jjw-细胞周期-2014.6课件

细胞周期

蒋建伟Chen（Chen,2009）提出联合使用黄芩素和水飞蓟素，对肝癌HepG2细胞显示良好的杀伤作用，对正常肝细胞（Changliver）活性没有影响，两种药物联合应用增加了G0/G1期细胞的百分率，减少了S期细胞的百分率，上调了Rb、p53、Cip1/p21和Kip1/p27蛋白，下调了CyclinD1、CyclinE、CDK4和phospho-Rb。Varghese（Varghese,2005）采用肝癌HepG2和Hep3B细胞研究水飞蓟宾的抗肿瘤作用，发现水飞蓟宾强烈抑制HepG2和Hep3B细胞增殖，且对Hep3B细胞的增殖抑制效果更强。对于HepG2细胞，水飞蓟宾导致G1期阻滞；对于Hep3B细胞，导致G1和G2-M阻滞。对于这2种细胞，水飞蓟宾诱导Kip1/p27表达，减少cyclinD1、cyclinD3、cyclinE、CDK2和CDK4表达水平。VargheseL,AgarwalC,yagiA,SinghRP,AgarwalR.Silibininefficacyagainsthumanhepatocellularcarcinoma.ClinCancerRes,2005,23(11):8441-8448.PI单染流式细胞仪检测细胞周期百分比（n=3）组别G0/G1期S期G2/M期ControlRODN(1.0μmol/L)ASODN(0.75μmol/L)ASODN(1.0μmol/L)47.40±0.5048.30±0.3040.10±0.36**33.27±0.47**49.50±0.3048.60±0.3658.90±0.30**63.83±0.38**3.10±0.203.07±0.250.97±0.062.90±0.10注：**与RODN组相比，P<0.01G2/M转折和有丝分裂的调控第一部分：细胞周期概况：间期：G0，G1，S，G2

分裂期：M2.实验发现一些蛋白和激酶调控细胞周期细胞周期是指连续分裂细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程。G0细胞周期与DNA合成分：间期（interphase）以DNA合成为标志。分为：G0期（即静止状态），G1期（DNA合成前期），S期（DNA合成期）G2期（合成其它必需的物质）和有丝分裂期(Mphase)一些细胞可以暂时离开细胞周期，进入G0期，处于G0期的细胞不分裂，也不生长。G1期：DNA复制的准备期时期:从有丝分裂结束到DNA合成开始之间。FirstGap有丝分裂后期，子细胞继续生长时期。时间:变化大,几小时--几天

人体200多种细胞，周期时间不同,主要在G1。

如：胚胎早期卵裂细胞几乎测不到G1期淋巴细胞数小时神经元细胞终生停在G1期M期：进行细胞分裂

时期：最终阶段基本特点：形态、结构变化最大，细胞增殖标志时间：短，较恒定分期：前期、中期、后期，末期

M期-中期要点:纺缍体及赤道板形成

特点:

纺缍体：已形成，稳定

染色体：高度浓缩，形成中期板(赤道板)细胞形状：圆形、易脱落M期后期要点:后期开始染色单体分离，分别移动到相反的纺锤体极。

细胞形状：略变长。

M期末期要点:细胞质分裂，形成2个子细胞

特点胞质中重新出现正常结构，纺缍体消失。新的核膜形成，染色体解螺旋化形成染色质。胞质分裂cytokinesis：形成特殊临时性结构--收缩环，细胞膜内陷，生成2个子细胞。每个子细胞含有一套完整的染色体，细胞则完成一个周期，进入下一个间期。

典型的真核生物细胞周期都有2个特征：生长和细胞分裂。第一部分：细胞周期概况：间期：G0，G1，S，G2

分裂期：M2.实验发现一些蛋白和激酶调控细胞周期

MPF的发现：PCC：prematurelycondensedchromosome染色体超前凝集MFP：mitosis-promotingfactors细胞促分裂因子APC：anaphagepromotingcomplex细胞分裂后期促进复合物MPF的发现及其作用:MPF,即卵细胞促成熟因子(maturation-promotingfactor),或促细胞分裂因子(mitosis-promotingfactor),或M期促进因子(M

phase-promotingfactor).背景一:Rao和Johnson(1970、1972、1974)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞在灭活仙台病毒介导下诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的染色体凝集，称之为染色体超前凝集(prematurelycondensedchromosome，PCC)。如图所示:人M期细胞与袋鼠的G1、S、G2期细胞融合诱导PCC：

