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1、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
2、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
3、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)、
4、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,
5、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
6、、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,
7、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1
8、4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
9、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
10、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期调控蛋白等几大类型。抑癌基因实际上是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白质往往在细胞周期的检验点上起阻止细胞周期进程的作用。如果抑癌基因突变，丧失其细胞增殖的负调控作用，则导致细胞失控而过度增殖。癌症是一种典型的老年性疾病，它涉及一系列的原癌基因与抑癌基因的致癌突变的积累。癌症的发生与肿瘤干细胞有密切关系。,