細胞周期調(diào)控-文檔資料

1、1細胞周期調(diào)控細胞周期調(diào)控cell cycle regulation2 細胞增殖周期細胞增殖周期，簡稱，簡稱細胞周期細胞周期(cell cycle)(cell cycle)，是指連續(xù)分裂的細胞從上一次有絲分裂結(jié)束開是指連續(xù)分裂的細胞從上一次有絲分裂結(jié)束開始到下一次有絲分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的整個序始到下一次有絲分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的整個序列過程。這個過程所需要的時間稱為細胞周期列過程。這個過程所需要的時間稱為細胞周期時間。時間。3細細胞胞周周期期4 細胞周期周而復始地進行著，這種周期性細胞周期周而復始地進行著，這種周期性的重復過程受到嚴格地控制，使得不同的細胞的重復過程受到嚴格地控制，使得不同的細胞

2、周期事件在空間和時間上相互協(xié)調(diào)。周期事件在空間和時間上相互協(xié)調(diào)。5l 研究背景研究背景l(fā) 細胞周期的檢驗點細胞周期的檢驗點l 細胞周期蛋白細胞周期蛋白l CDKCDK及其調(diào)控及其調(diào)控l 生長因子、癌基因和抑癌基因生長因子、癌基因和抑癌基因l 細胞周期與腫瘤細胞周期與腫瘤內(nèi)容提要內(nèi)容提要6一、研究背景一、研究背景 1.MPF1.MPF19601960年，年，MasuiMasui和和MarkertMarkert研究爪蟾卵母細胞，提出研究爪蟾卵母細胞，提出了成熟卵母細胞中存在一種促成熟因子（了成熟卵母細胞中存在一種促成熟因子（maturation maturation promoting facto

3、rpromoting factor，MPFMPF）。）。 RaoRao和和Johnson(1970Johnson(1970、19721972、1974) 1974) 以以HelaHela細胞為材細胞為材料，發(fā)現(xiàn)料，發(fā)現(xiàn)M M期細胞具有某種促進間期細胞進行分裂的因子，期細胞具有某種促進間期細胞進行分裂的因子，即促細胞分裂因子即促細胞分裂因子(mitosis- promoting factor (mitosis- promoting factor ，MPF)MPF)。 7 2.cdc2.cdc基因基因Leland HartwellLeland Hartwell、 Paul NursePaul Nu

4、rse分別以不同的酵母為分別以不同的酵母為實驗材料，發(fā)現(xiàn)了許多與細胞分裂有關(guān)的基因?qū)嶒灢牧?，發(fā)現(xiàn)了許多與細胞分裂有關(guān)的基因(cell (cell division cycle genedivision cycle gene，CDC)CDC)。如。如芽殖酵母的芽殖酵母的cdc28cdc28、裂殖裂殖酵母酵母cdc2cdc2基因?；?。 進一步研究發(fā)現(xiàn)：進一步研究發(fā)現(xiàn)：P34P34cdc2cdc2與與P34P34cdc28cdc28是同源物，二者本是同源物，二者本身并不具有激酶活性，只有當其與有關(guān)蛋白結(jié)合后，其激身并不具有激酶活性，只有當其與有關(guān)蛋白結(jié)合后，其激酶活性才能夠表現(xiàn)出來。例如：酶活性才

5、能夠表現(xiàn)出來。例如：P34P34cdc2cdc2必須與另一種蛋白必須與另一種蛋白P56P56cdc13cdc13結(jié)合后才具有激酶活性。結(jié)合后才具有激酶活性。 8 3.cyclin 3.cyclin 19831983年年Timothy HuntTimothy Hunt首次發(fā)現(xiàn)海膽卵受精后，在其卵首次發(fā)現(xiàn)海膽卵受精后，在其卵裂過程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細胞周期劇烈振蕩，在每一裂過程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細胞周期劇烈振蕩，在每一輪間期開始合成，輪間期開始合成，G G2 2/M/M時達到高峰，時達到高峰，M M結(jié)束后突然消失，在結(jié)束后突然消失，在下一個周期中又重復這一消長現(xiàn)象，故命名為周期素或周下一個周期

