《細(xì)胞生物學(xué)》14ch14-細(xì)胞周期調(diào)控與癌細(xì)胞

細(xì)胞周期調(diào)控與癌細(xì)胞第14章鄒志華zouzh@整理課件G1期檢驗(yàn)點(diǎn)、起始點(diǎn)、限制點(diǎn)營養(yǎng)供給生長信號內(nèi)在因素(cdc基因)DNA復(fù)制是否完成？細(xì)胞生長是否足夠？環(huán)境是否適合？G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)中、后期過渡檢驗(yàn)點(diǎn)是否所有染色體都附著在紡錘體上？細(xì)胞周期主要檢驗(yàn)點(diǎn)整理課件第一節(jié)、細(xì)胞增殖調(diào)控一、MPF的發(fā)現(xiàn)M期Hela細(xì)胞與G1、S、G2期的Ptk細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)證明MPF的存在：

MPF-有絲分裂促進(jìn)因子(Mitosis-promotingfactor)(卵細(xì)胞成熟促進(jìn)因子）、（M期促進(jìn)因子)G1期細(xì)單線狀S期粉末狀G2期雙線染色體狀整理課件非洲爪蟾卵細(xì)胞成熟和卵裂過程成熟卵細(xì)胞質(zhì)移植實(shí)驗(yàn)孕酮誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟需要合成新蛋白質(zhì)；成熟卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)誘導(dǎo)的成熟不需要合成新蛋白；純化的MPF含p32和p45兩種蛋白；

p32和p45結(jié)合后是一種蛋白激酶。蟾卵細(xì)胞質(zhì)移植實(shí)驗(yàn)證明MPF是蛋白激酶:整理課件Figure17-6MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)二、細(xì)胞分裂周期相關(guān)基因cdc的發(fā)現(xiàn)對溫度敏感性突變酵母的研究發(fā)現(xiàn)很多cdc基因(CellDivisionCycleGene)：

酵母cdc2基因編碼的p34cdc2為蛋白激酶原酵母p34cdc2+酵母p56cdc13=蛋白激酶，調(diào)控G1/S、G2/M轉(zhuǎn)換蟾卵MPF的p32=酵母p34cdc2

蟾卵MPF的p45=酵母p56cdc13碼？整理課件三、周期蛋白cyclin的發(fā)現(xiàn)海膽細(xì)胞分裂的研究發(fā)現(xiàn)隨細(xì)胞周期變化的蛋白-周期蛋白(cyclin)：在間期累積，在分裂期消失–與MPF活性消長一致；

cyclinB即是蟾卵MPF的p45=酵母的p56cdc13：調(diào)節(jié)亞單位，即周期蛋白(cyclin)

而蟾卵MPF的p32=酵母p34cdc2（酵母p34cdc28）是催化亞單位，即周期蛋白依賴性蛋白激酶(CDK,cyclin-dependentkinase)整理課件

周期蛋白(cyclin)是含cyclinbox（周期蛋白框）的調(diào)節(jié)亞單位；其含量隨細(xì)胞周期進(jìn)程變化而變化(G1期周期蛋白、S期周期蛋白、M期周期蛋白等)；不同的周期蛋白通過不同的周期蛋白框與不同的CDK結(jié)合；不同的cyclin-CDK復(fù)合物決定細(xì)胞周期的不同階段的進(jìn)行；

cyclin與CDK的結(jié)合是CDK激活的先決條件；

CAK(CDK-activatingkinase)、CKI(CDKinhibitor)等進(jìn)一步調(diào)節(jié)cyclin-CDK的活性。泛素依賴性降解與CDK結(jié)合降解序列整理課件部分周期蛋白在細(xì)胞周期中的積累A：哺乳細(xì)胞B：芽殖酵母C：裂殖酵母整理課件四、催化亞單位CDK和CDK抑制因子通過PCR發(fā)現(xiàn)的與cdc2同源的人CDK分子蟾卵MPF的p32=酵母p34cdc2：催化亞單位，即CDK(周期蛋白依賴性蛋白激酶)CDK的特征：1。CDK激酶結(jié)構(gòu)域：與周期蛋白結(jié)合2。磷酸化修飾位點(diǎn)：CAK和CKI整理課件整理課件TheMajorCyclinsandCdks整理課件不同的cyclin-CDK復(fù)合物決定細(xì)胞周期的不同階段五、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控整理課件一、G2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1的關(guān)鍵性調(diào)控作用cyclinB1在CDK1活性調(diào)控中的作用整理課件CDK1激酶活性的綜合調(diào)控整理課件CKI(CDKinhibitor)andCdc25磷酸酶整理課件CAK(CDK-activatingkinase)整理課件M-Cdk的激活反饋調(diào)節(jié)CKI和Cdc25磷酸酶活性整理課件整理課件二、M周期蛋白與細(xì)胞分裂中-后期轉(zhuǎn)換Mad2APCCdc20導(dǎo)致securin降解和分裂酶活化整理課件APCCdh1MediatestheDestructionofM-cyclins(Cdh1)整理課件Cip/Kip家族：p21Cip/WAF1、p27Kip1、p57Kip2INK4家族：p16、p15、p18、p19三、CKI控制G1、G1/S、S期整理課件SCF使CKI等泛素化后降解調(diào)節(jié)分裂間期SCF(Skp,Cullin,F-boxcontainingcomplex):multi-proteinE3ubiquitinligase

