細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞

第一節(jié)細(xì)胞增殖的調(diào)控第二節(jié)癌細(xì)胞當(dāng)前1頁(yè)，總共55頁(yè)。第一節(jié)細(xì)胞增殖調(diào)控MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用P34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系周期蛋白CDK和CDK抑制因子細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控其他因素在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用當(dāng)前2頁(yè)，總共55頁(yè)。細(xì)胞周期中的檢驗(yàn)點(diǎn)細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)是細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制,主要是確保周期每一時(shí)相事件的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系。G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：start點(diǎn)(酵母)或R點(diǎn)(動(dòng)物)，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)入DNA合成期，檢查DNA是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)：是決定細(xì)胞一分為二的控制點(diǎn)，檢查DNA是否損傷？細(xì)胞體積是否足夠大？中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)（紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)）：檢查染色體是否完全分離。當(dāng)前3頁(yè)，總共55頁(yè)。一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用(Maturation-promotingfactor，

Mitosis-promotingfactor)卵細(xì)胞促成熟因子

或細(xì)胞促分裂因子或M期促進(jìn)因子M期細(xì)胞與G1、S、G2期細(xì)胞融合誘導(dǎo)PCC（早熟染色體凝縮）：提示M期細(xì)胞存在誘導(dǎo)PCC的因子當(dāng)前4頁(yè)，總共55頁(yè)。(a)用非洲爪蟾M期的卵細(xì)胞細(xì)胞提取物注射非洲爪蟾的卵母細(xì)胞,注射的細(xì)胞提取物驅(qū)使卵母細(xì)胞進(jìn)入M期,使核破裂,并形成紡錘體。(b)用細(xì)胞間期的提取物注射卵母細(xì)胞,不能驅(qū)使卵母細(xì)胞進(jìn)入M期。當(dāng)前5頁(yè)，總共55頁(yè)。MPF的生化實(shí)質(zhì)MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶：M期周期蛋白依賴性蛋白激酶(Cyclin-dependentproteinkinase，ＣＤＫ)，由Cyclin-Cdk形成的復(fù)合物。MPF=p34cdc2蛋白激酶(Cdk1)+cyclinB周期蛋白啟動(dòng)細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期的相關(guān)事件。當(dāng)前6頁(yè)，總共55頁(yè)。2001年10月8日美國(guó)人Leland

Hartwell、英國(guó)人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而榮獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)前7頁(yè)，總共55頁(yè)。二、周期蛋白特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約100個(gè)氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。作用：激活CDK，引導(dǎo)CDK作用于不同底物。G1型周期蛋白在細(xì)胞周期中存在的時(shí)間相對(duì)較短，M型周期蛋白在細(xì)胞周期中則相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)前8頁(yè)，總共55頁(yè)。圖14-4部分周期蛋白分子結(jié)構(gòu)特征當(dāng)前9頁(yè)，總共55頁(yè)。不同類型的周期蛋白時(shí)相蛋白激酶周期蛋白G2→MCdk1周期蛋白A，BG1

Cdk2周期蛋白D1，D2，D3G1→SCdk2周期蛋白ESCdk2周期蛋白A?Cdk3?G1

Cdk4周期蛋白D1，D2，D3當(dāng)前10頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前11頁(yè)，總共55頁(yè)。四、CDK和CDK抑制因子細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependentkinase，CDK)。

只有與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性。已知的CDK均含有一段相似的激酶結(jié)構(gòu)域，這一區(qū)域有一段保守序列，即PSTAIRE，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān)。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CDKinhibitor,CDKI）對(duì)細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，如Ｐ２１。當(dāng)前12頁(yè)，總共55頁(yè)。五、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控Cyclin-Cdk---調(diào)控細(xì)胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，構(gòu)成不同的Cyclin-Cdk；不同的Cyclin-Cdk在不同的時(shí)相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件。G2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用