同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生:PCC：染色体超前凝集MPF,即卵细胞促成熟因子(maturation-promotingfactor),或促细胞分裂因子(mitosis-promotingfactor),背景二：1971年,Masui和Markert用非洲爪蟾做实验，明确提出了MPF这一概念。非洲爪蟾卵母细胞在其卵巢里发育，它们复制DNA，然后在G2期停滞。受到雄性刺激后，卵巢细胞分泌孕酮，刺激G2期细胞进行减数分裂，停滞在第二次减数分裂中期，称为卵子（M期）。实验（1）取一个G2期的卵母细胞，孕酮处理，诱导它成熟为卵细胞（M期）。（2）利用一微针头将卵细胞（M期）的胞浆5%转移到另一个处于G2期的卵母细胞，促进这个卵母细胞(G2期)发育成熟。因此，在成熟卵细胞的细胞质中必然有一种物质，可以诱导卵母细胞成熟，称之为促成熟因子，MPF。

MPF:卵细胞促成熟因子(maturation-promotingfactor),

Ⅱp34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系：另一批生物学家以酵母为材料，从另一个侧面对细胞周期调控进行着深入研究.如：L.Hartwell以芽殖酵母为实验材料；如：P.Nurse以裂殖酵母为实验材料。P.Nurse在裂殖酵母中发现的cdc2基因就是第一个被分离出来的cdc基因。其表达产物是一种相对分子量为34×103的蛋白，被称为p34cdc2。进一步研究发现，p34cdc2具有激酶活性，可使多种蛋白底物磷酸化，在裂殖酵母周期调控（G2/M转换）中起关键性调节作用。

L.Hartwell在芽殖酵母中发现的cdc28基因，其表达产物也是一种相对分子量为34×103的蛋白，被称为p34cdc28。它也是一种蛋白激酶，在G2/M转换过程中起中心调节作用。这些与细胞分裂和周期调控有关的基因被称为(celldivisioncycle)cdc基因，根据被发现的先后顺序被命名。很快Maller＋Nurse证明：MPF中的p34cdc28可以被p34cdc2特异抗体所识别，并且p34cdc2可以加速MPF活性，表明二者是同源物。p34cdc2与p34cdc28是同源物。（脊椎动物MPF的催化亚单位是CDK1，在裂殖酵母为CDC2，芽生酵母为CDC28。）进一步研究发现：p34cdc2或p34cdc28本身并不具有激酶活性，只有当其与有关蛋白结合后，其激酶活性才能够表现出来。例如：p34cdc2必须与另一种蛋白p56cdc13结合后才具有激酶活性。在研究酵母的同时，以TimHunt为代表的另一批科学家正在以海胆卵为材料，对细胞周期调控进行着深入研究。他们发现：有两种蛋白质的含量随细胞周期进程的变化而变化，一般在细胞间期内积累，在细胞分裂期内消失，在下一个周期中又重复这一消长现象。因此称这两种蛋白为细胞周期蛋白(cyclin)。并很快被分离和克隆出来，证明其广泛存在于从酵母到人类等各种真核生物中，而且在功能上存在互补性。Maller＋Hunt合作证明：MPF中的另一种成分是周期蛋白B。序列分析证明，周期蛋白B与酵母的p56cdc13是同源物。周期蛋白B:CyclinBCyclinB的性质P468实验：卵（M期）提取物影响精子染色质（间期）的周期改变。（1）加入未经处理的蟾蜍卵提取物，使精子染色质存在细胞周期事件；（2）加入RNA酶水解的卵提取物，使精子染色质未见细胞周期事件。（3）当RNA酶处理卵提取物+野生型cyclinBmRNA，精子染色质的周期重现。（4）当加入RNA酶处理卵提取物加不能降解的cyclinBmRNA，精子染色质致密化，核膜溶解。但有丝分裂晚期事件染色体去致密化和核膜形成都不发生。说明：卵提取物中CyclinB对细胞周期必需。且：cyclinB降解对精子染色质的细胞周期结束是必需的。CyclinB的降解：CyclinB的N端含有destructionbox，破坏框后面有Lys残基，结合泛素。细胞分裂后期促进复合物（anaphasepromotingcomplex,APC）MPF(CDC2+cyclinB)活性在分裂中期达到高峰。激活APC，cyclinB多泛素化，导致cyclinB降解，使MPF失活，进入下一个周期。CyclinB在细胞周期中连续合成，但是在有丝分裂的间期活性升高，在有丝分裂晚期突然下降。由此MPF的生化成分得到确定：（催化亚单位）（调节亚单位）酵母的p56cdc13p34cdc28CDK1MPF=