6、中又重復這一消長現(xiàn)象，故命名為周期素或周期蛋白期蛋白(cyclin)(cyclin)。隨后。隨后cyclincyclin很快被分離和克隆出來，證很快被分離和克隆出來，證明其廣泛存在于從酵母到人類等各種真核生物中，而且在明其廣泛存在于從酵母到人類等各種真核生物中，而且在功能上存在互補性。功能上存在互補性。9 4. 4. MPF P34cdc2Cyclin ？19881988年年M. J. Lohka M. J. Lohka 純化了爪蟾的純化了爪蟾的MPFMPF，經(jīng)鑒定由，經(jīng)鑒定由34KD34KD和和45KD45KD兩種蛋白組成，二者結(jié)合可使多種蛋白質(zhì)兩種蛋白組成，二者結(jié)合可使多種蛋白質(zhì)磷酸化。磷

7、酸化。 1990 Paul Nurse1990 Paul Nurse進一步的實驗證明進一步的實驗證明P P3434實際上是實際上是P34P34cdc2cdc2的同源物，的同源物，P P4545是是cyclinBcyclinB的同源物，而且，對于的同源物，而且，對于P34P34cdc2cdc2的活性而言，的活性而言，cyclincyclin是必需的。從而將細胞周是必需的。從而將細胞周期三個領(lǐng)域的研究聯(lián)系在一起。期三個領(lǐng)域的研究聯(lián)系在一起。MPF = P34cdc2(CDK1)+Cyclin B（催化亞單位）（催化亞單位）（調(diào)節(jié)亞單位）（調(diào)節(jié)亞單位）10The Nobel Prize in Phy

8、siology or Medicine 2001for their discoveries of key regulators of the cell cycleLeland Hartwell Timothy Hunt Paul Nurse 11二、細胞周期的檢驗點二、細胞周期的檢驗點19891989年，年，HartwellHartwell通過構(gòu)建酵母細胞突變模型證實通過構(gòu)建酵母細胞突變模型證實了細胞周期檢驗點（了細胞周期檢驗點（check pointcheck point）的存在，并首次提）的存在，并首次提出檢驗點的概念。細胞周期的運行，是在一系列檢驗點出檢驗點的概念。細胞周期的運行，是在一

9、系列檢驗點的嚴格檢控下進行的，它保證前一個事件完成之后，才的嚴格檢控下進行的，它保證前一個事件完成之后，才啟動下一個事件，檢查點是細胞的錯誤監(jiān)測機制。啟動下一個事件，檢查點是細胞的錯誤監(jiān)測機制。12n G G1 1/S/S檢驗點：檢驗點：在酵母中稱在酵母中稱startstart點，在哺乳動物點，在哺乳動物中稱中稱R R點點(restriction point)(restriction point)，控制細胞由靜止，控制細胞由靜止狀態(tài)的狀態(tài)的G G1 1進入進入DNADNA合成期，相關(guān)的事件包括：合成期，相關(guān)的事件包括：DNADNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否是否損傷？細胞外環(huán)境是

10、否適宜？細胞體積是否足夠大？足夠大？ n S S期檢驗點：期檢驗點：DNADNA復制是否完成？復制是否完成？13n G G2 2/M/M檢驗點：檢驗點：是決定細胞一分為二的控制點，是決定細胞一分為二的控制點，相關(guān)的事件包括：相關(guān)的事件包括： 所有所有DNADNA都正確復制了嗎？都正確復制了嗎？DNADNA是否有損傷？細胞體積是否足夠大？是否有損傷？細胞體積是否足夠大？n 中中- -后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：所有所有染色體都排列在紡錘體上了嗎？任何一個著染色體都排列在紡錘體上了嗎？任何一個著絲點沒有正確連接到紡錘體上，引起細胞周絲點沒有正確連接到紡錘體上，引