CDK1激酶使一些蛋白磷酸化如將核纖層蛋白磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失；將H1磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等。M期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化G1/S期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性CDK激酶當(dāng)前13頁(yè)，總共55頁(yè)。（一）G2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用周期蛋白在CDK1激酶活性調(diào)節(jié)中的作用CDK1(Cdc2)激酶（ＭＰＦ）與周期蛋白B

(CyclinB)結(jié)合,

CyclinB在G1期開(kāi)始合成，通過(guò)S期到G2期達(dá)到最大含量，MPF開(kāi)始表現(xiàn)激酶活性，到G2晚期MPF活性到達(dá)最大并維持到M期的中期階段當(dāng)前14頁(yè)，總共55頁(yè)。CDK1激酶活性的調(diào)控磷酸化去磷酸化CDK1激酶的活性除與周期蛋白B結(jié)合外,還需要其它因素的參與當(dāng)前15頁(yè)，總共55頁(yè)。（二）M期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到中期后，M期周期蛋白A和B降解，CDK1激酶活性喪失，蛋白去磷酸化，細(xì)胞周期由中期向后期轉(zhuǎn)化。分裂后期促進(jìn)因子（anaphasepromotingcomplexAPC）活性與周期蛋白A和B降解密切相關(guān),是分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素。當(dāng)前16頁(yè)，總共55頁(yè)。細(xì)胞周期中周期蛋白水平的調(diào)節(jié)泛素由76個(gè)氨基酸組成，高度保守，普遍存在于真核細(xì)胞。共價(jià)結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶體識(shí)別和降解，這是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑。當(dāng)前17頁(yè)，總共55頁(yè)。（三）G1/S期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性CDK激酶G1期周期蛋白主要包括周期蛋白D、E和A。

cyclinD－CDK4或CDK6復(fù)合物：G1期cyclinE－CDK2復(fù)合物：G1/S期cyclinA－CDK2復(fù)合物：DNA復(fù)制因子RF-A

S期當(dāng)前18頁(yè)，總共55頁(yè)。cellcycleregulation酵母動(dòng)物當(dāng)前19頁(yè)，總共55頁(yè)。六、其他因素在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用當(dāng)前20頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前21頁(yè)，總共55頁(yè)。

p53蛋白在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用

抑癌基因蛋白-p53蛋白在出現(xiàn)損傷DNA時(shí),穩(wěn)定性提高,提高了濃度。p53作為轉(zhuǎn)錄激活因子誘導(dǎo)p21CIP的表達(dá),p21CIP是細(xì)胞周期蛋白-蛋白激酶的抑制因子,它能夠抑制Cdk1-,Cdk2-,Cdk3-,Cdk4-周期蛋白復(fù)合物,p21CIP同這些Cdk-周期蛋白復(fù)合物結(jié)合后使細(xì)胞阻止在G1期或G2期,抑制腫瘤的發(fā)生。當(dāng)前22頁(yè)，總共55頁(yè)。第二節(jié)癌細(xì)胞

比喻：動(dòng)物體（人）—一個(gè)特殊的“社會(huì)”（society）;

細(xì)胞—“社會(huì)”中的個(gè)體（individuals）;

原則—“個(gè)體”的自我犧牲（self-sacrifice）;

癌細(xì)胞—“社會(huì)”中的“不軌分子”（違反上述原則，“瘋狂增殖”）。相關(guān)事件：基因突變；DNA復(fù)制；DNA修復(fù)；細(xì)胞周期；細(xì)胞凋亡；細(xì)胞分化；基因調(diào)控；……當(dāng)前23頁(yè)，總共55頁(yè)。

過(guò)程：致癌因子（carcinogens）：環(huán)境的，遺傳的，內(nèi)源的，……相關(guān)基因（cancer-criticalgenes）的突變基因突變的積累基因表達(dá)譜式的改變細(xì)胞活動(dòng)的異常（周期，粘附性，凋亡，移動(dòng)性，……）癌細(xì)胞的產(chǎn)生當(dāng)前24頁(yè)，總共55頁(yè)。