p34cdc2+cyclinB2001年10月8日美国人Leland

Hartwell、英国人PaulNurse、Timothy

Hunt因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖MPF=

p34cdc2+cyclinB细胞周期调控的主要分子机制细胞周期的内源性调控主要是通过“Cyclins-CDKs-CKIs”这一调控网络。细胞周期内源性调控Cyclins–CDKs-CKIs正性调控核心负性调控CDKs（cyclin-dependentkinase）CKIs（CDKinhibitor）第二部分1.Cyclins-CDKs-CKIs调控网络

Cyclins-CDKs相互配合

Cyclins不同时相而出现CDKs不同时相(而出现)2.G1—S期转折3.G2—M期转折4.CKIs3.Cyclins-CDKs-CKIs调控网络Cyclins（细胞周期蛋白）对CDKs具有正性调控作用CDKs（cyclin-dependentkinase，细胞周期蛋白依赖性激酶）是调控网络的核心CKIs（CDKinhibitor，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子）具有负性调控作用。周期蛋白cyclins：自1983年首次发现周期蛋白后，许多科学家纷纷开展周期蛋白研究，短短10年就从各种生物中克隆分离了数十种周期蛋白，如酵母的Cln1、Cln2、Cln3、Clb1-Clb6，高等动物的周期蛋白A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H

等等。各种周期蛋白均含有100个左右的保守氨基酸序列，称为周期蛋白框，它可介导cyclins与CDK结合。

部分周期蛋白分子结构特征图中除Cln3外，均为human周期蛋白分子。所有这些分子均含有一个周期蛋白框，结合CDK

。周期蛋白(A,B)分子的N端含有破坏框。Destructionbox的下游含lys残基，可结合多个泛素。细胞周期蛋白的破坏框与降解途径CyclinD，C，E等含有：PEST序列(一个富含脯氨酸（P）、谷氨酸E/天冬氨酸（D）、丝氨酸(S)和苏氨酸（T）残基的PEST序列，与泛素结合而降解。各种细胞周期蛋白随特定细胞时相而出现。

G1早期，cyclinD表达并与CDK4或CDK6结合，成为始动细胞周期的启动子；

G1晚期、进入S早期后cyclinE表达，并与CDK2结合，推动细胞进入S期；进入S期后，cyclinA表达，并与CDK2结合，cyclinD、cyclinE降解；

S晚期、G2早期，cyclinA表达，cyclinB表达，并与cdc2结合，促进细胞进入M期。Cyclins（细胞周期蛋白）对CDKs具有正性调控作用。CDKs（cyclin-dependentkinase，细胞周期蛋白依赖性激酶）是调控网络的核心。CKIs（CDKinhibitor，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子）具有负性调控作用。CDK人们对CDK的认识，最初是通过研究培养细胞和酵母细胞而得到的。目前已经确定的CDK有：裂殖酵母中CdC2；酿酒酵母中的CdC28、PHO85、KIN28以及人类细胞中CDK1～10。是一类重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，主要生物学作用是促进细胞周期时相转变、推进细胞周期运行CDK的分子量一般为35～40kD，不同CDK的氨基酸组成有40%以上的同源性。典型的CDK催化亚基的活性中心约由300个氨基酸残基组成，当处于单体或不正确的磷酸化修饰状态时，CDK没有催化活性。CDK含有一段保守氨基酸序列-PSTAIRE，与周期蛋白cyclins的结合有关。CDK的催化活性受到激活因素与抑制因素两方面的调节。在激活因素中，目前认为CDK与周期素的结合以及保守的苏氨酸残基的磷酸化是较为重要的两种调节因素而在抑制因素中，CDK的N-端氨基酸残基的抑制性磷酸化以及抑制蛋白的结合是主要的调节因素。RegulationofCDKActivity周期素的激活作用：周期素中的“周期素盒”结构域直接和CDK的结合，并与CDK的激活相关，周期素是CDK的正性调节剂。周期素的结合与激活作用主要通过周期素在细胞周期中的浓度波动来调控。磷酸化修饰的激活作用：CDK的激活还必须依赖于其保守的苏氨酸残基的磷酸化，如在人CDK1（p34cdc2）中的Thr161和CDK2中的Thr160的磷酸化，就与这两个酶的激活相关。催化CDK1和CDK2磷酸化的酶是CAK，该酶是一种寡聚体，其催化亚基为CDK7，调节亚基为周期素H。ActivationofCDK磷酸化修饰的抑制作用：在人的CDK1和CDK2中，Thr14和Tyr15残基的磷酸化可抑制CDK的催化活性。催化Thr14磷酸化的为蛋白激酶Wee1，使Tyr15磷酸化的是蛋白激酶Myt1。催化Thr14和Tyr15脱磷酸化的是蛋白磷酸酶CDC25。因此，蛋白激酶Wee1和Myt1及蛋白磷酸酶CDC25的相对活性，决定CDK1和CDK2的活性高低。InhibitionofCDKRegulationofCDK1ActivityCDK7抑制蛋白(CDKinhibitor)的抑制作用：近年来，已分离并鉴定了若干能够与周期素-CDK复合物特异性结合并抑制其活性的蛋白因子，这些蛋白因子被称为周期素依赖性蛋白激酶抑制蛋白（CDKinhibitor,CKI）。大部分CKI都是抑癌基因的编码产物。在哺乳动物细胞中，目前已经确定的CKI主要有：