11、起細胞周期中斷。期中斷。14三、細胞周期蛋白三、細胞周期蛋白cyclin cyclin 的種類繁多，目前從芽殖酵母、裂的種類繁多，目前從芽殖酵母、裂殖酵母和各類動物中分離出的周期蛋白有殖酵母和各類動物中分離出的周期蛋白有3030余種，余種，在脊椎動物中為在脊椎動物中為A A1-21-2、B B1-31-3 、C C、 D D1-31-3、E E1-21-2、F F、G G、H H等。分別參與細胞周期中不同時相的調(diào)節(jié)。等。分別參與細胞周期中不同時相的調(diào)節(jié)。分為分為G G1 1型、型、G G1 1/S/S型型S S型和型和M M型型4 4類。類。15人類細胞周期蛋白線性結(jié)構(gòu)示意圖人類細胞周期蛋白線

12、性結(jié)構(gòu)示意圖實心方框代表實心方框代表“cyclin box ”cyclin box ”，方框代表方框代表“destruction box”destruction box”圓形框代表圓形框代表PESTPEST序列序列16cyclin boxcyclin box：各類周期蛋白均含有一段約各類周期蛋白均含有一段約100100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白盒個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白盒(cyclin box)(cyclin box)，介導周期蛋白與，介導周期蛋白與CDK(cyclindependent kinase)CDK(cyclindependent kinase)結(jié)合。結(jié)合。 Cycli

13、nCyclin也含有降解盒（也含有降解盒（destruction boxdestruction box）或或PESTPEST（脯氨酸谷氨酸絲氨酸蘇氨酸）（脯氨酸谷氨酸絲氨酸蘇氨酸）序列，它可以通過定時降解或恒定地迅速周轉(zhuǎn)序列，它可以通過定時降解或恒定地迅速周轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)這些蛋白質(zhì)的水平，起著來調(diào)節(jié)這些蛋白質(zhì)的水平，起著CDKCDK的調(diào)節(jié)亞的調(diào)節(jié)亞基的作用?；淖饔?。17n G G1 1期期：細胞在生長因子的刺激下，細胞在生長因子的刺激下，G G1 1期期cyclin cyclin D D表達，并與表達，并與CDK4CDK4、CDK6CDK6結(jié)合，使下游的蛋白結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如質(zhì)如RbRb磷酸化

14、，磷酸化的磷酸化，磷酸化的RbRb釋放出轉(zhuǎn)錄因子釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2FE2F，促進許多基因的轉(zhuǎn)錄。，促進許多基因的轉(zhuǎn)錄。 18Cyclin DCyclin D與與CDKCDK結(jié)合使結(jié)合使RbRb釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子E2F E2F 19n G G1 1/S/S期期：cyclinEcyclinE與與CDK2CDK2結(jié)合，促進細胞通過結(jié)合，促進細胞通過G G1 1/S/S限制點而進入限制點而進入S S期。向細胞內(nèi)注射期。向細胞內(nèi)注射CyclinECyclinE的的抗體能使細胞停滯于抗體能使細胞停滯于G G1 1期，說明細胞進入期，說明細胞進入S S期需要期需要CyclinECyclin

15、E的參與。的參與。n S S期期：將將CyclinACyclinA的抗體注射到細胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)的抗體注射到細胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn) 能抑制細胞的能抑制細胞的DNADNA合成，推測合成，推測CyclinACyclinA是是DNADNA復復 制所必需的。制所必需的。20n G G2 2/M/M期期：cyclinAcyclinA、cyclinBcyclinB與與CDK1CDK1結(jié)合，結(jié)合，CDK1CDK1使使底物蛋白磷酸化底物蛋白磷酸化, ,如將組蛋白如將組蛋白H H1 1磷酸化導致染色體磷酸化導致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體等下游細胞凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體等下游細胞周期事件。周期事件。 21n

