《细胞的增殖和调控》课件

MathematicalBiosciencesInstitute(OhioStateUniv),2October2003Chapter11

Cellcycle1精选课件pptMathematicalBiosciencesInsti1introductionofthecellcycle2精选课件ppt1introductionofthecellcy由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，叫细胞周期。分为4个期：–G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙时间。–S期(synthesisphase)，指DNA复制的时期。–G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。–M期又称D期(mitosisordivision)，细胞分裂开始到结束。3精选课件ppt由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，叫细胞周期。4精选课件ppt4精选课件ppt2001NobelPrizeLelandH.Hartwell1970s“Checkpoint”Yeastgenetics~100CDCgenesStartgeneTimHunt1980sCyclinsSeaUrchinsPaulM.Nurse1970sCDKsyeast5精选课件ppt2001NobelPrizeLelandH.Hart2MPF(Mphase–promotingfactor),Cyclin,CDK

2.1MPFfound2.2MPFcomponentsCyclin(B)CDK(cyclindependentkinase)6精选课件ppt2MPF(Mphase–promotingfacto1970sRao和Johnson发现与M期细胞(Hela)融合的间期细胞染色体发生凝缩，称为早熟凝集染色体(prematurelycondensedchromosome，PCC)。–G1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。•甚至不同类的M期细胞也可诱导PCC产生，说明M期细胞具有促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(maturationpromotingfactor，MPF)。7精选课件ppt1970sRao和Johnson发现与M期细胞(Hela)G1phasefusewithMphase2.1MPFfound8精选课件pptG1phasefusewithMphase2.1s

phasefusewithMphase9精选课件pptsphasefusewithMphase9精选课件G2phasefusewithMphase10精选课件pptG2phasefusewithMphase10精选MPFManfredLohkaandJimMaller(UCHSC) -usedcellfreeassaytopurifyMPF -testedvariouscytosolicfractionsforMPFactivityMPFisa2subunitproteinkinase -32kDaand45kDa11精选课件pptMPFManfredLohkaandJimMalleMPFCdk12精选课件pptMPFCdk12精选课件pptHistoryofMPFPCCM-phaseTriggerMPFP32andP45,kinase非洲爪蟾(1988)Cdcgenefoundin

yeastP34cdc2triggerG2/MP34cdc2bindwithP56cdc13active

Cyclinfoundinurchin,keyfactorForM-phase(1983)

MPFincludeCdkandcyclinp32=P34cdc2=CDKP45=P56cdc13=cyclinB13精选课件pptHistoryofMPFPCCM-phaseTrig2.2Cyclin1983firstfoundG1-phase:cyclinC,cyclinD,cyclinECln1,Cln2,Cln3(Yeast)M-phase:cyclinA,cyclinB,Comparativelystable14精选课件ppt2.2Cyclin1983firstfound14精A2DestroyboxCyclinboxB1PEST,G1cyclinrenewalCDifferentCyclinexpressedindifferentcellcyclephaseBindwithDifferentCDK,regulateCDKkinaseactivity特点：在细胞周期中呈周期性变化。含有一段约100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。15精选课件pptA2DestroyboxCyclinboxB1PEST16精选课件ppt16精选课件pptRegulationofmitoticcyclinlevelsincyclingcells.

17精选课件pptRegulationofmitoticcyclinlMPFregulationwaselucidatedbyTimHunt’sdiscoveryofCyclins18精选课件pptMPFregulationwaselucidatedPSTAIREantibodyBindsALLCDK’s2.3CDK

CyclindependkinaseCDKICDKkinasedomainCdk1=cdc2Cdk3cdk819精选课件pptPSTAIREantibody2.3CDKCDKICD20精选课件ppt20精选课件ppt细胞周期控制21精选课件ppt细胞周期控制21精选课件ppt细胞周期检验点（checkpoint）

组成：感受器、信号传导通路、效应器。•主要检验点：–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(restrictionpoint)。–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。六、细胞周期检验点（checkpoint）22精选课件ppt细胞周期检验点（checkpoint）

组成：感受器、信号3.1TheG1/SCheckpoint环境因素生长因子内部因素DNA损伤23精选课件ppt3.1TheG1/SCheckpoint环境因素23G1cyclinD(D1,D2,D3),E,AG1CDK,CDK2,4,6cyclinD+CDK4,6cyclinE,A+CDK2cyclinD(D1,D2,D3)iskeyfactorforG1/ScyclinEiskeyfactorforstartups-phaseG1周期蛋白通过泛素结合PEST降解24精选课件pptG1cyclinD(D1,D2,D3),E,A24精选课Oringinrecognitioncomplex,复制起始复合物Orc1-6DNAreplication-licensingfactortheoryMinichromosomemaintenanceprotein,Mcm2-725精选课件pptOringinrecognitioncomplex,复3.2S/G2/M阻止DNA未完全复制时启动M期只有DNA复制正确完成，方可启动未复制完成的DNA会释放一些信号。导致细胞周期运转受阻