P16INK4、P15INK4B、P21WAF1/CIP1、P27KIP1。P16INK4和P15INK4B抑制CDK4,CDK6的活性。P21WAF1/CIP1、P27KIP1抑制CDK2的活性，P21WAF1/CIP1抑制CDK1的活性。cdc2小结：Cyclins与CDKG1期CyclinD表达，并与CDK4、CDK6结合，使下游的蛋白质如Rb磷酸化，然后释放出转录因子E2F，促进其他Cyclin和CDK的转录；在G1/S期，CyclinE与CDK2结合，促进细胞进入S期。进入S期后，CyclinE降解，CDK2转而与CyclinA结合，推进细胞进入G2期；在G2/M期，CyclinB合成并与CDK1结合，导致染色体凝缩，核膜解体等,促进细胞进入M期。在M期，激活后期促进复合物APC（anaphasepromotingcomplex），将泛素连接在CyclinB上，导致CyclinB被蛋白酶体降解、失活，结束M期。DEAB第二部分3.Cyclins-CDKs-CKIs调控网络

Cyclins-CDKs相互配合

Cyclins不同时相而出现CDKs不同时相而出现4.G1—S期转折5.G2—M期转折6.CKIs4.G1期到S期的转折，DNA的复制。14-3-3（一）G1期胞周期蛋白（G1-cyclin）作用在G1期或G1/S交界期，启动细胞周期和促进DNA合成的cyclin，G1期是增殖细胞唯一能接受从外界传入的增殖或抑制增殖信号的时期。cyclinD：cyclinD1，cyclinD2，cyclinD3cyclinCcyclinE：cyclinE1，cyclinE2CyclinAcyclinD首先在酵母菌中被发现，它能激活CDK6，它有3个亚型，包括D1、D2、D3，具组织特异性。周期素D的C-端存在一个PEST序列。N-端含有一个共同顺序Leu-X-Cys-X-Glu，是周期素D与p110Rb等蛋白结合所必需。

cyclinD1在G1中期合成达到高峰。

cyclinD1的功能主要是促进细胞增殖。CyclinD2峰值在G1晚期，给G1期细胞微量注射cyclinD2抗体，可使表达cyclinD2的淋巴细胞停滞在G1期。说明：

cyclinD2是细胞从G1期向S期转移所必须的。不同亚型周期素D在细胞内的表达模式不同，但主要是在G1期处于较高的表达水平。cyclinE在cyclinD之后出现。

cyclinE基因及其产物的表达在细胞周期的G1中期上升，至G1晚期或S早期达高峰，在G1晚期发挥正调控细胞周期的作用。cyclinA：cyclinA在cyclinE之后表达。2.Rb蛋白与E2F转录因子Rb基因

Rb是CDK4/6-CyclinD，CDK2-CyclinE的底物。Rb基因位于人类染色体13q14，其转录产物Rb蛋白在细胞周期中起制动器功能。它能与转录因子E2F结合并阻止相应基因转录表达，从而抑制细胞生长。