16、 M M期期：在分裂中期當在分裂中期當MPFMPF活性達到最高時，通過一活性達到最高時，通過一種未知的途徑，激活后期促進因子種未知的途徑，激活后期促進因子APC APC (anaphase promoting complex) (anaphase promoting complex) ，負責將泛素，負責將泛素連接在連接在cyclinBcyclinB上，導致上，導致cyclinBcyclinB被蛋白酶體被蛋白酶體（proteasomeproteasome）降解，完成一個細胞周期。）降解，完成一個細胞周期。22哺乳動物細胞周期中各時相不同哺乳動物細胞周期中各時相不同cyclincyclin的作用的

17、作用 23四、四、CDKCDK及其調(diào)控及其調(diào)控 CDKCDK即細胞周期蛋白依賴性激酶即細胞周期蛋白依賴性激酶 (cyclindependent kinase,CDK)(cyclindependent kinase,CDK)，控制著細，控制著細胞周期各期之間的順序轉(zhuǎn)換。胞周期各期之間的順序轉(zhuǎn)換。CDKCDK是一組相關(guān)聯(lián)是一組相關(guān)聯(lián)的的Ser/ThrSer/Thr蛋白激酶，蛋白激酶， 酵母中細胞周期的進程酵母中細胞周期的進程主要由單一的主要由單一的CDKCDK（P34P34cdc2/ cdc28cdc2/ cdc28）所控制。多細）所控制。多細胞生物中，細胞周期各期之間的轉(zhuǎn)換需要不同胞生物中，細胞

18、周期各期之間的轉(zhuǎn)換需要不同的的CDKCDK。 24脊椎動物的脊椎動物的CDKCDK CDKCDK結(jié)合的相應結(jié)合的相應cyclin cyclin 作用的細胞周期作用的細胞周期 CDK1CDK1CDK2CDK2CDK3CDK3CDK4CDK4CDK5CDK5CDK6CDK6CDK7 CDK7 CyclinA,BCyclinA,BCyclinACyclinACyclinD1,D2,D3CyclinD1,D2,D3CyclinECyclinECyclinD1,D2,D3CyclinD1,D2,D3P35P35* *, , CyclinD1,D2,D3CyclinD1,D2,D3CyclinD1Cycl

19、inD1CyclinH, P36CyclinH, P36* *G G2 2/M/M轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換； M M早期早期S S期期G G1 1期期G G1 1/S /S 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換G G1 1期期G G0 0/G/G1 1轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換、G G1 1期期神經(jīng)纖維的磷酸化、神經(jīng)纖維的磷酸化、G G1 1期期G G0 0/G/G1 1轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換活化活化CDKCDK* P35P35，P36P36的結(jié)構(gòu)與細胞周期蛋白無相似性的結(jié)構(gòu)與細胞周期蛋白無相似性 25 1 1CyclinCyclin的結(jié)合是的結(jié)合是CDKCDK激活的第一步激活的第一步 CDKCDK活性的最初調(diào)節(jié)者是活性的最初調(diào)節(jié)者是cyclincyclin亞單位

20、。亞單位。 CyclinCyclin與相應的與相應的CDKCDK結(jié)合后，引起結(jié)合后，引起CDKCDK空間構(gòu)象改空間構(gòu)象改變，暴露其催化亞基。各種細胞周期蛋白程序化變，暴露其催化亞基。各種細胞周期蛋白程序化的合成和降解保證各對應的合成和降解保證各對應CDKCDK適時的活化，維持適時的活化，維持細胞周期的正確時序。細胞周期的正確時序。26 2 2CDKCDK的磷酸化與去磷酸化的磷酸化與去磷酸化 以以P34P34cdc2 cdc2 (CDK1)(CDK1)為例，如果對為例，如果對P34P34cdc2cdc2磷酸化磷酸化作用位點不同，則對該酶的活性分別產(chǎn)生正向和作用位點不同，則對該酶的活性分別產(chǎn)生正向