CDC25活性低但Wee1活性高，MPF不能活化 26精选课件ppt3.2S/G2/M阻止DNA未完全复制时启动M期26精选MPFinactivate27精选课件pptMPFinactivate27精选课件ppt3.3M-phaseregulationMPFactivateMphasecheckpoint28精选课件ppt3.3M-phaseregulationMPFactiMPF&theG2CheckpointMPF-pushescellpastG2checkpoint29精选课件pptMPF&theG2CheckpointMPF-puThr161Tyr14,15P30精选课件pptThr161Tyr14,15P30精选课件pptMPF活化M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的积累。•结合cyclinB的CDK1被Wee1将Thr14和Tyr15磷酸化而不具有活性，使CDK/cyclin不断积累。•在M期，Wee1的活性下降，CDC25使CDK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(CDKactivatingkinaseCAK)的作用下完成的。31精选课件pptMPF活化M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的积累。3Tyr15Inhibitory:AddedbyWee1RemovedbyCdc25Thr160Activating:CDKaddsafterCyclinbinding32精选课件pptTyr15Thr16032精选课件pptcyclinB+CDKinactiveWee1/mik1andCDKKinaseActiveCDK14,15amicacidInactivepre-MPFCDK160+p,14.15-pCdc25cWee1/mik1CDKKinase33精选课件pptcyclinB+CDKinactiveWee1/mik1MPFinducesmultiplenuclearandcytoplasmicchangesattheonsetofMphase,bothbyactivatingotherproteinkinasesandbyphosphorylatingproteinssuchascondensinsandthenuclearlamins.34精选课件pptMPFinducesmultiplenuclearaG1SG2MG1G1SG2MG135精选课件pptG1SG2MG1G1SG2MG135精选课件ppt◆Mphasecheckpoint:●检验染色体是否连接到纺锤体上36精选课件ppt◆Mphasecheckpoint:36精选课件pp后期促进复合物APC与M期调控APC:AnaphasePromotingComplexM期向后期转换依赖严格调控APC1-8APC调控CyclinB和其他蛋白泛素化降解纺崔体装配检验点控制APC活性37精选课件ppt后期促进复合物APC与M期调控APC:AnaphaseMad2Cdc2038精选课件pptMad2Cdc2038精选课件ppt周期蛋白降解39精选课件ppt周期蛋白降解39精选课件ppt瑞典皇家科学院6日宣布，将2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。其实他们的成果就是发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理死亡之吻40精选课件ppt瑞典皇家科学院6日宣布，将2004年诺贝尔化学奖授予以色列科ProteindegradationNeednotenergy,onlyneedenzymeNeedenergy,certaintime,certainpositionandcertaindirectionproteindegradation41精选课件pptProteindegradationNeednote一种被称为泛素的多肽在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要角色。这种多肽由76个氨基酸组成，它最初是从小牛的胰脏中分离出来的。它就像标签一样，被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞内的“垃圾处理厂”，在那里被降解。42精选课件ppt一种被称为泛素的多肽在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要角43精选课件ppt43精选课件pptPolyubiquitinationofmitoticcyclins44精选课件pptPolyubiquitinationofmitotic原来细胞中存在着E1、E2和E3三种酶，它们各有分工。E1负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运送到E2上，E2负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。但E2并不认识指定的蛋白质，这就需要E3帮助。E3具有辨认指定蛋白质的功能。当E2携带着泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白质时，E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑了一批泛素分子。45精选课件ppt原来细胞中存在着E1、E2和E3三种酶，它们各有分工。E1负HighEnergyThioesterBond,canbetransferredfromE1toE2,E3,orsubstrateUbiquitinisTransferredviaThioesterBonds46精选课件pptHighEnergyThioesterBond,UbiMitoticCyclinsareDestroyedbyUbiquitin-DependentProteolysisproteosome47精选课件pptMitoticCyclinsareDestroyedSummary48精选课件pptSummary48精选课件ppt4ModelofcellcycleYeastSizeandMorphologyThroughtheCellCycleThestagesofmitosisandcytokinesisinananimalcell.

49精选课件ppt4ModelofcellcycleYeastSiBuddingyeast50精选课件pptBuddingyeast50精选课件pptThestagesofmitosisandcytokinesisinananimalcell.

51精选课件pptThestagesofmitosisandcyto5cellcyclecheckmethods细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关。通常G1期持续时间差异较大，M期最短约0.5～4.5小时。•标记有丝分裂百分率法（percentagelabeledmitoses，PLM）：对测定细胞进行脉冲标记、定时取材、利用放射自显影技术显示标记细胞，通过统计标记有丝分裂细胞百分数的办法