第七章細(xì)胞周期與腫瘤08113

1、1第七章第七章 細(xì)胞周期與腫瘤細(xì)胞周期與腫瘤 (cell cycle and cancer)2n細(xì)胞周期細(xì)胞周期(cell cycle) 是細(xì)胞生命活動的基本過程是細(xì)胞生命活動的基本過程, 指從細(xì)胞分裂結(jié)束開始指從細(xì)胞分裂結(jié)束開始, 到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止的過程。為止的過程。ndna 合成和細(xì)胞分裂是細(xì)胞周期兩個(gè)主要事件。合成和細(xì)胞分裂是細(xì)胞周期兩個(gè)主要事件。n在這一過程中在這一過程中, 細(xì)胞的遺傳物質(zhì)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)(dna)經(jīng)過復(fù)制平經(jīng)過復(fù)制平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。3細(xì)胞周期時(shí)相細(xì)胞周期時(shí)相n間期間期 interphase: g1, s, g2n有

2、絲分裂期有絲分裂期 mitosis: n前期前期prophasen中期中期metaphasen后期后期anaphasen末期末期telophase45細(xì)胞有絲分裂過程細(xì)胞有絲分裂過程6n目前從流行病學(xué)、病因?qū)W、遺傳學(xué)多方面對腫瘤目前從流行病學(xué)、病因?qū)W、遺傳學(xué)多方面對腫瘤進(jìn)行了深入研究，認(rèn)識到腫瘤是多因素作用、多進(jìn)行了深入研究，認(rèn)識到腫瘤是多因素作用、多基因異常、多階段演進(jìn)所形成的?；虍惓?、多階段演進(jìn)所形成的。n但是腫瘤的惡性增生從生物學(xué)角度看，主要表現(xiàn)但是腫瘤的惡性增生從生物學(xué)角度看，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是腫瘤細(xì)胞的永生化（凋亡障在兩個(gè)方面：一是腫瘤細(xì)胞的永生化（凋亡障礙）；二是腫瘤細(xì)胞的

3、增殖失控，這兩方面均已礙）；二是腫瘤細(xì)胞的增殖失控，這兩方面均已成為腫瘤發(fā)生發(fā)展研究的熱點(diǎn)。成為腫瘤發(fā)生發(fā)展研究的熱點(diǎn)。7n腫瘤是一類腫瘤是一類細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制破壞細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制破壞的疾病的疾病, 對細(xì)對細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制和腫瘤細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制改變的胞周期調(diào)控機(jī)制和腫瘤細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制改變的重大發(fā)現(xiàn)重大發(fā)現(xiàn), 對認(rèn)識腫瘤發(fā)生和演進(jìn)、臨床診斷與對認(rèn)識腫瘤發(fā)生和演進(jìn)、臨床診斷與治療有十分重要的意義。治療有十分重要的意義。n這一認(rèn)識驅(qū)動著科學(xué)家們在這一認(rèn)識驅(qū)動著科學(xué)家們在20世紀(jì)最后世紀(jì)最后20年，圍年，圍繞細(xì)胞周期進(jìn)行了卓有成效和研究。繞細(xì)胞周期進(jìn)行了卓有成效和研究。8歷史回顧歷史回顧9 1665

4、年年 robert hooke發(fā)現(xiàn)細(xì)胞發(fā)現(xiàn)細(xì)胞, 并稱之為小房并稱之為小房(cell) 1858年年 rudolf virchow 建立細(xì)胞理論建立細(xì)胞理論 1882年年 觀察到在細(xì)胞生長過程存在兩種形式：觀察到在細(xì)胞生長過程存在兩種形式： 有絲分裂期有絲分裂期（染色體）和間期（染色質(zhì)）（染色體）和間期（染色質(zhì)） 1951年年 howard和和pelc發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂周期（發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂周期（cell divide cycle） 1971年年 yoshio masui 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)mpf 20世紀(jì)世紀(jì)70-80年代年代 leland hartwell, paul nurse和和 tim hunt發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)

5、cdk和和cyclin10n1971年年 yoshio masui發(fā)現(xiàn)，非洲爪蟾卵的有絲分發(fā)現(xiàn)，非洲爪蟾卵的有絲分裂和減數(shù)分裂被一種物質(zhì)所啟動，他將這種物質(zhì)裂和減數(shù)分裂被一種物質(zhì)所啟動，他將這種物質(zhì)稱為成熟促進(jìn)因子稱為成熟促進(jìn)因子(maturation promoting factor, mpf)。n1975年年leland hartwell在芽殖酵母中、在芽殖酵母中、paul nurse在裂殖酵母中分別發(fā)現(xiàn)了編碼酵母在裂殖酵母中分別發(fā)現(xiàn)了編碼酵母mpf的的基因基因-細(xì)胞分裂周期基因細(xì)胞分裂周期基因(cell divide cycle, cdc), 并編以序號并編以序號(如如cdc2 、cdc