21、和負向的控制。完整的負向的控制。完整的P34P34cdc2cdc2-cyclin-cyclin復合物需要復合物需要磷酸化才能被激活，驅(qū)動細胞進入有絲分裂。磷酸化才能被激活，驅(qū)動細胞進入有絲分裂。27P34P34c d c 2c d c 2的的Thr14Thr14和和Tyr15Tyr15的的磷酸化磷酸化引起引起P34P34cdc2cdc2-cyclin-cyclin復合物的失活，復合物的失活，WeelWeel是催化是催化Tyr15Tyr15磷酸化的激酶，另有一個是磷酸化的激酶，另有一個是Thr14Thr14磷酸化的激酶；磷酸化的激酶；催化催化Thr14Thr14及及Tyr15 Tyr15 脫磷酸

22、化的蛋白磷酸酶為雙脫磷酸化的蛋白磷酸酶為雙特異性磷酸酶特異性磷酸酶Cdc25Cdc25蛋白。蛋白。28 P34P34cdc2cdc2的的Thr161Thr161的的磷酸化磷酸化是酶的活性所必需是酶的活性所必需的。的。CDKsCDKs活化激酶活化激酶CAKCAK（CDKs activiting kinaseCDKs activiting kinase）應答應答Thr161Thr161的磷酸化，這是另一種蛋白激酶的磷酸化，這是另一種蛋白激酶CDK7-CDK7-Cyclin HCyclin H復合物。當磷酸酶復合物。當磷酸酶-1-1將此位點的磷酸水將此位點的磷酸水解，解，P34P34cdc2cdc2

23、又失去激酶活性。又失去激酶活性。29 3 3CDKCDK抑制劑的作用抑制劑的作用除了磷酸化去磷酸化可以調(diào)節(jié)除了磷酸化去磷酸化可以調(diào)節(jié)MPFMPF活性外，活性外，另有一類另有一類CDKCDK抑制因子（抑制因子（CDC kinase CDC kinase inhibitor,CKIinhibitor,CKI）可與）可與CDKCDK結(jié)合抑制其活性。結(jié)合抑制其活性。 30（1 1）Ink4(Inhibitor of cdk 4)Ink4(Inhibitor of cdk 4) 如如P16P16ink4aink4a、P15P15ink4bink4b、P18P18ink4cink4c、P19P19ink4

24、dink4d，專，專一地與一地與CDK4CDK4、CDK6CDK6結(jié)合，阻止結(jié)合，阻止CDKCDK和和cyclinDcyclinD的結(jié)的結(jié)合。使細胞周期不能從合。使細胞周期不能從G G1 1期的調(diào)控點進入到下一期的調(diào)控點進入到下一個時相。個時相。31（2 2）Cip/KipCip/Kip 包括包括P21P21cip1cip1 (cyclin inhibition protein (cyclin inhibition protein 1)1)、P27P27kip1kip1(kinase inhibition protein 1)(kinase inhibition protein 1)、P57P

25、57kip2kip2等，能與多種等，能與多種cyclin - CDKcyclin - CDK復合物包括復合物包括cyclinECDK2cyclinECDK2、cyclinDCDK6cyclinDCDK6、cyclinDCDK4cyclinDCDK4結(jié)合，抑制結(jié)合，抑制cyclin - CDKcyclin - CDK復合物的復合物的蛋白激酶活性，使一些細胞增殖所需要的蛋白質(zhì)蛋白激酶活性，使一些細胞增殖所需要的蛋白質(zhì)磷酸化受阻，細胞停留在磷酸化受阻，細胞停留在G G1 1期。期。32此外此外P21P21cip1cip1還可與還可與DNADNA聚合酶聚合酶亞單位亞單位PCNAPCNA (prolif

