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1、关于细胞增殖调控第一页，讲稿共五十九页哦第一节第一节 细胞增殖调控细胞增殖调控一、一、MPF的发现及其作用的发现及其作用二、二、p34cdc2激酶的发现及其与激酶的发现及其与MPF的关系的关系三、周期蛋白三、周期蛋白四、四、CDK和和CDK抑制因子抑制因子五、细胞周期运转调控五、细胞周期运转调控六、其他因素在细胞周期调控中的作用六、其他因素在细胞周期调控中的作用第二页，讲稿共五十九页哦一、一、MPF的发现及其作用的发现及其作用MPFMPF（maturation-/mitosis-/M-phase-maturation-/mitosis-/M-phase-promoting factorprom
2、oting factor）：即（卵细胞）成熟促进）：即（卵细胞）成熟促进因子，或细胞有丝分裂促进因子，也称因子，或细胞有丝分裂促进因子，也称M M期促期促进因子，在细胞周期调控中起重要作用。进因子，在细胞周期调控中起重要作用。PCCPCC（premature chromosome condensationpremature chromosome condensation）：）：即早熟染色体凝缩，主要是指与即早熟染色体凝缩，主要是指与M M期细胞融合期细胞融合的间期细胞（的间期细胞（G G1 1、S S和和G G2 2）发生的形态各异的染）发生的形态各异的染色体凝缩。色体凝缩。G G1 1期期P
3、CCPCC为细单线状（因为细单线状（因DNADNA未复制）未复制），S S期期PCCPCC为粉末状（因为粉末状（因DNADNA由多个部位开始复由多个部位开始复制），制），G G2 2期期PCCPCC为双线染色体状（说明为双线染色体状（说明DNADNA复制复制已完成），这样的形态变化可能与已完成），这样的形态变化可能与DNADNA复制状复制状态有关。态有关。第三页，讲稿共五十九页哦一、一、MPF的发现及其作用的发现及其作用M M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子：期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子：M M期细胞可以诱导期细胞可以诱导PCCPCC，暗示在，暗示在M M期细胞中可期细胞中可能存在
4、一种诱导染色体凝缩的因子，称为细能存在一种诱导染色体凝缩的因子，称为细胞有丝分裂促进因子（胞有丝分裂促进因子（MPFMPF）。）。第四页，讲稿共五十九页哦M期细胞与期细胞与G1（A）、）、S（B）和）和G2（C）期细胞融合诱导早）期细胞融合诱导早熟染色体凝缩（熟染色体凝缩（PCC）（图）（图14-1）第五页，讲稿共五十九页哦成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子的存成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子的存在：在：两位科学家分离出第两位科学家分离出第期等待成熟的非洲期等待成熟的非洲爪蟾卵母细胞，并用孕酮进行体外刺激，诱导爪蟾卵母细胞，并用孕酮进行体外刺激，诱导卵母细胞成熟，然后进行细胞质移植实验，
5、他卵母细胞成熟，然后进行细胞质移植实验，他们发现，在成熟的卵细胞的细胞质中必然有一们发现，在成熟的卵细胞的细胞质中必然有一种物质可以诱导卵母细胞成熟，即成熟促进因种物质可以诱导卵母细胞成熟，即成熟促进因子（子（MPF）；后来还证明，在成熟卵细胞中，）；后来还证明，在成熟卵细胞中，MPF已经存在，只需通过翻译后修饰即可转化已经存在，只需通过翻译后修饰即可转化为活性状态的为活性状态的MPF。1998年分离获得了年分离获得了MPF：1998年，科学家们年，科学家们以非洲爪蟾卵为材料，分离获得了微克级的纯以非洲爪蟾卵为材料，分离获得了微克级的纯化化MPF，并证明其主要含有，并证明其主要含有p32和和p