6、28)。n1983年，年，tim hunt發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)mpf由兩個(gè)基因編碼的蛋白質(zhì)共由兩個(gè)基因編碼的蛋白質(zhì)共同組成：同組成：n一個(gè)為一個(gè)為56kd的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞周期中呈時(shí)相性起伏，稱的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞周期中呈時(shí)相性起伏，稱為細(xì)胞周期素（為細(xì)胞周期素（cyclin）n一個(gè)為一個(gè)為34kd蛋白質(zhì)，具有蛋白激酶功能，因其在裂殖酵蛋白質(zhì)，具有蛋白激酶功能，因其在裂殖酵母為母為cdc2編碼，芽殖酵母為編碼，芽殖酵母為cdc28編碼，故稱為編碼，故稱為p34cdc2/28, 又因?yàn)榕c又因?yàn)榕ccyclin結(jié)合的結(jié)合的p34cdc2/28才有活才有活性，又稱為細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶性，又稱為細(xì)胞周期素依賴性蛋白

7、激酶(cyclin-dependent kinase, cdk)。n one of key regulators of the cell cycle, cdk (cyclin dependent kinase), controls the cell cycle via the phosphorylation of other proteins. n additional proteins (termed cyclins) are formed and degraded during each cell cycle. the levels of these proteins vary up an

8、d down during the cell cycle. nthe cyclins bind to the cdk molecules and regulate the activity of cdk activity by selecting the cell proteins to be phosphorylated. n these findings led to important insights into how normal and cancer cells develop.142001年，年，leland hartwell，paul nurse和和 tim hunt因成功揭因

9、成功揭示細(xì)胞周期分子機(jī)制而共同獲得第示細(xì)胞周期分子機(jī)制而共同獲得第100屆諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)屆諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這標(biāo)志著細(xì)胞周期的研究已獲得全世界的認(rèn)同，為細(xì)胞周獎(jiǎng)。這標(biāo)志著細(xì)胞周期的研究已獲得全世界的認(rèn)同，為細(xì)胞周期與腫瘤的研究奠定了基礎(chǔ)。期與腫瘤的研究奠定了基礎(chǔ)。15第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞周期機(jī)制的核心細(xì)胞周期機(jī)制的核心-cdk調(diào)控機(jī)制調(diào)控機(jī)制16n在進(jìn)化過程中在進(jìn)化過程中, 細(xì)胞發(fā)展并建立了一系列的調(diào)控機(jī)細(xì)胞發(fā)展并建立了一系列的調(diào)控機(jī)制制, 以確保細(xì)胞周期嚴(yán)格有序地交替和各時(shí)相依次以確保細(xì)胞周期嚴(yán)格有序地交替和各時(shí)相依次有序變更。有序變更。n與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的分子主要有與細(xì)胞周期調(diào)控有

10、關(guān)的分子主要有3 大類大類:n細(xì)胞周期素細(xì)胞周期素 (cyclin) n細(xì)胞周期素依賴性激酶細(xì)胞周期素依賴性激酶(cyclin-dependent kinase ,cdk) n細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制物細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制物 (cyclin-dependent kinase inhibitor ,cki) , 17cdk調(diào)控機(jī)制調(diào)控機(jī)制n細(xì)胞周期事件受控于精密的細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制。細(xì)胞周期事件受控于精密的細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制。n細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的核心是一組細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的核心是一組(ser/thr)蛋白激酶，它們蛋白激酶，它們各自在細(xì)胞周期內(nèi)特定的時(shí)間激活，通過對相應(yīng)底物的磷各自在細(xì)胞周期內(nèi)特

11、定的時(shí)間激活，通過對相應(yīng)底物的磷酸化，驅(qū)使細(xì)胞完成細(xì)胞周期。酸化，驅(qū)使細(xì)胞完成細(xì)胞周期。n這些蛋白激酶的細(xì)胞周期特異性或時(shí)相性激活，依賴于一這些蛋白激酶的細(xì)胞周期特異性或時(shí)相性激活，依賴于一類細(xì)胞周期特異性或時(shí)相性表達(dá)、累積與分解的蛋白質(zhì)。類細(xì)胞周期特異性或時(shí)相性表達(dá)、累積與分解的蛋白質(zhì)。18n細(xì)胞周期內(nèi)特異性、時(shí)相性表達(dá)的蛋白質(zhì)稱為細(xì)胞細(xì)胞周期內(nèi)特異性、時(shí)相性表達(dá)的蛋白質(zhì)稱為細(xì)胞周期素周期素cyclin。 n依賴依賴cyclin的調(diào)控細(xì)胞周期的蛋白激酶稱為細(xì)胞周的調(diào)控細(xì)胞周期的蛋白激酶稱為細(xì)胞周期素依賴性激酶期素依賴性激酶 cyclin-dependent kinase, cdk。19 cd