26、erating cell nuclear antigen, (proliferating cell nuclear antigen, PCNA )PCNA )相互作用，相互作用， 抑制抑制DNADNA復制，但不影響復制，但不影響DNADNA修復。修復。33CDK1CDK1的激活需要的激活需要Thr14Thr14和和Tyr15Tyr15去磷酸化和去磷酸化和Tyr161Tyr161的磷酸化的磷酸化 34 五、生長因子、癌基因和抑癌基因五、生長因子、癌基因和抑癌基因1 1生長因子生長因子 生長因子是促細胞周期運行的重要因子。生長因子是促細胞周期運行的重要因子。RTK-Ras-RTK-Ras-MAPK

27、MAPK信號傳遞途徑是細胞外的信號傳遞到細胞核內(nèi)最基信號傳遞途徑是細胞外的信號傳遞到細胞核內(nèi)最基本的途徑。本的途徑。 35 2 2癌基因癌基因 原癌基因被激活，其編碼蛋白大量表達，這原癌基因被激活，其編碼蛋白大量表達，這些蛋白對細胞周期具有促進作用。些蛋白對細胞周期具有促進作用。36 癌基因癌基因 癌蛋白癌蛋白種類種類來源來源存在存在功能功能類型類型1：生長因子：生長因子sis逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒分泌分泌生長因子（生長因子（PDGF)類型類型2：生長因子受體：生長因子受體erbB逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒膜膜表皮生長因子（表皮生長因子（EGF)受體受體fms逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒膜膜集落刺激因子集落刺

28、激因子1（CSF-1)受體受體trk腫瘤腫瘤膜膜神經(jīng)生長因子（神經(jīng)生長因子（NGF)受體受體類型類型3：細胞內(nèi)信號蛋白：細胞內(nèi)信號蛋白Src逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞質(zhì)細胞質(zhì)酪氨酸激酶酪氨酸激酶Raf逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞質(zhì)細胞質(zhì)絲氨酸激酶絲氨酸激酶Ras逆轉(zhuǎn)錄病毒、腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒、腫瘤細胞質(zhì)細胞質(zhì)GTP/GDP結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白類型類型4：核轉(zhuǎn)錄因子：核轉(zhuǎn)錄因子Jun 、Fos逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒核核轉(zhuǎn)錄因子（轉(zhuǎn)錄因子（AP-1)Myc逆轉(zhuǎn)錄病毒、腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒、腫瘤核核DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白erbA逆轉(zhuǎn)錄病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒核核類固醇受體家族成員類固醇受體家族成員癌基因的主要類型及其表達產(chǎn)物癌基因

29、的主要類型及其表達產(chǎn)物37 3 3抑癌基因抑癌基因 抑癌基因可抑制細胞周期于靜止期，并使抑癌基因可抑制細胞周期于靜止期，并使DNADNA復制不完全或損傷的細胞不能進入分裂期，復制不完全或損傷的細胞不能進入分裂期，避免細胞的癌變。避免細胞的癌變。 38（1 1）P53P53一般情況下，細胞中很少有一般情況下，細胞中很少有P53P53蛋白。蛋白。DNADNA損傷會引起損傷會引起P53P53蛋白濃度和活性的提高。蛋白濃度和活性的提高。P53P53蛋白可同蛋白可同P21P21基因調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)合，激活基因調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)合，激活P21P21基因轉(zhuǎn)錄?；蜣D(zhuǎn)錄。使細胞停滯在使細胞停滯在G1G1期的調(diào)控點處不能進入期的

30、調(diào)控點處不能進入S S期。這期。這樣，即可有足夠的時間修復樣，即可有足夠的時間修復DNADNA。 3940 P53P53蛋白可促進蛋白可促進GADD45GADD45基因（基因（growth growth arrest and DNA damage inducible genearrest and DNA damage inducible gene）表達）表達生成生成GADD45GADD45蛋白，后者與蛋白，后者與CDKCDK及及PCNAPCNA形成的復合形成的復合物，參與物，參與DNADNA損傷的修復。損傷的修復。 當當DNADNA損傷不能修復時，損傷不能修復時，p53p53基因的過量表達基因