本質(zhì)：體細(xì)胞基因組的改變（突變的積累）；癌癥是由眾多因素引發(fā)的“基因病”（genedisorder）（體細(xì)胞）；有別于通過(guò)性細(xì)胞傳遞的“遺傳病”（geneticdisorder）

當(dāng)前25頁(yè)，總共55頁(yè)。一、癌細(xì)胞的特征

腫瘤（tumor）良性腫瘤（benign）：不轉(zhuǎn)移（分裂失控）惡性腫瘤（malignant）:轉(zhuǎn)移、侵潤(rùn)上皮組織：癌（carcinoma）癌（cancer）結(jié)締組織和肌肉：肉瘤（sarcoma）其他（血液）：白血病等（leukemia)當(dāng)前26頁(yè)，總共55頁(yè)。

特征（p311，五個(gè)特點(diǎn)）：1，生長(zhǎng)和分裂失控“永生”細(xì)胞（immortal）；細(xì)胞核增大；

分裂快；低分化，……宮頸癌細(xì)胞特征A:normal;B:precancerous;C:invasivecarcinoma當(dāng)前27頁(yè)，總共55頁(yè)。2、具有浸潤(rùn)性和擴(kuò)散性（圖14-13）當(dāng)前28頁(yè)，總共55頁(yè)。

3，細(xì)胞間相互作用改變細(xì)胞表面膜蛋白（e.g.,受體蛋白）改變，引起細(xì)胞間相互作用的改變（如：粘附性改變，易于附著生長(zhǎng)，逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視和殺傷，etc.）。當(dāng)前29頁(yè)，總共55頁(yè)。

4，表達(dá)譜改變和蛋白活性改變

主要特征：

?出現(xiàn)胚胎細(xì)胞中的蛋白（與低分化程度有關(guān)）；

?端粒酶活性增高（與無(wú)限分裂增殖有關(guān)）；

?異常表達(dá)與癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)的蛋白（e.g.,細(xì)胞周期調(diào)控、凋亡、粘附、細(xì)胞擴(kuò)散和移動(dòng)性等）；

?癌蛋白和抑癌蛋白的表達(dá)及活性的變化（見(jiàn)下）。當(dāng)前30頁(yè)，總共55頁(yè)。

5，體外培養(yǎng)的惡行轉(zhuǎn)化細(xì)胞的特征培養(yǎng)的癌細(xì)胞系：是研究癌的重要材料。惡性轉(zhuǎn)化（malignanttransformation）：培養(yǎng)細(xì)胞能象在體內(nèi)一樣不斷分裂生長(zhǎng)；不斷繼代，建立癌細(xì)胞系。

特征：?無(wú)限增殖，永生化；

?貼壁性下降或不貼壁（懸?。?/p>

?接觸抑制性（contactinhibition）喪失。當(dāng)前31頁(yè)，總共55頁(yè)。培養(yǎng)的癌細(xì)胞接觸抑制性的喪失當(dāng)前32頁(yè)，總共55頁(yè)。二、癌基因和抑癌基因（cancer-criticalgenes）1，原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因（oncogenes）

?原癌基因：為細(xì)胞的正?；颍嗑幋a控制細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖的各種調(diào)控因子和活性蛋白，是細(xì)胞正常功能所必需；

?癌基因：為原癌基因的突變形式，或改變了表達(dá)方式（過(guò)量、產(chǎn)物活性的改變，等），其結(jié)果是引起正常細(xì)胞的癌變。當(dāng)前33頁(yè)，總共55頁(yè)。發(fā)現(xiàn)：