12、ks 在整個(gè)細(xì)胞周期中的含量是平穩(wěn)的在整個(gè)細(xì)胞周期中的含量是平穩(wěn)的, 但在細(xì)但在細(xì)胞周期不同時(shí)相中胞周期不同時(shí)相中, 不同的不同的cyclins 的集聚與相應(yīng)的集聚與相應(yīng)cdks 結(jié)合并被激活。結(jié)合并被激活。 cdk 激活的底物主要有激活的底物主要有prb、e2f、p107等等, 具具有促進(jìn)細(xì)胞周期時(shí)相轉(zhuǎn)變、啟動有促進(jìn)細(xì)胞周期時(shí)相轉(zhuǎn)變、啟動dna 合成、運(yùn)行合成、運(yùn)行細(xì)胞分裂、推進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行的重要功能。細(xì)胞分裂、推進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行的重要功能。 人類細(xì)胞主要的人類細(xì)胞主要的cdk有有: cdk1(cdc2), cdk2 , cdk4, cdk6。20ncdk 是細(xì)胞周期調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心是細(xì)胞周期調(diào)

13、控網(wǎng)絡(luò)的核心ncyclin 對對cdk 具有正性調(diào)控作用具有正性調(diào)控作用ncki 對對cdk 具有負(fù)性調(diào)控作用具有負(fù)性調(diào)控作用ncdk、 cyclin和和cki共同構(gòu)成了細(xì)胞周期調(diào)控共同構(gòu)成了細(xì)胞周期調(diào)控的分子基礎(chǔ)。的分子基礎(chǔ)。21ncdks活性受以下幾種機(jī)制的調(diào)控：活性受以下幾種機(jī)制的調(diào)控：ncyclins的時(shí)相性表達(dá)與降解的時(shí)相性表達(dá)與降解ncdk激活性蛋白激酶激活性蛋白激酶(cdk activating kinase, cak) 對對cdk thr 160/161磷酸化磷酸化nweel/cdc25對對thr14/tyr15磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化ncdk抑制物抑制物(cki)對對

14、cdk的抑制的抑制 22一、一、cyclins的時(shí)相性表達(dá)與降解的時(shí)相性表達(dá)與降解 cyclins 的表達(dá)具有典型的周期性和時(shí)相特異性的表達(dá)具有典型的周期性和時(shí)相特異性 細(xì)胞內(nèi)外各種信號傳導(dǎo)途徑激活轉(zhuǎn)錄因子細(xì)胞內(nèi)外各種信號傳導(dǎo)途徑激活轉(zhuǎn)錄因子, 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄因子與靶基因的作用通過影響因子與靶基因的作用通過影響cyclins 的細(xì)胞水的細(xì)胞水平作用于相應(yīng)的平作用于相應(yīng)的cdk, 對細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)控。對細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)控。23n起初人們定義起初人們定義cyclin時(shí)，是根據(jù)其蛋白質(zhì)水平在細(xì)胞周期時(shí)，是根據(jù)其蛋白質(zhì)水平在細(xì)胞周期內(nèi)呈時(shí)相性起伏的特征?，F(xiàn)在看來，正確的定義，應(yīng)根據(jù)內(nèi)呈時(shí)相性起伏的特征。現(xiàn)在看

15、來，正確的定義，應(yīng)根據(jù)該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上是否存在能與該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上是否存在能與cdk催化亞單位結(jié)合、激活催化亞單位結(jié)合、激活的特異性區(qū)域。的特異性區(qū)域。n所有的所有的cyclin蛋白分子結(jié)構(gòu)上，都有一個(gè)由蛋白分子結(jié)構(gòu)上，都有一個(gè)由100多個(gè)氨基多個(gè)氨基酸組成的相對保守的區(qū)域，人們稱為細(xì)胞周期盒。酸組成的相對保守的區(qū)域，人們稱為細(xì)胞周期盒。cyclin box的主要功能是與的主要功能是與cdk結(jié)合并激活之，如果該區(qū)域突變，結(jié)合并激活之，如果該區(qū)域突變，cyclin與與cdk的結(jié)合能力和激活功能同時(shí)喪失。的結(jié)合能力和激活功能同時(shí)喪失。 24100aa組成組成cyclin boxcyclin combi