31、的過量表達導致導致P34P34cdc2cdc2的過早激活，結(jié)果使核膜破裂，引起的過早激活，結(jié)果使核膜破裂，引起細胞凋亡。細胞凋亡。41（2 2）RbRbRbRb基因位于人染色體基因位于人染色體13q1413q14，由，由2727個外個外顯子構(gòu)成，分布在總長顯子構(gòu)成，分布在總長180-200kb180-200kb以上的以上的DNADNA片片段上。段上。RbRb基因轉(zhuǎn)錄的基因轉(zhuǎn)錄的mRNAmRNA大小為大小為4.7 kb4.7 kb，編碼，編碼一個分子量為一個分子量為105kD105kD的蛋白質(zhì)，由的蛋白質(zhì)，由928928個氨基酸個氨基酸殘基構(gòu)成，定位于細胞核內(nèi)，是多種殘基構(gòu)成，定位于細胞核內(nèi)，是

32、多種cyclin-cyclin-CDKCDK的底物，具有多個被磷酸化的位點。的底物，具有多個被磷酸化的位點。42RbRb有高、低磷酸化兩種狀態(tài)。低磷酸化的有高、低磷酸化兩種狀態(tài)。低磷酸化的RbRb蛋白可與一些轉(zhuǎn)錄因子如蛋白可與一些轉(zhuǎn)錄因子如E2FE2F結(jié)合，抑制這些結(jié)合，抑制這些轉(zhuǎn)錄因子的活性，阻止細胞的生長。而高磷酸化轉(zhuǎn)錄因子的活性，阻止細胞的生長。而高磷酸化狀態(tài)則失去這種功能，使狀態(tài)則失去這種功能，使E2FE2F游離，進入核內(nèi)，游離，進入核內(nèi)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性，促進細胞周期進行。發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性，促進細胞周期進行。43RbRb在細胞周期內(nèi)的磷酸化在細胞周期內(nèi)的磷酸化 44六、細胞周期與腫瘤六、細胞

33、周期與腫瘤腫瘤細胞最顯著的特點是生長失控和腫瘤細胞最顯著的特點是生長失控和幼稚化（即不分化）。幼稚化（即不分化）。 45（一）腫瘤細胞周期失控的分子基礎(chǔ)（一）腫瘤細胞周期失控的分子基礎(chǔ) 1 1細胞周期蛋白異常細胞周期蛋白異常 G1cyclinG1cyclin基因突變、重排，使這些基因突變、重排，使這些cyclincyclin異異常表達，從而使細胞通過常表達，從而使細胞通過G1G1期，進入期，進入S S期，細胞期，細胞即自發(fā)增殖，出現(xiàn)轉(zhuǎn)化特征。許多人類腫瘤中，即自發(fā)增殖，出現(xiàn)轉(zhuǎn)化特征。許多人類腫瘤中，均發(fā)現(xiàn)有均發(fā)現(xiàn)有cyclin D1cyclin D1基因的擴增。基因的擴增。46B B型肝炎病毒

34、（型肝炎病毒（hepatitis B virus ,HVBhepatitis B virus ,HVB）感染人）感染人體后成為導致肝癌的因素之一，有研究發(fā)現(xiàn)，體后成為導致肝癌的因素之一，有研究發(fā)現(xiàn)，HVBHVB基因基因組整合入組整合入cyclinAcyclinA基因的一個內(nèi)含子中，產(chǎn)生異常、過基因的一個內(nèi)含子中，產(chǎn)生異常、過量表達的轉(zhuǎn)錄物。和正常的量表達的轉(zhuǎn)錄物。和正常的cyclinAcyclinA相比，它缺少相比，它缺少N N端的端的“destruction box”destruction box”，逃脫了對它的降解，大量異常，逃脫了對它的降解，大量異常的的cyclinAcyclinA刺激細