Roussarcomavirus(攜帶Src基因），能引起雞癌變；雞的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)也有Src的同源基因，編碼一種調(diào)控細(xì)胞分裂的蛋白激酶。以后發(fā)現(xiàn)眾多的逆轉(zhuǎn)錄病毒中均有細(xì)胞中相應(yīng)的癌基因；分別稱為：病毒癌基因（v-oncogenes）和細(xì)胞癌基因（c-oncogenes）現(xiàn)已知v-oncogenes是逆轉(zhuǎn)錄病毒從宿主細(xì)胞中拷貝過(guò)來(lái)的。種類：生長(zhǎng)因子及其受體；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的蛋白；轉(zhuǎn)錄因子；細(xì)胞周期調(diào)控蛋白；細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白，etc.當(dāng)前34頁(yè)，總共55頁(yè)。原癌基因轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗虍?dāng)前35頁(yè)，總共55頁(yè)。2，抑癌基因（tumor-suppressorgenes）

發(fā)現(xiàn)：有一類基因的失活也能引起癌變。e.g.,a.視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤是由于Rb

基因突變失活而引起的；

b.p53基因：50％的腫瘤中發(fā)現(xiàn)p53的突變；作用：細(xì)胞周期調(diào)控；促進(jìn)細(xì)胞凋亡；維持遺傳穩(wěn)定性（p53突變使細(xì)胞逃脫DNA

損傷的監(jiān)控系統(tǒng)而進(jìn)入分裂）當(dāng)前36頁(yè)，總共55頁(yè)。3，小結(jié)癌基因和抑癌基因的對(duì)比：

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癌基因抑癌基因

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細(xì)胞增殖的正調(diào)控因子細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控因子

gain-of-functionloss-of-function

顯性（dominant）隱性（recessive）

________________________________________________當(dāng)前37頁(yè)，總共55頁(yè)。三、基因突變積累—癌的發(fā)生癌的發(fā)生是由多個(gè)相關(guān)基因(cancer-criticalgenes)突變的共同作用引起的；并不是基因組的每一次突變都被積累下來(lái)，細(xì)胞中有DNA損傷修復(fù)機(jī)制，及復(fù)制糾錯(cuò)機(jī)制，阻止突變細(xì)胞繼續(xù)分裂；當(dāng)細(xì)胞逃脫了糾錯(cuò)機(jī)制的監(jiān)控進(jìn)入分裂，就有可能轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘?xì)胞；而癌細(xì)胞的快速增殖助長(zhǎng)了有害突變的積累；環(huán)境中的各種誘變因素（輻射、化學(xué)誘變劑、病毒……）增加突變幾率，誘發(fā)癌癥。這種作用也是可積累的。當(dāng)前38頁(yè)，總共55頁(yè)。事實(shí)：移民群體中（各種）癌的發(fā)生率接近居住國(guó)的平均水平，而不是其本民族的水平。暗示癌癥發(fā)生中，環(huán)境因素的作用大于遺傳因素。據(jù)認(rèn)為，80－90％的癌癥是可以避免的，至少是可以延遲的！建議：始終注意避免環(huán)境中能夠誘發(fā)，或促進(jìn)癌癥發(fā)生的因素。（積累?。┊?dāng)前39頁(yè)，總共55頁(yè)。輻射對(duì)癌的誘發(fā)自然環(huán)境：太陽(yáng)的紫外線、外層空間的宇宙射線、自然發(fā)生的放射性元素的放射性。醫(yī)療、工業(yè)和軍事活動(dòng)中人為產(chǎn)生的高能輻射。誘發(fā)機(jī)理與DNA突變有關(guān)。當(dāng)前40頁(yè)，總共55頁(yè)。圖14-24化學(xué)和UV致癌物的作用機(jī)制

圖中隨機(jī)挑選了p53基因中7個(gè)密碼子，這些密碼在人的癌癥病人中有50%會(huì)發(fā)生缺失或突變。圖中顯示了幾種不同致癌物，包括苯并芘(Benzo[a]pyrene),它是在香煙的煙霧中發(fā)現(xiàn)的、