16、ne催化亞基催化亞基 所有所有cyclin蛋白分子結(jié)構(gòu)上都有一段與蛋白分子結(jié)構(gòu)上都有一段與cdk結(jié)合并使之結(jié)合并使之激活的保守區(qū)，稱為細(xì)胞周期素盒激活的保守區(qū)，稱為細(xì)胞周期素盒(cyclin box)。 25n人類細(xì)胞主要的人類細(xì)胞主要的cyclin有有: ncyclin b1ncyclin ancyclin encyclin d1, d2和和 d3 26 cyclind 是細(xì)胞周期運(yùn)行的起始因子是細(xì)胞周期運(yùn)行的起始因子, 又是生長又是生長因子的感受器。處于因子的感受器。處于g0 期的細(xì)胞在期的細(xì)胞在gf和和gfr的的作用下作用下, 通過通過ras蛋白蛋白mapk信號傳導(dǎo)通路使信號傳導(dǎo)通路使c

17、yclind 在在g1 早期表達(dá)增加。早期表達(dá)增加。27 cycline表達(dá)始于表達(dá)始于g1 中期中期, 峰值位于峰值位于g1/ s 交界交界處處, cycline 的合成受的合成受e2f 和和myc 共同激活共同激活,當(dāng)當(dāng)cyclind 與與cdk4/ cdk6 結(jié)合后結(jié)合后, 使使rb 蛋白磷蛋白磷酸化酸化, 釋放轉(zhuǎn)錄因子釋放轉(zhuǎn)錄因子e2f, 誘導(dǎo)誘導(dǎo)cycline 和和cdk2 的表達(dá)，細(xì)胞越過的表達(dá)，細(xì)胞越過g1/ s 轉(zhuǎn)折點(diǎn)。轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入s 期期, cycline 水平急劇下降水平急劇下降, cdk2 與與cyclin a 結(jié)合結(jié)合,在下一個(gè)時(shí)相發(fā)揮生物學(xué)功能。在下

18、一個(gè)時(shí)相發(fā)揮生物學(xué)功能。28 各種各種cyclin 含量在細(xì)胞周期呈周期性變化含量在細(xì)胞周期呈周期性變化, 與與cdk 結(jié)合形成復(fù)合物并激活其活性結(jié)合形成復(fù)合物并激活其活性, 對細(xì)胞內(nèi)對細(xì)胞內(nèi)特定底物進(jìn)行磷酸化后特定底物進(jìn)行磷酸化后, 通過泛素依賴性的蛋白通過泛素依賴性的蛋白酶水解途徑降解失活。酶水解途徑降解失活。29cyclins的時(shí)相性起伏的時(shí)相性起伏deabcyclin的功能調(diào)控主要依靠其蛋白質(zhì)水平的細(xì)胞周的功能調(diào)控主要依靠其蛋白質(zhì)水平的細(xì)胞周期特異性起伏。期特異性起伏。30cyclins通過泛素通過泛素-蛋白酶體途徑降解蛋白酶體途徑降解 n人類細(xì)胞的人類細(xì)胞的cdk只和特定的只和特定的

19、cyclin結(jié)合結(jié)合ncdk4/6與與cyclin d（1, 2, 3）結(jié)合）結(jié)合- g1期運(yùn)行期運(yùn)行ncdk2與與cyclin e結(jié)合結(jié)合- s期啟動期啟動ncdk2與與cyclin a結(jié)合結(jié)合- g2期啟動和進(jìn)行期啟動和進(jìn)行ncdk1與與cyclin b1結(jié)合結(jié)合- m期啟動和進(jìn)行期啟動和進(jìn)行32g1sg2m prophasemetaphaseanaphasetelophasecyclin dcdk4/6cyclin bcdk1cyclin acdk2cyclin ecdk2cyclins/cdks in the different phases of cell cycle33 cdk的的

20、thr 161/ 160磷酸化可促進(jìn)磷酸化可促進(jìn)cdk-cyclin的結(jié)合。的結(jié)合。 對對thr 160/161磷酸化的蛋白激酶是磷酸化的蛋白激酶是cak。 cak的兩個(gè)重要亞單位是的兩個(gè)重要亞單位是cdk7和和cyclinh.二、二、cak對對cdk thr 160/161磷酸化磷酸化34cakcdk的激活機(jī)制的激活機(jī)制cdk thr 160/161磷酸化磷酸化 cdk/cyclin cell cycle35三、三、weel/cdc25對對cdkthr14/tyr15磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化 cdk的激活和失活還與的激活和失活還與 thr14 /tyr15 的磷酸化和的磷酸化和去磷酸

