《细胞生物学》课件第十四章 R 细胞增殖调控与癌细胞

1、第十四章 细胞增殖调控与癌细胞1第一节 细胞增殖调控正调控:在某时相晚期激活细胞周期下一个时相相关的细胞周期依赖性激酶,然后自身（本时相细胞周期蛋白依赖性激酶）失活,促使细胞沿细胞周期运行。负调控:确保全部完成每一时相事件,然后才能进入下一阶段,否则抑制细胞周期运行。 信号反应：对外界环境因子的反应(如多细胞生物对增殖信号的反应)。2细胞周期检验点(checkpoint) 细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,主要是确保细胞周期每一时相事件的有序、全部完成并与外界环境因素相联系。 如果该时相的事件已完成，则进入下一个时相，否则停留在该时相。3细胞周期检验点及其作用4细胞周期的检验点 主要检验

2、点： G1/S检验点：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restriction point)。 S期检验点：DNA复制是否完成？ G2/M检验点：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？ 中-后期检验点：纺锤体组装检验点。5一、MPF 的发现及其作用细胞融合与染色体早熟凝集(Premature chromosomal condense ，PCC ) 6MPF的生化实质MPF是一种使多种底物蛋白磷酸化的蛋白激酶； 由M期Cyclin-Cdk(Cyclin-dependent protein kinase) 形成的复合物。 MPF=Cd

3、k1(p34cdc2)+cyclinB =CDK17MPF（Mitotic Cyclin-Cdk）复合物的活化与功能1 MPF的活化： 随Cyclin B浓度变化而变化。 激酶与磷酸酶的调节。 活化的MPF可使更多无活性的MPF活化。8功能：促使染色质凝集成染色体。启动细胞从G2期进入M期的相关事件。CDK1的调节与活化; CAK=CDK1-Activiting Kinase9二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系L. Hartwell获得了芽殖酵母温度敏感型突变株（20-23度；35-37度）。Paul Nurse 获得了芽殖酵母温度敏感型突变株分裂相关基因（cdc基因）。cdc2基

4、因的分离与蛋白表达、活性分析。P34cdc2与MPF都具有激酶活性并能够促进G2/M期转换。特异抗体证明两者为同源物。序列分析也表明二者为同源基因。10三、细胞周期蛋白1周期素表达水平与DNA复制的关系细胞周期蛋白表达水平与DNA复制的关系11细胞周期 中MPF的变化12四、Cyclin-Cdk复合物（CDK）是细胞周期调控的主要因素，是细胞周期的引擎蛋白（一）Cyclin-Cdk复合物的多样性 Cyclin-Cdk-是调控细胞周期的引擎： 在细胞周期的不同时相，不同的周期蛋白与不同的Cdk结合，构成不同的Cyclin-Cdk；不同的Cyclin-Cdk在不同的时相表现活性。13G1： Cyc

5、lin-Cdk复合物对Rb蛋白磷酸化而调控G1检验点14M：调控纺锤体装配检验点Anaphase Promoting Complex (APC)Cdc20和Mad2蛋白位于染色体的动粒上，在染色体结合有丝分裂纺锤体的微管前将不能从动粒上释放，由于Mad2与Cdc20结合而抑制APC的活性。所以只有所有染色体都与纺锤体微管结合后，Cdc20释放出来, APC才有活性，才启动细胞向后期转换。1516着丝粒的分裂17APC的功能 APC介导靶蛋白（如细胞周期蛋白B)与泛素结合,通过泛素依赖性途径降解。APC主要介导两类蛋白降解: 后期抑制因子（Anaphase Inhibitors）和有丝分裂周期蛋

6、白（Mitotic Cyclin B）。前者维持姐妹染色单体粘连, 抑制后期启动（cohesin)；后者的降解意味着有丝分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。 18Cyclin-Cdk复合物的多样性 G1 S G2/M Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Cyclin-CdkHigher Eukaryotes CyclinD1,2,3-CDK4/6 CyclinA-CDK2 CyclinB-CDK1 CyclinE1,2-CDK2G1 SubstratesS SubstratesG2/M SubstratesGrowth and MorphogenesisDNA Replicat

