细胞周期精品课件

1、关于细胞周期第一张，PPT共三十八页，创作于2022年6月细胞周期调控 细胞周期调控是环境中控制细胞增殖的因素及细胞内与细胞增殖有关的基因及其产物相互作用的结果。生长因子与生长因子受体调节信号转导调节周期蛋白和周期蛋白激酶的调节第二张，PPT共三十八页，创作于2022年6月2生长因子是一类通过与特异的高亲和性的细胞受体结合，发生一系列生化反应，最终引起细胞增殖和生物学效应的多肽类物质。生长因子与其受体结合后，可诱导多种基因的转录。这些基因分早反应基因和迟反应基因两类。早反应基因对迟反应基因的活化作用是细胞由G1期向S期转变的关键。生长因子与生长因子受体第三张，PPT共三十八页，创作于2022年

2、6月3信号转导调节生长因子、激素等信号与膜上的受体结合，通过激发细胞内第二信使，对细胞的代谢起调节作用，从而有效地控制细胞的增殖和分化。第四张，PPT共三十八页，创作于2022年6月4周期蛋白和周期蛋白激酶的调节细胞周期研究历程细胞周期调控蛋白细胞周期调控第五张，PPT共三十八页，创作于2022年6月5细胞周期研究历程第六张，PPT共三十八页，创作于2022年6月6MPF的发现 MPF(maturation-promoting factor)即卵细胞促成熟因子,又叫细胞促分裂因子，或期促进因子Rao和Johnson1970年将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下

3、，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurely condensed chromosome，PCC)，这种现象叫做早熟染色体凝集(premature chromosome condensation)。第七张，PPT共三十八页，创作于2022年6月7G1期PCC为单线状，因DNA未复制。S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制。G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。第八张，PPT共三十八页，创作于2022年6月8 人们猜测，在M期的细胞中存在着某种物质，它能够促进染色体的凝聚和细胞的分裂。后来，人们在不同类型的M期细胞中分别提取出

4、了能够促进细胞分裂的因子，统称为成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)。 第九张，PPT共三十八页，创作于2022年6月9CDK的发现1960s Leland Hartwell以芽殖酵母为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株，分离出了几十个与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene，CDC)。如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M转换点发挥重要的功能。第十张，PPT共三十八页，创作于2022年6月10第十一张，PPT共三十八页，创作于2022年6月111970s Paul Nurse等人以裂殖酵母为实验材料，同

5、样发现了许多细胞周期调控基因，如：裂殖酵母cdc2、cdc25的突变型在限制的温度下无法分裂；weel1突变型则提早分裂，而cdc25和wee1都发生突变的个体却会正常地分裂。进一步的研究发现cdc2和cdc28都编码一个34KD的蛋白激酶，促进细胞周期的进行。而weel和cdc25分别表现为抑制和促进CDC2的活性。这也解释了为何cdc25和wee1双重突变的个体可以恢复野生型的表型第十二张，PPT共三十八页，创作于2022年6月12第十三张，PPT共三十八页，创作于2022年6月13细胞周期蛋白素(cyclin)的发现1983年Timothy Hunt首次发现海胆卵受精后，在其卵裂过程中两

6、种蛋白质的含量随细胞周期剧烈振荡，在每一轮间期开始合成，G2/M时达到高峰，M结束后突然消失，下轮间期又重新合成，故命名为周期蛋白(cyclin)。后来在青蛙、爪蟾、海胆、果蝇和酵母中均发现类似的情况，各类动物来源的细胞周期蛋白mRNA均能诱导蛙卵的成熟。第十四张，PPT共三十八页，创作于2022年6月141988年M. J. Lohka 纯化了爪蟾的MPF，经鉴定由32KD的CDC2和45KD的CyclinB两种蛋白组成，二者结合可使多种蛋白质磷酸化。MPF、CDC和Cyclin的关系第十五张，PPT共三十八页，创作于2022年6月15MPF是由cyclin和CDC基因编码的依赖于cycli

7、n的蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)组成第十六张，PPT共三十八页，创作于2022年6月162001年10月8日美国人LelandHartwell、英国人Paul Nurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖。第十七张，PPT共三十八页，创作于2022年6月17控制细胞周期的蛋白质 CDK类蛋白激酶：这类蛋白激酶常以磷酸化的形式直接作用于细胞周期，包括DNA合成的启动和终止，染色体的凝集、运动和松懈，核膜、核仁的崩解和重新形成，核纤层的降解和重新聚合，纺缍体的形成和消失等。它们可根据作用的时期不同分为G1、G1/S、S 、

8、及M期CDK。 cyclin：是一类能与CDK结合，使CDK磷酸化和活化的蛋白。这类蛋白的活性是随细胞周期而进行周期性的变化。 CDK激酶对细胞周期起着核心性调控作用第十八张，PPT共三十八页，创作于2022年6月18CDK和细胞周期蛋白是控制和协调DNA合成、染色体分离和细胞分裂的重要分子。 CDK和细胞周期蛋白一起使细胞从一个细胞周期到下一个细胞周期。第十九张，PPT共三十八页，创作于2022年6月19CDKCDC2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)。它发挥作用时一般选择底物中某个丝氨酸或苏氨酸残基。CD