Rb(p110),Rb相关蛋白p107，p130

抑制E2F的转录活性。细胞转录因子（E2F）在许多DNA合成基因和细胞生长调控基因的启动子中均含有E2F结合位点，E2F可以直接活化这些基因，启动DNA合成。在E2F基因活化转录功能区内有一段18个氨基酸的序列可与Rb结合，Rb通过与E2F功能区的结合遮盖E2F功能区，抑制E2F转录功能，抑制DNA合成。有丝分裂原刺激G0期细胞，促进CDK4/6,CyclinD,E2F的转录。CyclinD表达，并与CDK4/6结合，使下游的蛋白质如Rb磷酸化，然后释放出转录因子E2F。E2F促进E2F、CDK2，CyclinE，A表达。G1晚期，CDK2，CyclinE进一步磷酸化更多的Rb，释放更多的E2F，促进更多的E2F、CDK2，CyclinE，A表达，形成正反馈。CDK2-CyclinE和E2F相互正性调节。E2F的活化G1期到S期的转折14-3-3CyclinD/CDK4,6;cyclinE/CDK2的活化：Myc的激活。Akt的激活：Akt抑制GSK3β，GSK3β抑制cyclinD/CDK4,6Akt抑制FoxO1/O3,FoxO1/O3转录激活p15,p21,p15,p21抑制cyclinD/CDK4,6CyclinD/CDK4,6;cyclinE/CDK2的抑制p15,p16,p18,p19P21,p27

第二部分1.Cyclins-CDKs-CKIs调控网络

Cyclins-CDKs相互配合

Cyclins不同时相而出现CDKs不同时相而出现2.G1—S期转折3.G2—M期转折4.CKIs

G2/M转折和有丝分裂的调控

G2／M期细胞周期蛋白在G2／M交界期诱导细胞分裂的cyclin。即在G2→M期转换处发挥作用，诱导细胞分裂的周期素，包括周期素A、B两种。这类蛋白在其N-端含有一个降解盒，在M期通过泛素（ubiquitin）途径降解。

cyclinA、cyclinB在M期通过泛素途径降解，这是细胞脱离有丝分裂所必须。1、cyclinA：cyclinA在cyclinE之后很快表达。cyclinA是G1期向S期转移的限速因素，也可促进细胞从G2期向M期的转化。2、cyclinB：哺乳动物cyclinB在S晚期合成，在G2期浓度升高，在M早期达到最高。能促进G2期向M期的过渡。

cyclinA含量在S期及G2初期最高，cyclinB在G2末期含量最高；cyclinA与CDK2，CDK1结合，cyclinB与CDK1结合；cyclinA在S期发挥作用，与DNA的复制完成有关cyclinB在G2／M交界期发挥作用，诱发细胞分裂及细胞分裂进展。cyclinA、cyclinB：Wee1最早是由nurse在裂殖酵母中分离出来。可通过抑制cdc2的活性来抑制细胞分离，从而使真核细胞体积减少，因而被命名为wee家族。Wee1蛋白家族包括wee1A，wee1B，myt1.wee1A在体细胞中表达。wee1B在胚细胞中表达。myt1在体细胞和胚细胞中表达。Wee1磷酸化cdc2的Tyr15，thr14，使cdc2活性受抑制。Cdc2磷酸化wee1，使wee活性抑制，细胞进入M期。Wee1磷酸化cdc2的tyr15，Myt1磷酸化cdc2的tyr15，thr14.（CST网站）Cdc2的抑制与Wee1蛋白激酶CDK磷酸化修饰的激活作用：人CDK1（p34cdc2）中的Thr161和CDK2中的Thr160的磷酸化。催化CDK1和CDK2磷酸化的酶是CAK，该酶是一种寡聚体，其催化亚基为CDK7，调节亚基为周期素H。CDK磷酸化修饰的抑制作用：人的CDK1中，Thr14和Tyr15残基的磷酸化可抑制CDK的催化活性。催化Thr14磷酸化的为蛋白激酶Wee1，使Tyr15磷酸化的是蛋白激酶Myt1。催化Thr14和Tyr15脱磷酸化的是蛋白磷酸酶CDC25。CDK1的活化：（1）当ATP结合部位14thr和15Tyr磷酸化，抑制。但14thr和15tyr去磷酸化（CDC25的作用），活化。（2）CDK1（p34cdc2）中Thr161的磷酸化。（3）cyclinB的结合在G2/M期，CyclinB合成并与CDK1结合，作用于核纤层蛋白（lamins）、驱动蛋白（kinesin），参与DNA致密化的蛋白，泛素依赖的蛋白降解系统等，导致染色体凝缩，核膜解体等，促进细胞进入M期。CDK1/cdc2的抑制：（1）cyclinB的解离（2）GADD45(与cdc2/cyclinB结合并使之解散)，P21的抑制（抑制二聚体的活性）。（3）wee1，myt1，CDC25的相互作用：CDC25活化CDK1-CyclinB，CDK1-CyclinB活化PLK1，PLK1活化CDC25，形成正反馈。抑制CDC25，抑制CDK1-CyclinB，抑制细胞进入M期。wee1、Myt1抑制CDK1。第二部分1.Cyclins-CDKs-CKIs调控网络