6、45两种蛋两种蛋白，并且是一种蛋白激酶。白，并且是一种蛋白激酶。第六页，讲稿共五十九页哦非洲爪蟾卵细胞成熟过程（非洲爪蟾卵细胞成熟过程（）、受精和第一）、受精和第一次卵裂示意图（图次卵裂示意图（图14-2）第七页，讲稿共五十九页哦成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子（成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子（MPF）的存在（图）的存在（图14-3）第八页，讲稿共五十九页哦二、二、p34cdc2激酶的发现及其与激酶的发现及其与MPF的关系的关系（已知）非洲爪蟾卵：（已知）非洲爪蟾卵：MPF p32 p45；MPF是激酶裂殖酵母：裂殖酵母：cdc2（基因）p34cdc2（蛋白）p34cdc2激酶调控G
7、2/M转换；p34cdc2 p56cdc13。cdc即细胞分裂周期之缩写。芽殖酵母：芽殖酵母：cdc28（基因）p34cdc28（蛋白）p34cdc28激酶调控G1/S和G2/M转换；p34cdc28 p34cdc2（同源物）。p34cdc2 p32（同源物）。（同源物）。海胆卵：海胆卵：含量随细胞周期进程变化而变化的蛋白质即周期蛋白（cyclin），cyclinB是MPF的另一种主要成分；cyclinB p56cdc13（同源物）。结论：结论：MPF 催化亚基单位催化亚基单位（CDK）调节亚单位调节亚单位（Cyclin）。）。CDK为周期蛋白（为周期蛋白（cyclin）依赖性蛋白激酶）依赖性
8、蛋白激酶第九页，讲稿共五十九页哦三、周期蛋白三、周期蛋白周期蛋白（周期蛋白（cyclin）：）：指含量随细胞周期进程指含量随细胞周期进程变化而周期性变化的蛋白质，一般在细胞间期内变化而周期性变化的蛋白质，一般在细胞间期内积累，在细胞分裂期内消失，在下一个细胞周期积累，在细胞分裂期内消失，在下一个细胞周期中又重复这一消长现象。中又重复这一消长现象。周期蛋白有多种：周期蛋白有多种：酵母中的周期蛋白有酵母中的周期蛋白有Cln13、Clb16；哺乳动物细胞中的周期蛋白；哺乳动物细胞中的周期蛋白A12、B13、C、D13、E12、F、G、H、L12、T12等。等。周期蛋白框（周期蛋白框（cyclin b
9、ox）：）：指所有周期蛋白中指所有周期蛋白中都存在的约由都存在的约由100个残基组成的相当保守的氨基个残基组成的相当保守的氨基酸序列，其功能是介导周期蛋白与酸序列，其功能是介导周期蛋白与CDK结合。结合。第十页，讲稿共五十九页哦三、周期蛋白三、周期蛋白破坏框破坏框/降解盒（降解盒（destruction box）：）：指指M期期周期蛋白近周期蛋白近N端含有的一段由端含有的一段由9个氨基酸残基组个氨基酸残基组成的特殊序列（成的特殊序列（RXXLGXIGX），其功能是参与），其功能是参与泛素依赖性的泛素依赖性的cyclinA和和B的降解。在破坏框之的降解。在破坏框之后有一段约后有一段约40个氨基酸
10、残基组成的个氨基酸残基组成的Lys（K）富）富集区。集区。PEST序列：序列：指指G1期周期蛋白的期周期蛋白的C端含有的一段端含有的一段特殊的特殊的PEST氨基酸序列，其功能可能与氨基酸序列，其功能可能与G1期周期周期蛋白的更新（降解）有关。期蛋白的更新（降解）有关。不同的不同的Cyclin-CDK复合体表现不同的复合体表现不同的CDK活性活性：不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时相不同，不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时相不同，并通过不同的周期蛋白框与不同的并通过不同的周期蛋白框与不同的CDK结合，组结合，组成不同的成不同的cyclin-CDK复合体，表现出不同的复合体，表现出不同的CDK活性