21、化有關(guān)。去磷酸化有關(guān)。 thr14/tyr15的去磷酸化導(dǎo)致的去磷酸化導(dǎo)致cdk的激活的激活 使使cdk上上thr14/tyr15磷酸化的蛋白激酶是磷酸化的蛋白激酶是weel, 使其去磷酸化的磷酸酶是使其去磷酸化的磷酸酶是cdc25。 cdk啟動啟動cell cyclecdk激活激活cyclin與與cdk結(jié)合結(jié)合cak對對cdk thr 160/161的磷酸化的磷酸化cell cyclecdc25 對對cdkthr14/tyr15去磷酸化去磷酸化37 四、四、cki對對cdk的抑制的抑制 cki有兩大類蛋白組成有兩大類蛋白組成 ink4家族：家族：p16ink4a、p15ink4b、p18in

22、k4c和和p19ink4d，抑制，抑制cdk4、cdk6。 cip/kip家族：家族：p21cipl、p27kip1和和p57kip1，抑，抑制制cdk2、cdk4、cdk6等。等。38 大部分大部分cki識別識別cdk-cyclin復(fù)合物復(fù)合物 p16 ink4a是與是與cdk4單體單體結(jié)合結(jié)合阻斷阻斷cdk4與與cyclin的結(jié)合。的結(jié)合。39第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞周期調(diào)控的兩大機(jī)制細(xì)胞周期調(diào)控的兩大機(jī)制一細(xì)胞周期的驅(qū)動機(jī)制一細(xì)胞周期的驅(qū)動機(jī)制二細(xì)胞周期的監(jiān)控機(jī)制二細(xì)胞周期的監(jiān)控機(jī)制40一細(xì)胞周期的驅(qū)動機(jī)制一細(xì)胞周期的驅(qū)動機(jī)制 細(xì)胞周期能否啟動進(jìn)行細(xì)胞增殖，主要的細(xì)胞周期能否啟動進(jìn)行細(xì)胞增殖，

23、主要的調(diào)控調(diào)控點(diǎn)點(diǎn)在在g1期晚期期晚期 -“限制點(diǎn)限制點(diǎn)”（restriction point, r)，它決定細(xì)胞是否通過，它決定細(xì)胞是否通過g1期，進(jìn)入期，進(jìn)入s期期.41 人類細(xì)胞是否能夠通過人類細(xì)胞是否能夠通過r點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)入細(xì)胞周期，主要進(jìn)入細(xì)胞周期，主要受生長因子調(diào)控。受生長因子調(diào)控。 只要有相應(yīng)的生長因子，細(xì)胞就能通過了只要有相應(yīng)的生長因子，細(xì)胞就能通過了r點(diǎn)點(diǎn), 依次完成依次完成g1、s、g2、m期。期。 如果如果g1期缺乏生長因子，細(xì)胞周期運(yùn)行將停止期缺乏生長因子，細(xì)胞周期運(yùn)行將停止在在r點(diǎn)點(diǎn)，細(xì)胞進(jìn)入，細(xì)胞進(jìn)入g0期。期。42 生長因子通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，啟動多種基因生長因子通過

24、多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，啟動多種基因轉(zhuǎn)錄，驅(qū)使細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，進(jìn)行生長分裂。轉(zhuǎn)錄，驅(qū)使細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，進(jìn)行生長分裂。 根據(jù)基因轉(zhuǎn)錄后根據(jù)基因轉(zhuǎn)錄后mrna出現(xiàn)的時(shí)間，這些基因可出現(xiàn)的時(shí)間，這些基因可分為早期應(yīng)答基因和延遲應(yīng)答基因二類。分為早期應(yīng)答基因和延遲應(yīng)答基因二類。43細(xì)胞周期的驅(qū)動機(jī)制細(xì)胞周期的驅(qū)動機(jī)制生長因子生長因子早期應(yīng)答基因早期應(yīng)答基因(jun,fos,myc)延遲應(yīng)答基因延遲應(yīng)答基因cyclind-cdk4/6cycline-cdk2r點(diǎn)點(diǎn)(rb)44 聯(lián)結(jié)信號傳導(dǎo)與細(xì)胞周期機(jī)制聯(lián)結(jié)信號傳導(dǎo)與細(xì)胞周期機(jī)制有兩條途徑：有兩條途徑： 通過通過cyclind-cdk4/6 通過通過cyc