Cyclins-CDKs相互配合

Cyclins不同时相而出现CDKs不同时相而出现2.G1—S期转折3.G2—M期转折4.CKIs6.CKIs可阻止细胞通过检验点，其作用方式是直接与CDK或cyclin-CDK复合物结合，已发现的CKI有p16家族和p21家族p16家族又称INK4家族（inhibitorsofkinase4）

P16,P15,P18,P19特异性抑制CDK4,CDK6。特异性抑制cdk4·cyclinD1、cdk6·cyclinD1复合物。P21家族又称CIP（CDKinhibitoryprotein）/KIP家族

P21,P27,P57抑制大多数

CDK-cyclin活性。P21cip/waf1还能与DNA聚合酶δ的辅助因子PCNA结合，直接抑制DNA的合成。14-3-3INK4家族的CKI(inhibitorofCdk4)

包括p16(INK4a),p15(INK4b),p18(INK4c),P19(INK4d)INK4家族的蛋白识别CDK4和CDK6，通过与CyclinD竞争结合CDK4而引起G1期停滞。复制衰老P27/KIP1是由抑癌基因KIP1编码合成的蛋白质，P27

KIP1抑制CDK2-CyclinE活性，阻滞细胞于G1期。激活P27

KIP1：PTEN增加p27的表达，抑制p27的泛素化，提高其稳定性。Forkhead转录因子（Afx，Fkhr(FOXO1)）激活p27的转录。FKHR(FoxO1),amemberoftheFoxOsubfamilyofforkheadtranscriptionfactors,isanimportanttargetforinsulinandgrowthfactorsignalingintheregulationofmetabolism,cellcycleandproliferation,andsurvivalinperipheraltissues抑制P27

KIP1

：p27启动子甲基化c-Myc阻碍p27与CDK2-CyclinE的结合，间接抑制p27。Her2激活Akt，Akt磷酸化p27（S10，T157,T198），阻滞p27向核内转位；Akt抑制FoxO1/3，FoxO1/3转录激活p21，p27。Her2间接抑制p21，p27。P21/CIP1几乎能与所有的周期素-CDK复合物结合是由抑癌基因WAF1/CIP1编码合成的蛋白质，几乎能与所有的周期素-CDK复合物结合，抑制其蛋白激酶活性，启动子上有p53结合位点。P21表达导致G1期阻滞和G2/M期阻滞。激活p21CIP1：P53转录激活p21.钙调蛋白促进p21核转移。抑制p21CIP1

：

C-Myc抑制p21.Her2激活Akt，Akt磷酸化p21（T144，S145），阻滞p21向核内转位。Akt抑制Foxo1/3，Foxo1/3转录激活p21，p27。Her2间接抑制p21，p27。CIP/

KIPs家族的CKIs：p21、P27、p57等，

G1期到S期的转折Akt/PKB-dependentphosphorylationatSer642promotesachangeinWee1localizationfromnucleartocytoplasmicandisassociatedwithG2/MarrestTyr15dephosphorylationandactivationofcdc2iscarriedoutbythecdc25phosphataseP57主要抑制cyclinD2/CDK4,cyclinE2/CDK2,cyclinA/CDK2,阻止细胞通过G1/S转变.14-3-3δP53诱导14-3-3δ表达，14-3-3δ可以直接提高P53的转录活性，形成正反馈环。14-3-3可结合cdc25，并将之输出胞核，抑制CDK1-cyclinB的作用。14-3-3δ结合CDK1，并将之输出胞核，抑制CDK1与cyclinB的结合。

