动物中已知7种种CDK。

5、均含有一段相似的。均含有一段相似的CDK激酶结构域激酶结构域，这一区域有一段保守序，这一区域有一段保守序列，即列，即PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关，与周期蛋白的结合有关,且其活性被周期蛋白调控。且其活性被周期蛋白调控。细胞内存在多种因子参与细胞内存在多种因子参与CDK激酶活性的调激酶活性的调节。节。含有影响含有影响CDK激酶活性的位点，如激酶活性的位点，如CKI(CDKI) 的结合位点的结合位点其活性受其活性受CKI调节调节(2)不同类型的不同类型的CDK/cyclin复合物及其参与的细胞周期调控复合物及其参与的细胞周期调控 Cdk活性可因抑制性磷酸化而活性可因抑制性磷酸化而受到抑制，并

6、被抑制蛋白抑制受到抑制，并被抑制蛋白抑制P27Cdk抑制蛋白抑制蛋白(CKIs)Cdk与不同的周期蛋白与不同的周期蛋白结合，引发不同的细胞结合，引发不同的细胞周期事件周期事件.Cdk活性因周期蛋白降活性因周期蛋白降解而终止解而终止.细胞周期控系统简图细胞周期控系统简图 cyclin-CDK激酶复合物具有多样性激酶复合物具有多样性(1)结构特点结构特点 作用：激活作用：激活CDK，引导，引导CDK作用于不同底物。作用于不同底物。 已知已知30余种余种，在脊椎动物中为，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。等。 酵母：酵母：Cln1,Cln2,Cln3,Clb1

7、Clb6 分为分为4类：类：G1型、型、G1/S型、型、S型、型、M型。型。 G1期期: C, D, E; M期期: A, B含有周期蛋白框：含有周期蛋白框：介导与不同介导与不同CDK结合结合含有破坏框：含有破坏框：将泛素（遍在蛋白）连接到破坏框上将泛素（遍在蛋白）连接到破坏框上cell cycle regulationCDK activatingCDK1的调节与活化的调节与活化; CAK=CDK1-Activiting KinaseAPC活性调节：两类活性调节：两类正调控因子：正调控因子：cdc20/Fizzy, cdh1/Fzy等等负调控因子：负调控因子：Emi1, Emi2, Mad2,

8、 BubR1等等APC种类：种类：15种，如种，如cdc16, cdc23, cdc27和和BimE等等vDNA damage checkpoint: Cell-cycle progression is blocked by DNA damage and p53How DNA damage arrests the cell cycle in G1.有两个这样的限制点有两个这样的限制点:1.一个在晚一个在晚G1期期: 阻止进入期阻止进入期;2.一个在晚一个在晚G2期期: 阻止进入期阻止进入期;P53: 基因调控蛋白基因调控蛋白.DNA破坏通过破坏通过间接机制激活间接机制激活p53。 Mdm2 作

9、为作为ubiquitin ligase起作用起作用，导致，导致p53用于蛋白酶体（用于蛋白酶体（proteasomes）引发的降解）引发的降解. P53磷酸磷酸化降低了对化降低了对Mdm2的连接的连接.P21(CKI protein) 结合到结合到 G1/S-Cdk和和S-Cdk，抑制其活性，因而，抑制其活性，因而 阻断阻断了期进入期了期进入期.Current model for regulation of the eukaryotic cell cycle 癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞内

10、细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞(tumor cell)。良性肿瘤：良性肿瘤：生长缓慢，与周围组织边界明显。生长缓慢，与周围组织边界明显。恶性肿瘤恶性肿瘤：癌症癌症(cancer)，生长快、具有迁移性。，生长快、具有迁移性。单一细胞癌变就会形成癌症。单一细胞癌变就会形成癌症。染色体非整倍性染色体非整倍性扩散性扩散性原癌原癌基因基因编码编码蛋白蛋白Ras oncogene: Retain bind GTPBcl-2 oncogene: Prevent apoptosisRb作用机理：作用机理：其产物成视网膜瘤蛋白其产物成视网膜瘤蛋白（pRb）是转录因子）是转录因子E2F的的抑制因子；

11、抑制因子；G1期期CDK激活后将激活后将pRb磷酸化，从而解除它对磷酸化，从而解除它对E2F的抑制；的抑制；相关基因表达，细胞周相关基因表达，细胞周期由期由G1向向S期运转。期运转。Rb基因最早发现的抑癌基因基因最早发现的抑癌基因P53基因突变将导致细胞癌变或凋亡基因突变将导致细胞癌变或凋亡p53作用机理：作用机理：p53基因产物（基因产物（p53蛋白）在蛋白）在G1期检查期检查DNA损伤；损伤；如有损伤，就暂停周期运转，待损伤如有损伤，就暂停周期运转，待损伤DNA修复后继续；修复后继续；如修复失败，如修复失败， P53蛋白引发细胞凋亡。蛋白引发细胞凋亡。3. Inhibiting the formation of blood vesselsAngiogenesis:Cancer cells growth factors endothelial cells form new vesselsDr. Folkmans War: Angiogenesis and the struggle to defeat cancer Remember, you are only an expert from things done in the past. There are no experts from things that will happ