25、line-cdk2 生長信號（生長信號（gf）：通過早期應(yīng)答基因傳遞到細(xì)：通過早期應(yīng)答基因傳遞到細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制時(shí)胞周期調(diào)控機(jī)制時(shí), 首先是首先是cyclind的表達(dá)增加的表達(dá)增加,與與cdk4/6形成復(fù)合物，使細(xì)胞周期運(yùn)行。形成復(fù)合物，使細(xì)胞周期運(yùn)行。 抑制信號（抑制信號（tgf-）：促進(jìn)：促進(jìn)cki表達(dá)增加表達(dá)增加, 抑制抑制cyclind -cdk4/6復(fù)合物的功能，使細(xì)胞阻滯復(fù)合物的功能，使細(xì)胞阻滯在在g1期。期。46二細(xì)胞周期的監(jiān)控機(jī)制二細(xì)胞周期的監(jiān)控機(jī)制n細(xì)胞周期通過細(xì)胞內(nèi)固有的監(jiān)控機(jī)制細(xì)胞周期通過細(xì)胞內(nèi)固有的監(jiān)控機(jī)制 - 檢測點(diǎn)檢測點(diǎn)（check point）以保證細(xì)胞復(fù)制的忠實(shí)

26、性。）以保證細(xì)胞復(fù)制的忠實(shí)性。n檢測點(diǎn)分類檢測點(diǎn)分類ndna損傷檢測點(diǎn)損傷檢測點(diǎn)n時(shí)相次序檢測點(diǎn)時(shí)相次序檢測點(diǎn)n檢測點(diǎn)功能檢測點(diǎn)功能n探測探測制動制動修復(fù)修復(fù)決定（死亡或分化）決定（死亡或分化）47（一）（一） dna損傷檢測點(diǎn)損傷檢測點(diǎn)np53 pathway (主要為主要為g1期檢測點(diǎn)期檢測點(diǎn))ncdc25 pathway (主要為主要為g2期檢測點(diǎn)期檢測點(diǎn))dna損傷損傷p53蛋白表達(dá)，積累蛋白表達(dá)，積累p21cip1抑制抑制cycline-cdk2細(xì)胞不能進(jìn)入細(xì)胞不能進(jìn)入s 期期, g1-s 期阻滯期阻滯p53 pathwaygadd45抑制抑制cyclinb - cdk1g2-m期阻

27、滯期阻滯dna損傷信號損傷信號激活激活dna損傷感應(yīng)激酶損傷感應(yīng)激酶 hatm/hatr激活激活chk1激酶激酶cdc25上上ser216磷酸化，磷酸化，cdc25失活失活cdk1失活（失活（thr14不能去磷酸化）不能去磷酸化）g2期阻滯期阻滯cdc25 pathway50 dna損傷檢測點(diǎn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是一個(gè)高度保守的信號感損傷檢測點(diǎn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是一個(gè)高度保守的信號感應(yīng)過程，整個(gè)途徑大致可以分為損傷感應(yīng)、信號傳遞及應(yīng)過程，整個(gè)途徑大致可以分為損傷感應(yīng)、信號傳遞及信號效應(yīng)信號效應(yīng)3個(gè)組成部分。個(gè)組成部分。 其中，其中，3-磷脂酰肌醇激酶家族類成員磷脂酰肌醇激酶家族類成員atm(ataxia-t

28、elangiectasia mutated)和和atr(ataxia-telangiectasia and rad3-related)是重要的是重要的dna損傷感應(yīng)激酶，其活損傷感應(yīng)激酶，其活性增加構(gòu)成整個(gè)途徑活化的第一步。它們通過激活下游性增加構(gòu)成整個(gè)途徑活化的第一步。它們通過激活下游的效應(yīng)激酶的效應(yīng)激酶chk2/chk1（ checkpoint kinase ）, 通過通過協(xié)同作用許多其他調(diào)控細(xì)胞周期、協(xié)同作用許多其他調(diào)控細(xì)胞周期、dna復(fù)制、復(fù)制、dna損傷損傷修復(fù)及細(xì)胞凋亡等過程的蛋白質(zhì)因子來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞對修復(fù)及細(xì)胞凋亡等過程的蛋白質(zhì)因子來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞對dna損傷的高度協(xié)調(diào)反應(yīng)。損傷的高度協(xié)調(diào)