抑制细胞进入M期，使细胞有更多的时间进行DNA修复。哺乳动物至少有3种Cdc25同源物，分别为Cdc25A、Cdc25B和Cdc25C。Cdc25A主要在G1/S期转变中起作用，Cdc25B在S期被激活，进而在细胞质中激活CDK1/cyclinB，活化的CDK1/cyclinB激活Cdc25C，通过正反馈机制调控有丝分裂。第三部分

7.细胞周期调节的关卡checkpoint

（1）G1和G2期阻滞

G1期关卡：G1期关卡反应的二重波模型(快调节、慢调节)G2期关卡：G2期关卡反应的二重波模型(快调节、慢调节)

（2）S期关卡（3）有丝分裂纺锤体关卡(spindleassemblycheckpoint，SAC)

8.

细胞周期调控异常与肿瘤9.细胞周期调控的抗肿瘤药物7.细胞周期调节的检验点(关卡)checkpoint细胞受到损害或细胞周期的前一步骤尚未完成时，细胞周期会停滞并修正这些事件；然后继续细胞周期，这些调节机制称为关卡调控（checkpointcontrol）。Cyclins-CDKs-CKIs”网络调控细胞周期的运行，还必须在一系列称为检验点(checkpoint)的严格检控下进行的。细胞周期检验点由感受异常事件的感受器、信号传导通路和效应器构成。主要检验点包括:G1/S检验点，S期检验点，G2/M检验点，纺锤体组装检验点(spindleassemblycheckpoint，SAC）。细胞周期调控检验点组成感受器、信号传导通路、效应器G1/SDNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？SDNA复制是否完成？G2/MDNA是否损伤？细胞体积是否足够大？SAC纺锤体组装检验点；中-后期检验点主要检验点一、G1和G2期阻滞当紫外线、γ射线或化学修饰使DNA受到损伤，细胞停滞在G1和G2期，直到损伤得到修复。P53可使受损的DNA停滞在G1期或G2期。损伤的DNA使p53稳定，浓度增加，激活p21，p21与CDK2-cyclinE、CDC2-cyclinB结合，使细胞停滞在G1或G2期。p53促进puma、Noxa，Bax的表达，促进细胞凋亡。G1期关卡反应的快调节、慢调节（二重波模型twowavemodel）一开始迅速短暂的p53非依赖的反应，导致细胞周期停滞，接着延缓的持续的p53-p21轴引起G1期停滞。

UV或IR------DNA损伤-----ATM/ATR活化------Chk1，Chk2磷酸化活化-----抑制CDC25活性（Cdc25磷酸化，结合泛素，而降解）毛细血管扩张性共济失调突变基因ataxia-telangiectasiamutatedgene,ATM).毛细血管扩张性共济失调相关基因(ataxia-telangiectasiarelatedgene,ATR).ATM和ATR属于三磷酸肌醇激酶家族的成员,分别感应不同形式的DNA损伤,ATM主要在双链DNA损伤时发挥“检测点”的作用,ATR则负责感应并传导其他形式的DNA损伤,包括复制叉损伤、DNA交联等;这两个激酶被DNA损伤激活后,分别磷酸化下游底物如CHK1、CHK2、p53等,将损伤信号向下一级信号分子传递.P53在正常细胞中表达很少，且MDM2作为E3连接酶，介导p53降解。P53促进MDM2转录。此负反馈回来使细胞内MDM2/p53比例保持恒定。MDM2（1）介导p53穿过核膜进入胞浆降解，（2）抑制p53的转录活性。DNA损伤，ATM使MDM2（ser386,395,425,428，Thr419）磷酸化，ATR使MDM2（ser407）磷酸化，ATM磷酸化c-abl激酶，进而磷酸化MDM2（Tyr276,394）。MDM2磷酸化使其E3连接酶活性丧失。DNA损伤，ATM使p53（ser15）磷酸化，ATR使p53（ser15，37）磷酸化活化，Chk1磷酸化p53（ser15，37）CHk2使p53（ser20）磷酸化。P53（ser20，Thr18）的磷酸化可显著降低p53-MDM2的相互作用，抑制MDM2介导的降解。P53（ser15，20，Thr18）的磷酸化可封闭p53核输出信号区域，阻止p53被输出核外。