35、胞增殖。刺激細胞增殖。47 2 2CDKCDK和和CKICKI基因的突變基因的突變 研究中發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞研究中發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞CDKCDK的水平一般較高，的水平一般較高，而而CKICKI基因常見純合性缺失突變，細胞內(nèi)缺少基因常見純合性缺失突變，細胞內(nèi)缺少CKICKI，或，或CKICKI抑制抑制CDKCDK功能的喪失。功能的喪失。 48 3 3抑癌基因突變抑癌基因突變 不少癌細胞中發(fā)現(xiàn)不少癌細胞中發(fā)現(xiàn)RbRb或或P53P53基因發(fā)生了突變，基因發(fā)生了突變，使使RbRb失去了阻斷失去了阻斷mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄，P53P53失去了使細胞休失去了使細胞休止在止在G G1 1后期的功能，造成細胞周期失控

36、。后期的功能，造成細胞周期失控。 49（二）細胞周期與腫瘤的基因治療（二）細胞周期與腫瘤的基因治療 1 1抑制抑制G1G1期期cyclinscyclins的過度表達的過度表達 G1G1期期cyclinscyclins反義核酸，在體外和裸鼠體內(nèi)都可抑制反義核酸，在體外和裸鼠體內(nèi)都可抑制肺癌的增殖。反義肺癌的增殖。反義DNADNA可以與基因結(jié)合而阻止基因的轉(zhuǎn)錄，可以與基因結(jié)合而阻止基因的轉(zhuǎn)錄，反義的反義的RNARNA可與可與mRNAmRNA結(jié)合，而抑制其翻譯，都可以達到抑結(jié)合，而抑制其翻譯，都可以達到抑制腫瘤細胞增殖的目的。制腫瘤細胞增殖的目的。 RNARNA干擾干擾(RNA interferen

37、ce (RNA interference ，RNAi )RNAi )是將雙鏈是將雙鏈RNARNA導入細胞內(nèi)引起特異基因的導入細胞內(nèi)引起特異基因的mRNAmRNA降解的一種細胞反應過程。降解的一種細胞反應過程。屬于轉(zhuǎn)錄后基因沉默的一種。屬于轉(zhuǎn)錄后基因沉默的一種。50 2 2促使腫瘤細胞表達正常的促使腫瘤細胞表達正常的CKIsCKIs有報道用正常的有報道用正常的P16P16、P21P21、P27P27基因與腺病基因與腺病毒載體重組，將重組的腺病毒導入腫瘤細胞，重毒載體重組，將重組的腺病毒導入腫瘤細胞，重組的腺病毒在腫瘤細胞內(nèi)表達有功能的組的腺病毒在腫瘤細胞內(nèi)表達有功能的P16P16、P21P21和

38、和P27P27蛋白，抑制蛋白，抑制CDKsCDKs的活性，使腫瘤細胞停止的活性，使腫瘤細胞停止在在G0G0G1G1，抑制腫瘤細胞增殖。，抑制腫瘤細胞增殖。513 3抑制抑制E E2 2F F的活性的活性把對把對E2FE2F有高度親和性的雙鏈有高度親和性的雙鏈DNADNA片段導入細片段導入細胞，該胞，該DNADNA能夠結(jié)合游離狀態(tài)的能夠結(jié)合游離狀態(tài)的E2FE2F生成一種復合生成一種復合物，復合物中的物，復合物中的E2FE2F不再與有關(guān)基因的啟動子結(jié)不再與有關(guān)基因的啟動子結(jié)合，從而阻斷這些基因的表達，抑制細胞增生。合，從而阻斷這些基因的表達，抑制細胞增生。52思考題思考題名詞：名詞：cyclin boxcyclin box、R R點點問答：問答：1.1.簡述細胞周期各時相簡述細胞周期各時相cyclincyclin的種類及作用。的種類及作用。2.2.簡述細胞周期的主要檢驗點（簡述細胞周期的主要檢驗點（check pointcheck point）及功能。）及功能。 53非洲爪蟾卵