11、。活性。第十一页，讲稿共五十九页哦周期蛋白含量随细胞周期的变化周期蛋白含量随细胞周期的变化第十二页，讲稿共五十九页哦部分周期蛋白分子结构特征（图部分周期蛋白分子结构特征（图14-4）第十三页，讲稿共五十九页哦细胞周期蛋白的降解盒与降解途径细胞周期蛋白的降解盒与降解途径第十四页，讲稿共五十九页哦部分哺乳动物（部分哺乳动物（A）和酵母细胞（）和酵母细胞（B牙殖和牙殖和C裂殖）周期蛋白在细裂殖）周期蛋白在细胞周期中的积累及其与胞周期中的积累及其与CDK活性的关系（活性的关系（图图14-5）第十五页，讲稿共五十九页哦四、四、CDK和和CDK抑制因子抑制因子周期蛋白依赖性蛋白激酶周期蛋白依赖性蛋白激酶（
12、cyclin-dependent kinase,CDK）：由周期蛋白结合并活化的调控）：由周期蛋白结合并活化的调控细胞周期进程的蛋白激酶。细胞周期进程的蛋白激酶。CDK通过磷酸化其通过磷酸化其底物而对细胞周期进行调控。底物而对细胞周期进行调控。CDK有多种有多种：在人体中发现并命名的：在人体中发现并命名的CDK包括包括CDK1（Cdc2）CDK13。不同的。不同的CDK在细胞周在细胞周期中起调节作用的时期不同。期中起调节作用的时期不同。某些某些CDK与与cyclin的配对关系及执行的功能的时的配对关系及执行的功能的时期：见表期：见表14-1。CDK激酶结构域激酶结构域：各种：各种CDK的的CD
13、K激酶结构域激酶结构域保守程度有所不同，但其中有一小段序列则相当保守程度有所不同，但其中有一小段序列则相当保守，即保守，即PSTAIRE序列，与周期蛋白结合有关。序列，与周期蛋白结合有关。第十六页，讲稿共五十九页哦四、四、CDK和和CDK抑制因子抑制因子CDK的活性受磷酸化修饰调节：细胞内存在多种的活性受磷酸化修饰调节：细胞内存在多种因子，对因子，对CDK分子结构进行磷酸化修饰，从而调分子结构进行磷酸化修饰，从而调节节CDK的活性。的活性。CDK抑制蛋白（抑制蛋白（CDK inhibitor,CKI）：指对）：指对CDK起负调控作用的蛋白质，包括起负调控作用的蛋白质，包括Cip/Kip家族家族
14、和和INK家族。家族。Cip/Kip家族：包括家族：包括p21、p27和和p57等，其中等，其中p21主要对主要对G1期期CDK（CDK24和和CDK6）起抑制作用）起抑制作用 p21还与还与DNA聚合酶聚合酶的辅的辅助因子增殖细胞核抗原（助因子增殖细胞核抗原（PCNAPCNA）结合，抑制）结合，抑制DNADNA的复制；的复制；INK家族：包括家族：包括p16、p15、p18和和p19等，其中等，其中p16主要抑制主要抑制CDK4和和CDK6活性。活性。第十七页，讲稿共五十九页哦通过通过PCR技术测定与技术测定与CDK1类似的类似的CDK蛋白蛋白分子图解（图分子图解（图14-6）第十八页，讲稿
15、共五十九页哦第十九页，讲稿共五十九页哦不同类型的周期蛋白不同类型的周期蛋白激酶复合体脊椎动物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG1-CDKCyclin D*CDK2、4、6Cln 3CDK1(CDC28)G1/S-CDKCyclin ECDK2Cln 1、2CDK1(CDC28)S-CDKCyclin ACDK2Clb 5、6CDK1(CDC28)G2/M-CDKCyclin BCDK1(CDC2)Clb 1-4CDK1(CDC28)第二十页，讲稿共五十九页哦周期蛋白周期蛋白-周期蛋白依赖型激酶复合物在真核生物细周期蛋白依赖型激酶复合物在真核生物细胞周期调控中的作用胞周期调控中的作用
16、 真核生物真核生物周期蛋白周期蛋白-周期蛋白依周期蛋白依赖赖型激型激酶酶复合物在复合物在细细胞周期胞周期调调控中的作控中的作用用G1G1-SSG2-M芽殖酵母芽殖酵母Cln3-CDC28Cln1/2-CDC28Clb5/6-CDC28Clb1-4-CDC28裂殖酵母裂殖酵母Cig1-CDC2Cig2-CDC2Cig2-CDC2Cdc13-CDC2脊椎脊椎动动物物CycD-CDK4/6CycE-CDK2CycA-CDK2CycA/B-CDK1植物植物CycD-CDKACycA-CDKACycA-CDKACycA/B-CDKACDC:细细胞分裂周期蛋白胞分裂周期蛋白第二十一页，讲稿共五十九页哦Cy