P300/CREB结合蛋白（CBP）使p53（lys373,382,305）乙酰化。PCAF使p53（lys320）乙酰化。

p53乙酰化可增加p53的转录活性。G1期关卡反应的快调节、慢调节，二重波（twowavemodel）

一开始：迅速短暂的p53非依赖的反应，导致细胞周期停滞：

UV或IR------DNA损伤-----ATM/ATR活化------Chk1，Chk2磷酸化活化-----抑制CDC25A活性（Cdc25A磷酸化，结合泛素，而降解）-----抑制CDK2/cyclinE活性，抑制DNA复制前复合物，抑制DNA复制，细胞周期停滞于G1期。二重波模型

其次：延缓持续的p53-p21轴引起G1期停滞。

DNA损伤，ATM/ATR活化，促进p53磷酸化活化；或促进Chk1磷酸化，进而磷酸化p53（ser15，37）。或促进Chk2磷酸化，进而磷酸化p53（ser20）；解除MDM4、MDM2对p53的抑制，使p53游离。ATM磷酸化MDM2，磷酸化p53，抑制p53向胞外输出，促进p53在核内发挥作用。

p53转录激活p21，p21结合cyclinE-CDK2，抑制其活性，促进G1期停滞。另外，IR促进cyclinD1的泛素化降解，使p21-cyclinD1-CDK4复合物解离，p21转而结合cyclinE-CDK2，抑制其活性，细胞停滞于G1期。G2期停滞：快调节、慢调节同样适用于G2期阻滞。首先：DNA损伤，ATM/ATR活化，Chk1，Chk2活化，抑制Cdc25活性（使CDC25C的ser216磷酸化，与14-3-3δ结合而转移到胞浆），抑制cyclinB-CDK1，细胞周期停滞。其次：ATM/ATR活化，促进p53活化。P53下调CyclinB1的表达。P53促进p21转录，p21抑制cyclinB-CDK1活性，使细胞停滞于G2期。P53促进GADD45转录，促进cyclinB-CDK1解离，抑制cyclinB-CDK1活性。P53诱导14-3-3δ表达，14-3-3δ结合CDK1-cyclinB并将之输出胞核。或结合CDC25C并将之输出胞核，抑制CDK1活性。14-3-3δ蛋白可以直接提高P53的转录活性，形成一个正反馈环。二、S期关卡

抑制DNA的合成，使S期延长，而不是永久的停滞。S期关卡是短暂现象。快调节：IR----DNA断裂----ATM活化----磷酸化Chk2---促进Cdc25A磷酸化，并泛素化降解（抑制Cdc25A）---抑制CDK2/CyclinE，导致S期延迟。慢调节：IR----DNA断裂----ATM活化----磷酸化Chk2---p53磷酸化---p21转录增加---抑制cyclinA-CDK2，cyclinE-CDK2，导致S期延迟。

纺锤体组装检测点spindleassemblycheckpoint：Mad2失活，cdc20活化，APC活化，cyclinB降解，MPF失活，细胞分裂转向后期。Mad2激活，cdc20失活，APC活化受阻，cyclinB降解受阻，securin蛋白多泛素化受阻，着丝粒不能分离，不能进入后期。Cdc14磷酸化活化，cyclinB降解，细胞转向末期。四、有丝分裂纺锤体组装不完全导致

细胞分裂后期停滞了解第三部分

7.细胞周期调节的关卡checkpoint

（1）G1和G2期阻滞

G1期关卡：G1期关卡反应的二重波模型G2期关卡：G2期关卡反应的二重波模型

（2）S期关卡（3）有丝分裂纺锤体关卡(spindleassemblycheckpoint，SAC)

8.

细胞周期调控异常与肿瘤9.细胞周期调控的抗肿瘤药物8.细胞周期调控异常与肿瘤（1）多种肿瘤中有Cyclins或CDKs的过表达，或CKIs的抑制。肿瘤组织中CyclinA表达显著高于非肿瘤组织。在人类乳腺癌细胞株中发现了CyclinB1启动子活性增高。75％的肿瘤细胞系有P16基因纯合性缺失和突变，在肺癌、肝癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌中有较高频率的P16基因表达异常

；大多数肿瘤中未发现p21突变，但表达减弱。P27蛋白抑制G1期CDK2-cyclinE复合体活性而引起G1期阻滞。乳腺癌、前列腺癌、胃癌、肺癌、结肠癌、皮肤癌、卵巢癌等p27表达下降。（2）转折关卡抑癌基因突变：

ATM,ATR,Chk1,Ch