7、ionMitosis19四、CDK和CDK抑制因子1. 细胞内的细胞周期的负调控因子，它们可以抑制CDK的激酶活性，称作CDK抑制因子（CKI）， 如p21。2作用的机制：与 Cyclin-CDK 结合而抑制酶的活性，或者是阻止cyclin与 CDK结合。2021五、细胞周期运转调控(细胞周期运转的负调控)在细胞周期不同时相的细胞内，不同的周期蛋白与不同的CDK激酶蛋白结合，构成不同的CDK激酶，不同的CDK激酶在细胞周期的不同时相表现出活性，对细胞周期起调控作用。22（一） G2/M转化与CDK1的关键性调控作用（1）激酶的组成：由cyclin B和CDK1蛋白组成。（2）浓度变化：CDK1

8、蛋白在整个细胞周期中的含量比较稳定，而cyclin B在整个细胞周期中的含量呈周期性变化，cyclin B在G1 晚期开始合成，到达G2 期蛋白含量达到最大值。与此相对应，CDK1激酶的活性在G2期达到最大并一直维持到M期的中期。（3）功能：CDK1的作用是促使细胞从G2期进入到M期（即促使细胞完成细胞分裂前期的事件）。23（二）M期周期蛋白与分裂中期向分裂后期的转变1. Cdc20的释放：在中期时，所有动粒与动粒微管相联，Cdc20从动粒上被释放出来。2. APC的活化: 释放的Cdc20作用于后期促进因子复合物APC，促使其通过磷酸化而活化。APC具有泛素连接酶E3的活性。3. APC的功

9、能：APC通过降解后期抑制因子和细胞周期蛋白B启动了细胞由中期向后期转换。2425(三) G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK1CDK：主要有cyclin D-CDK4/CDK6、cyclin E-CDK2和cyclin A-CDK22激酶功能：cyclin D-CDK4/CDK6可以使Rb( retinoblastoma protein)磷酸化而促使Rb与E2F分离，启动 G1/S转化所需的基因的表达。cyclin E-CDK2为S期启动所必需的，TGF能够抑制cyclin E-CDK2的活性。cyclin A-CDK2在G1/S 转化期开始活性上升，在S期，该激酶位于DNA复制中心，

10、参与DNA复制因子RF-A磷酸化而使后者的活性增强。cyclin A-CDK2也能与p107 和E2F复合物结合而使p107与E2F分离，促进S 期所需蛋白基因的转录。此外G1期的复制起始点识别复合体、 Cdc6和Cdc45 等也是DNA复制所必需的。2627（四）S/G2/M转换与DNA复制检验1负调控：Weel 可以促使CDK1上两个位点的磷酸化而抑制CDK1激酶的活性，使S 期和G2期的CDK1激酶钝化。2正调控：Cdc25 促使已经磷酸化的CDK1去磷酸化而被激活，使细胞从G2期进入M期。2829五、其他因素在细胞周期调控中的作用癌基因和抑癌基因也参与了细胞周期的调控，此部分内容详见另

11、一节。外界因素也对细胞周期有重要的影响。总之，细胞周期的调控包括细胞周期蛋白依赖性激酶介导的正调控、CKI介导的负调控，以及细胞对外界环境信号的反应。30第二节 癌细胞癌细胞的基本特征 相关概念：（1）肿瘤细胞：动物体内增殖失去调控而导致恶性生长的细胞叫做肿瘤细胞。 （2）恶性肿瘤：具有转移能力的肿瘤叫做恶性肿瘤。（3）良性肿瘤：分裂缓慢，具有结缔组织包膜而不扩散的肿瘤称为良性肿瘤。31癌细胞的基本特征（1）细胞的生长与分裂失去控制（2）具有侵润性和扩散性；（3）细胞间相互作用发生改变（4）表达谱改变或蛋白质活性改变；（5）mRNA 转录谱系发生改变；（6）体外培养的恶性转化细胞的特征：所要求

12、的血清浓度降低，贴壁性下降，失去接触抑制现象。32肿瘤的迁移33图16-1 肿瘤的迁移图16-1 肿瘤的迁移图16-1 肿瘤的迁移接触抑制34二、癌基因与抑癌基因（一）癌基因：是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞的癌变。1病毒癌基因：存在于病毒可导致细胞癌变的基因称为病毒癌基因。2原癌基因：正常细胞中的病毒癌基因的同源物称为细胞癌基因或原癌基因，如生长因子受体、转录激活蛋白和核调节蛋白等。（二）抑癌基因：是抑制细胞增殖的负调控基因。常见的有：p53、Rb和Ras基因等。35三、肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果（一）癌症的发生一般并不是单一基因的突变，而至少是在一个细胞内发生5-6个基因突变，才能赋予癌细