整理課件APC和SCF在細(xì)胞周期中的活性及其底物整理課件TheMajorCell-CycleRegulatoryProteins整理課件p16p21p27Wee1Cdc25DNAdamageDifferentiationSCFAgingCdk2Cdk1整理課件多種內(nèi)在和外在因素參與細(xì)胞周期的調(diào)控整理課件MitogensStimulateG1-CdkandG1/S-CdkActivitiesTGFb整理課件DNADamageArreststheCellCycle整理課件ExcessiveMitogenicStimulationInducesCell-cycleArrestorApoptosisARF:alternateopenreadingframeofp16(CDKN2A)gene,itsequestersMdm2tostabilizep53.p16isaCdk4inhibitor.BothARFandp16playimportantrolesinG1progression.整理課件第二節(jié)、癌細(xì)胞（自學(xué)）整理課件第14章細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)受到細(xì)胞內(nèi)外各種因素的精密調(diào)控，細(xì)胞內(nèi)因是調(diào)控依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，周期蛋白依賴性CDK是細(xì)胞周期調(diào)控中的重要因素。目前已發(fā)現(xiàn)，在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)至少存在13種CDK，即CDK1至CDK13。一般情況下，CDK至少含有兩個亞單位，即周期蛋白和CDK蛋白。周期蛋白為其調(diào)節(jié)亞單位，CDK蛋白為其催化亞單位。周期蛋白也有多種，在哺乳動物細(xì)胞中包括周期蛋白A、B、C、D、E、F、G、H、L、T等，分別與不同的CDK蛋白結(jié)合。不同的CDK在細(xì)胞周期中起調(diào)節(jié)作用的時(shí)期不同。CDK通過磷酸化其底物而對細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)控。CDK活性也受到其他因素的直接調(diào)節(jié)。除CDK及其直接的活性調(diào)節(jié)因子外，還有不少其他因素參與細(xì)胞周期調(diào)控過程，如各種檢驗(yàn)點(diǎn)等。各種檢驗(yàn)點(diǎn)也有專門的調(diào)控機(jī)制。所有這些因素，可能組成一個綜合的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。DNA復(fù)制起始調(diào)控是近十年細(xì)胞周期調(diào)控研究中的又一大進(jìn)展。DNA復(fù)制的起始并不僅僅是在G1期末的起始點(diǎn)（限制點(diǎn)）處才決定的。早在G1期開始時(shí)，許多與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)即已表達(dá)并與染色質(zhì)結(jié)合，開始了DNA復(fù)制的起始調(diào)控。目前已經(jīng)知道，Orc、cdc6、cdc45、Mcm等蛋白質(zhì)參與了DNA復(fù)制的起始調(diào)控過程。這一調(diào)控過程也需要某些CDK激酶參與，尤其是周期蛋白E-CDK2。分裂后期促進(jìn)因子APC的發(fā)現(xiàn)是細(xì)胞周期研究領(lǐng)域中又一重大進(jìn)展。到達(dá)分裂中期后，周期蛋白B/A與CDK1分離，在APC介導(dǎo)下，通過泛素化依賴途徑而降解。CDK1活性消失，細(xì)胞由分裂中期向后期轉(zhuǎn)化。APC的成分至少含有8種，分別稱為APC1至APC8。APC活性也受到多種因素的綜合調(diào)控，其中cdc20為APC有效的正調(diào)控因子。在分裂中期之前，位于動粒上的Mad2可以與cdc20結(jié)合并抑制后者的活性。到分裂中期，Mad2從動粒上消失，解除對cdc20的抑制作用，促使APC活化。細(xì)胞增殖調(diào)控紊亂，可能導(dǎo)致細(xì)胞癌變。細(xì)胞癌變即可以看做是正常細(xì)胞增殖失控，也可以看做是細(xì)胞分化失控。癌基因是控制細(xì)胞生長和分裂的正常基因（又稱原癌基因）的一種突變形式，能引起正常細(xì)胞癌變。癌基因編碼的蛋白質(zhì)主要包括生長因子、生長因子受體