29、反應(yīng)。51（二）時(shí)相次序檢測點(diǎn)（二）時(shí)相次序檢測點(diǎn)n時(shí)相次序檢測點(diǎn)主要起保護(hù)時(shí)相次序檢測點(diǎn)主要起保護(hù)dna復(fù)制和染色復(fù)制和染色體分配的輪流完成的作用。體分配的輪流完成的作用。n包括兩個(gè)調(diào)控過程包括兩個(gè)調(diào)控過程ns期啟動的調(diào)控期啟動的調(diào)控n有絲分裂后期調(diào)控有絲分裂后期調(diào)控 52 1. s期啟動（期啟動（dna復(fù)制）的調(diào)控復(fù)制）的調(diào)控 第一步第一步pre-rc組裝組裝 第二步第二步s期期cdk/ddk的激活，激活后的的激活，激活后的s期期cdk又抑制又抑制pre-rc的再組裝。的再組裝。時(shí)相調(diào)控過程的兩步制約時(shí)相調(diào)控過程的兩步制約53s期啟動的調(diào)控期啟動的調(diào)控 cdk2+cyclineorc cd

30、c6p pre-rc組裝組裝dna復(fù)制啟動復(fù)制啟動mcm ddk+ dbf4 g1期期晚晚g1期期s期期pre-rc:復(fù)制前復(fù)合物（復(fù)制前復(fù)合物（pre-replication complex,pre-rc）orc: 起始點(diǎn)識別復(fù)合物（起始點(diǎn)識別復(fù)合物（origin recognition complex）ddk:dbf4依賴性蛋白激酶（依賴性蛋白激酶（dbf4-dependent kinase）54 真核生物中，為保證遺傳物質(zhì)精確傳遞到子代，一個(gè)細(xì)胞真核生物中，為保證遺傳物質(zhì)精確傳遞到子代，一個(gè)細(xì)胞周期中周期中 dna 只能復(fù)制一次。只能復(fù)制一次。 dna 獲得復(fù)制的能力是通過各種相關(guān)調(diào)控蛋

31、白與獲得復(fù)制的能力是通過各種相關(guān)調(diào)控蛋白與dna 復(fù)復(fù)制起始點(diǎn)順序性結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的，主要包括制起始點(diǎn)順序性結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的，主要包括orcs、cdc6、cdt1 和和mcm2-7 等。等。 g1/s 交界處，交界處，pre-rc 在至少兩種激酶在至少兩種激酶(cdk 和和cdc7/dbf4)作用下形成起始前復(fù)合體作用下形成起始前復(fù)合體 ( pre-initiation complex，pre-ic)， pre-ic 進(jìn)而觸發(fā)進(jìn)而觸發(fā)dna 復(fù)制的啟動。復(fù)制的啟動。55n2. 有絲分裂后期調(diào)控：有絲分裂后期調(diào)控：n第一步第一步cdk1激活激活姐妹染色體排列于兩極姐妹染色體排列于兩極的紡錘體之間；的紡錘

32、體之間；n第二步第二步apc激活激活姐妹染色體分離和姐妹染色體分離和m期期cyclin降解降解時(shí)相調(diào)控過程的兩步制約時(shí)相調(diào)控過程的兩步制約56細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制小結(jié)細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制小結(jié)n細(xì)胞周期由一系列瀑布式的細(xì)胞周期由一系列瀑布式的cdks激活所驅(qū)動激活所驅(qū)動ncdks的激活受控于四大機(jī)制的激活受控于四大機(jī)制 (cyclin, cak, weel/cdc25, ckis)ncdks激活執(zhí)行細(xì)胞周期的兩大生物學(xué)功能激活執(zhí)行細(xì)胞周期的兩大生物學(xué)功能: 復(fù)復(fù)制和分裂制和分裂57第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞周期的界面機(jī)制細(xì)胞周期的界面機(jī)制58 當(dāng)靜止期細(xì)胞將正負(fù)生長信號整合后，啟動進(jìn)當(dāng)靜止期細(xì)胞將正負(fù)生長信號整

33、合后，啟動進(jìn)入細(xì)胞周期，經(jīng)過各種檢測點(diǎn)，將面臨三種主入細(xì)胞周期，經(jīng)過各種檢測點(diǎn)，將面臨三種主要?dú)w宿：分裂、分化和死亡，說明細(xì)胞周期與要?dú)w宿：分裂、分化和死亡，說明細(xì)胞周期與信號傳導(dǎo)、基因轉(zhuǎn)錄、信號傳導(dǎo)、基因轉(zhuǎn)錄、dna修復(fù)、細(xì)胞凋亡、修復(fù)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分化細(xì)胞分化等多種生命活動的界面之間，存在密等多種生命活動的界面之間，存在密切的聯(lián)系。切的聯(lián)系。59一細(xì)胞周期與一細(xì)胞周期與dna修復(fù)修復(fù) 所有的真核細(xì)胞中都存在一整套高度保守的完整所有的真核細(xì)胞中都存在一整套高度保守的完整的精密機(jī)制，承擔(dān)著的精密機(jī)制，承擔(dān)著dna損傷、錯(cuò)誤地發(fā)現(xiàn)，并損傷、錯(cuò)誤地發(fā)現(xiàn)，并將其信號傳遞給相應(yīng)的機(jī)制，去阻滯細(xì)胞周期

