费晓方《细胞生物学》14ch14-细胞周期调控与癌细胞.ppt

细胞周期调控与癌细胞,第14章,邹志华 ,中、后期过渡检验点,是否所有染色体都附着在纺锤体上？,细胞周期主要检验点,第一节、细胞增殖调控,一、MPF的发现,M期Hela细胞与G1、S、G2期的Ptk细胞融合实验证明MPF的存在： MPF - 有丝分裂促进因子 (Mitosis-promoting factor) (卵细胞成熟促进因子）、（M期促进因子),G1期细单线状,S期粉末状,G2期双线染色体状,非洲爪蟾卵细胞成熟和卵裂过程,成熟卵细胞质移植实验,Figure 17-6 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),二、 细胞分裂周期相关基因cdc的发现,对温度敏感性突变酵母的研究发现很多cdc 基因 (Cell Division Cycle Gene)： 酵母cdc2基因编码的 p34cdc2为蛋白激酶原 酵母p34cdc2 + 酵母p56cdc13 = 蛋白激酶，调控G1/S、G2/M转换 蟾卵MPF的p32 = 酵母p34cdc2 蟾卵MPF的p45 = 酵母p56cdc13 码？,三、周期蛋白cyclin的发现,海胆细胞分裂的研究发现随细胞周期变化的蛋白- 周期蛋白 (cyclin)：在间期 累积，在分裂期消失 与MPF活性消长一致； cyclin B即是蟾卵MPF的p45 = 酵母的p56cdc13：调节亚单位，即周期蛋白 (cyclin) 而蟾卵MPF的p32 =酵母p34cdc2（酵母p34cdc28）是催化亚单位，即周期蛋白依赖性 蛋白激酶 (CDK, cyclin-dependent kinase),周期蛋白 (cyclin) 是含cyclin box（周期蛋白框）的调节亚单位； 其含量随细胞周期进程变化而变化 (G1期周期蛋白、S期周期蛋白、M期周期蛋白等)； 不同的周期蛋白通过不同的周期蛋白框与不同的CDK结合； 不同的cyclin-CDK复合物决定细胞周期的不同阶段的进行； cyclin与CDK的结合是CDK激活的先决条件； CAK (CDK-activating kinase)、CKI (CDK inhibitor)等进一步调节cyclin-CDK的活性。,部分周期蛋白在细胞周期中的积累,A：哺乳细胞 B：芽殖酵母 C：裂殖酵母,四、催化亚单位CDK和CDK抑制因子,通过PCR发现的与cdc2同源的人CDK分子,蟾卵MPF的p32 = 酵母p34cdc2：催化亚单位，即CDK (周期蛋白依赖性蛋白激酶),CDK的特征： 1。CDK激酶结构域：与周期蛋白结合 2。磷酸化修饰位点：CAK和CKI,The Major Cyclins and Cdks,不同的cyclin-CDK复合物决定细胞周期的不同阶段,五、细胞周期运转调控,一、G2/M期转化与CDK1的关键性调控作用,cyclin B1在CDK1活性调控中的作用,CDK1激酶活性的综合调控,CKI (CDK inhibitor) and Cdc25磷酸酶,CAK (CDK-activating kinase),M-Cdk的激活反馈调节 CKI和Cdc25磷酸酶活性,二、M周期蛋白与细胞分裂中-后期转换,Mad2,APCCdc20 导致securin降解和分裂酶活化,APCCdh1 Mediates the Destruction of M-cyclins,(Cdh1),Cip/Kip家族：p21Cip/WAF1、p27Kip1、p57Kip2 INK4家族：p16、p15、p18、p19,三、CKI控制G1、G1/S、S期,SCF使CKI等泛素化后降解调节分裂间期,SCF (Skp, Cullin, F-box containing complex): multi-protein E3 ubiquitin ligase,APC和SCF在细胞周期中的活性及其底物,The Major Cell-Cycle Regulatory Proteins,p16,p21,p27,Wee1,Cdc25,DNA damage,Differentiation,SCF,Aging,多种内在和外在因素参与细胞周期的调控,Mitogens Stimulate G1-Cdk and G1/S-Cdk Activities,TGFb,DNA Damage Arrests the Cell Cycle,Excessive Mitogenic Stimulation Induces Cell-cycle Arrest or Apoptosis,ARF: alternate open reading frame of p16 (CDKN2A) gene, it sequesters Mdm2 to stabilize p53. p16 is a Cdk4 inhibitor. Both ARF and p16 play important roles in G1 progression.,第二节、癌细胞,（自学）,第14章 细胞周期运转受到细胞内外各种因素的精密调控，细胞内因是调控依据。研究发现，周期蛋白依赖性CDK是细胞周期调控中的重要因素。目前已发现，在哺乳动物细胞内至少存在13种CDK，即CDK1至CDK13。一般情况下，CDK至少含有两个亚单位，即周期蛋白和CDK蛋白。周期蛋白为其调节亚单位，CDK蛋白为其催化亚单位。周期蛋白也有多种，在哺乳动物细胞中包括周期蛋白A、B、C、D、E、F、G、H、L、T等，分别与不同的CDK蛋白结合。不同的CDK在细胞周期中起调节作用的时期不同。CDK通过磷酸化其底物而对细胞周期进行调控。CDK活性也受到其他因素的直接调节。除CDK及其直接的活性调节因子外，还有不少其他因素参与细胞周期调控过程，如各种检验点等。各种检验点也有专门的调控机制。所有这些因素，可能组成一个综合的调控网络。 DNA复制起始调控是近十年细胞周期调控研究中的又一大进展。DNA复制的起始并不仅仅是在G1期末的起始点（限制点）处才决定的。早在G1期开始时，许多与DNA复制有关的物质即已表达并与染色质结合，开始了DNA复制的起始调控。目前已经知道，Orc、cdc6、cdc45、Mcm等蛋白质参与了DNA复制的起始调控过程。这一调控过程也需要某些CDK激酶参与，尤其是周期蛋白E-CDK2。 分裂后期促进因子APC的发现是细胞周期研究领域中又一重大进展。到达分裂中期后，周期蛋白B/A与CDK1分离，在APC介导下，通过泛素化依赖途径而降解。CDK1活性消失，细胞由分裂中期向后期转化。APC的成分至少含有8种，分别称为APC1至APC8。APC活性也受到多种因素的综合调控，其中cdc20为APC有效的正调控因子。在分裂中期之前，位于动粒上的Mad2可以与cdc20结合并抑制后者的活性。到分裂中期，Mad2从动粒上消失，解除对cdc20的抑制作用，促使APC活化。 细胞增殖调控紊乱，可能导致细胞癌变。细胞癌变即可以看做是正常细胞增殖失控，也可以看做是细胞分化失控。癌基因是控制细胞生长和分裂的正常基因（又称原癌基因）的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。癌基因编码的蛋白质主要包括生长因子、生长因子受体、信号转导通路中的分子、基因转录调控因子和细胞周