17、clin的周期性变化的周期性变化第二十二页，讲稿共五十九页哦植物细胞周期控制的图示植物细胞周期控制的图示 第二十三页，讲稿共五十九页哦p21抑制作用的机理抑制作用的机理 第二十四页，讲稿共五十九页哦五、细胞周期运转调控五、细胞周期运转调控 细胞周期调控系统（细胞周期调控系统（cell cycle control system）是指）是指调节细胞周期运行的蛋白质网络系统。调节细胞周期运行的蛋白质网络系统。CDK因对细胞周期运因对细胞周期运行起着核心调控作用而被称为周期引擎分子。不同种类的周期蛋行起着核心调控作用而被称为周期引擎分子。不同种类的周期蛋白与不同种类的白与不同种类的CDK结合，构成不同
18、的结合，构成不同的MPF。不同的。不同的MPF在在细胞周期的不同时期表现活性，因而对细胞周期的不同时期进细胞周期的不同时期表现活性，因而对细胞周期的不同时期进行调节。行调节。MPF又被称作细胞周期引擎。又被称作细胞周期引擎。（一）（一）G2/M期转化与期转化与CDK1的关键性调控作用的关键性调控作用 （二）（二）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化 （三）（三）G1/S期转化与期转化与G1期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性CDK （四）（四）S/G2/M期转换与期转换与DNA复制检查点复制检查点第二十五页，讲稿共五十九页哦（一）（一）G2/M期转化与期转化与CD
19、K1的关键性调控作用的关键性调控作用CDK1活性依赖于活性依赖于cyclinB含量的积累含量的积累：cyclinB（或（或cyclinA）的含量达到一定值并与）的含量达到一定值并与CDK1结合，同时在其它一些因素的调节下，结合，同时在其它一些因素的调节下，逐渐表现出最高激酶活性（逐渐表现出最高激酶活性（G2/M期转换和期转换和M期期启动）。启动）。CDK1催化底物蛋白磷酸化催化底物蛋白磷酸化：CDK1通过使某些通过使某些底物蛋白磷酸化，改变其下游的某些靶蛋白的底物蛋白磷酸化，改变其下游的某些靶蛋白的结构和启动其功能，实现其调控细胞周期的作结构和启动其功能，实现其调控细胞周期的作用。用。CDK1
20、选择底物中某个特定序列中的某个选择底物中某个特定序列中的某个Ser/Thr残基磷酸化。残基磷酸化。CDK1可以使多种底物蛋可以使多种底物蛋白磷酸化（见表白磷酸化（见表14-2）。）。第二十六页，讲稿共五十九页哦（一）（一）G2/M期转化与期转化与CDK1的关键性调控作用的关键性调控作用CDK活性受到多种因素的综合调节活性受到多种因素的综合调节：周期蛋周期蛋白与白与CDK结合只是激活结合只是激活CDK活性的先决条件：活性的先决条件：仅周期蛋白与仅周期蛋白与CDK结合，并不能使结合，并不能使CDK激活；激活；还需要其它几个步骤的修饰：还需要其它几个步骤的修饰：cyclinB-CDK1复合物（无活性
21、）复合物（无活性）Wee1/mik1激酶和激酶和CDK1活化激酶（活化激酶（CAK）cyclinB-CDK1的的Thr14、Tyr15和和Thr161磷酸化（无活性前体磷酸化（无活性前体MPF）cdc25C蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶 cyclinB-CDK1仅剩仅剩Thr161磷酸化（有激酶活性的磷酸化（有激酶活性的MPF）（）（MPF 对对cdc25C 有正反馈作用）有正反馈作用）不同的不同的CDK之间有一定的代偿功能；之间有一定的代偿功能；CDK对个对个体和器官的发育也起着重要的调节作用。体和器官的发育也起着重要的调节作用。第二十七页，讲稿共五十九页哦cyclin B在在CDK1活性调节过程中的