34、的將其信號傳遞給相應(yīng)的機(jī)制，去阻滯細(xì)胞周期的運(yùn)行，并同時(shí)進(jìn)行運(yùn)行，并同時(shí)進(jìn)行dna損傷的修復(fù)。然后視修復(fù)損傷的修復(fù)。然后視修復(fù)情況，決定繼續(xù)分裂或死亡，執(zhí)行一系列細(xì)胞的情況，決定繼續(xù)分裂或死亡，執(zhí)行一系列細(xì)胞的重要生命活動。重要生命活動。60n這一過程包括：傳感器這一過程包括：傳感器制動制動修復(fù)修復(fù)決定決定n發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)dna損傷的傳感器損傷的傳感器(sensor) n受損細(xì)胞的制動或扣留受損細(xì)胞的制動或扣留(arrest )n dna修復(fù)修復(fù)(repair)n決定決定(decision) 繼續(xù)分裂或凋亡繼續(xù)分裂或凋亡61n在人類執(zhí)行傳感器任務(wù)的是在人類執(zhí)行傳感器任務(wù)的是atm和和p53基因?；?/p>

35、。n細(xì)胞細(xì)胞g1/s期阻滯主要通過期阻滯主要通過p21，g2/m期阻滯主期阻滯主要通過要通過gadd45。ndna修復(fù)機(jī)制主要有錯(cuò)配修復(fù)和切除修復(fù)。修復(fù)機(jī)制主要有錯(cuò)配修復(fù)和切除修復(fù)。62二、細(xì)胞周期與細(xì)胞凋亡二、細(xì)胞周期與細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡表現(xiàn)為細(xì)胞周期特異性，即不同因素誘細(xì)胞凋亡表現(xiàn)為細(xì)胞周期特異性，即不同因素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡發(fā)生在細(xì)胞周期不同的時(shí)相。這類導(dǎo)的細(xì)胞凋亡發(fā)生在細(xì)胞周期不同的時(shí)相。這類細(xì)胞凋亡的發(fā)生，往往是細(xì)胞先被細(xì)胞凋亡的發(fā)生，往往是細(xì)胞先被阻滯在細(xì)胞周阻滯在細(xì)胞周期的某一時(shí)相期的某一時(shí)相，然后發(fā)生細(xì)胞凋亡。，然后發(fā)生細(xì)胞凋亡。 許多化療藥物正是通過這類細(xì)胞周期特異性細(xì)胞許多化療

36、藥物正是通過這類細(xì)胞周期特異性細(xì)胞凋亡，達(dá)到治療腫瘤的目的。凋亡，達(dá)到治療腫瘤的目的。63三細(xì)胞周期與細(xì)胞分化三細(xì)胞周期與細(xì)胞分化 細(xì)胞周期機(jī)制也調(diào)控著細(xì)胞分化。細(xì)胞周期機(jī)制也調(diào)控著細(xì)胞分化。 p21cki參與角化細(xì)胞的分化參與角化細(xì)胞的分化 rb磷酸化能釋放出其磷酸化能釋放出其“扣留扣留”的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子e2f,驅(qū)動細(xì)胞周期的進(jìn)行，去磷酸化時(shí)參與細(xì)胞的驅(qū)動細(xì)胞周期的進(jìn)行，去磷酸化時(shí)參與細(xì)胞的分化，如在分化，如在myod的參與下，促使肌母細(xì)胞分化。的參與下，促使肌母細(xì)胞分化。64第四節(jié)第四節(jié) 腫瘤細(xì)胞周期機(jī)制的破壞腫瘤細(xì)胞周期機(jī)制的破壞65腫瘤細(xì)胞周期機(jī)制的破壞可表現(xiàn)在三個(gè)層面腫瘤細(xì)胞周期機(jī)制的破壞可表現(xiàn)在三個(gè)層面n監(jiān)控機(jī)制破壞監(jiān)控機(jī)制破壞n驅(qū)動機(jī)制破壞驅(qū)動機(jī)制破壞n界面機(jī)制破壞界面機(jī)制破壞66一細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制的破壞一細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制的破壞n細(xì)胞周期的監(jiān)控機(jī)制細(xì)胞周期的監(jiān)控機(jī)制 - 檢測點(diǎn)檢測點(diǎn)(check point)是細(xì)是細(xì)胞基因組完整性的重要保證。胞基因組完整性的重