9、C2又被称为CDK1，可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行，又称作细胞周期引擎。如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失；将H1磷酸化导致染色体的凝缩等。在动物中已知7种CDK。均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守序列，即PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关。第二十张，PPT共三十八页，创作于2022年6月20细胞周期蛋白cyclin细胞周期蛋白是一类随着细胞周期的变化呈周期性出现与消失的蛋白质，可以分为A、B、C、D、E、F、G、H等8大类，他们在细胞周期的不同阶段相继表达，与细胞中其他一些蛋白质结合后，参与细胞周期相关活动的调节。特点：在细胞周期中呈周期性变化。含有一段约10

10、0个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与CDK结合。作用：激活CDK，引导CDK作用于不同底物。已知30余种，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、 D1-3、E1-2、F、G、H等。分为4类：G1型、G1/S型、S型、M型。第二十一张，PPT共三十八页，创作于2022年6月21G1期Cyclins，包括CyclinC、D和E，调节G1期细胞进入S期。分裂Cyclins，包括CyclinA、B、G、H等，调节G2期细胞进入M期；Cyclins表达量随细胞周期的转换而改变。Cyclins家族第二十二张，PPT共三十八页，创作于2022年6月22细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子CDK

11、inhibitor, CKI对细胞周期起负调控作用，分为：Ink4(Inhibitor of cdk 4): P16ink4a, P15ink4b, P18ink4c, P19ink4d。特异性抑制cdk4cyclin D1, cdk6cyclin D1。Kip(Kinase inhibition protein)：P21cip1 (cyclin inhibition protein 1）P27kip1、P57kip2，抑制大多数CDK的激酶活性。P21cip1还能与DNA聚合酶的辅助因子PCNA（proliferating cell nuclear antigen）结合，直接抑制DNA的合成

12、。第二十三张，PPT共三十八页，创作于2022年6月23细胞周期的调控第二十四张，PPT共三十八页，创作于2022年6月24一、G1期MPF的激活 细胞在生长因子的刺激下，G1期cyclin D表达，并与CDK4、CDK6结合，使下游的蛋白质如Rb磷酸化，磷酸化的Rb释放出转录因子E2F，促进许多基因的转录，如编码cyclinE、A和CDK1的基因第二十五张，PPT共三十八页，创作于2022年6月25第二十六张，PPT共三十八页，创作于2022年6月26二、G1-S期 yclinE与CDK2结合，促进细胞通过G1/S限制点而进入S期。向细胞内注射Cyclin E的抗体能使细胞停滞于G1期，说明

13、细胞进入S期需要CyclinE的参与。同样将CyclinA的抗体注射到细胞内，发现能抑制细胞的DNA合成，推测CyclinA是DNA复制所必需的第二十七张，PPT共三十八页，创作于2022年6月27三、在G2-M期 cyclinA、cyclinB与CDK1结合，CDK1使底物蛋白磷酸化、如将组蛋白H1磷酸化导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化，核膜解体等第二十八张，PPT共三十八页，创作于2022年6月28第二十九张，PPT共三十八页，创作于2022年6月29在中期当MPF活性达到最高时，激活后期促进因子APC，将泛素连接在cyclinB上，泛素化的cyclinB被蛋白酶体(proteasome)

14、降解，完成一个细胞周期。周期蛋白N端有一段序列与其降解有关，称降解盒(destruction box)。泛素由76个氨基酸组成，高度保守。泛素化的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径。26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。第三十张，PPT共三十八页，创作于2022年6月30Destruction Box in Cyclins第三十一张，PPT共三十八页，创作于2022年6月31第三十二张，PPT共三十八页，创作于2022年6月32第三十三张，PPT共三十八页，创作于2022年6月33M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的积

15、累。但Cyclin与CDK的结合，并不能使CDK激活结合cyclin B的CDK1被Wee1将Thr14和Tyr15磷酸化而不具有活性在M期，Wee1的活性下降，CDC25使CDK 的Thr14和Tyr15去磷酸化，去除了CDK活化的障碍。CDK的激活需要Thr161的磷酸化，它是在CDK激酶(CDK activating kinase CAK)的作用下完成的。 M期CDK的激活第三十四张，PPT共三十八页，创作于2022年6月34第三十五张，PPT共三十八页，创作于2022年6月35五限制点在细胞周期中的作用细胞要分裂，必须正确复制DNA和达到一定的体积，在获得足够物质支持分裂以前，细胞不可能进行分裂。细胞周期的运行，是在一系列称为检验点（check point）的严格检控下进行的，当DNA发生损伤，复制不完全或纺锤体形成不正常，周期将被阻断。第三十六张，PP