22、作活性调节过程中的作用（图用（图14-7）第二十八页，讲稿共五十九页哦第二十九页，讲稿共五十九页哦CDK1激酶活性综合控制示意图（图激酶活性综合控制示意图（图14-8）第三十页，讲稿共五十九页哦活性活性MPF的正反馈的正反馈 第三十一页，讲稿共五十九页哦（二）（二）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化后期促进复合物（后期促进复合物（anaphase-promoting complex，APC）：）：20S，泛素连接酶（，泛素连接酶（E3），），通过泛素依赖性蛋白降解途径，降解通过泛素依赖性蛋白降解途径，降解M期周期蛋期周期蛋白和中期向后期转换的非周期蛋白类负调
23、控因子，白和中期向后期转换的非周期蛋白类负调控因子，使细胞从中期向后期转换。使细胞从中期向后期转换。APC至少由至少由15种成种成分组成，分别称为分组成，分别称为APC1APC15。APC的发现的发现是细胞周期研究领域中又一重大进展，表明细胞是细胞周期研究领域中又一重大进展，表明细胞分裂中期向后期转换也受到精密调控。分裂中期向后期转换也受到精密调控。APC的主要作用的主要作用：到达分裂中期后，：到达分裂中期后，cyclinB/A与与CDK1分离，在分离，在APC介导下，通过泛素化依赖介导下，通过泛素化依赖途径而降解。途径而降解。CDK1活性消失，细胞由分裂中期活性消失，细胞由分裂中期向后期转化
24、。向后期转化。第三十二页，讲稿共五十九页哦（二）（二）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化APC活性受到多种因素的综合调节：活性受到多种因素的综合调节：M期期CDK激酶和蛋白磷酸酶对激酶和蛋白磷酸酶对APC的活性起着调节的活性起着调节作用；作用；纺锤体组装检查点调控纺锤体组装检查点调控APC的活性，的活性，如如cdc20和和Mad2（有丝分裂捕获缺陷蛋白（有丝分裂捕获缺陷蛋白2）分）分别为别为APC有效的正调控因子和负调控因子，在分有效的正调控因子和负调控因子，在分裂中期之前，位于动粒上的裂中期之前，位于动粒上的Mad2与与cdc20结合结合并抑制其活性。到分
25、裂中期，并抑制其活性。到分裂中期，Mad2从动粒上消从动粒上消失，解除对失，解除对cdc20的抑制作用，促使的抑制作用，促使APC活化，活化，导致导致M期周期蛋白降解，期周期蛋白降解，M期期CDK活性丧失。活性丧失。第三十三页，讲稿共五十九页哦后期促进复合物（后期促进复合物（APC）作为有丝分裂的终）作为有丝分裂的终结者结者第三十四页，讲稿共五十九页哦马达蛋白和微管系统共同协作导致染色体分离马达蛋白和微管系统共同协作导致染色体分离第三十五页，讲稿共五十九页哦Cyclin B的降解途径的降解途径第三十六页，讲稿共五十九页哦（三）（三）G1/S期转化与期转化与G1期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性C
26、DK细胞由细胞由G1期向期向S期（期（G1/S期）转化主要受期）转化主要受G1期周期周期蛋白依赖性期蛋白依赖性CDK：cyclinD-CDK4/6、cyclinE-CDK2和和cyclinA-CDK2。cyclinD-CDK4/6为细胞为细胞G1/S期转化所必需期转化所必需：cyclinD包括包括D1、D2和和D3，它们的表达有细胞，它们的表达有细胞和组织特异性；和组织特异性；cyclinD-CDK4/6的底物主要是的底物主要是Rb蛋白（蛋白（retinoblastoma protein）即成视网膜）即成视网膜细胞瘤蛋白，细胞瘤蛋白，Rb蛋白是蛋白是E2F的抑制因子，的抑制因子，E2F是是促进
27、与促进与G1/S期转化和期转化和DNA复制有关的基因转录复制有关的基因转录的转录因子，的转录因子，Rb蛋白在蛋白在G1/S期转化中起负调控期转化中起负调控（“刹车刹车”）作用，在）作用，在G1期的晚期通过磷酸化而期的晚期通过磷酸化而失活失活。第三十七页，讲稿共五十九页哦（三）（三）G1/S期转化与期转化与G1期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性CDKcyclinE-CDK2为为S期启动所必需期启动所必需：cyclinE-CDK2的主要作用是去除的主要作用是去除p107（类（类Rb蛋白）对蛋白）对E2F的抑制作用，促进的抑制作用，促进G1/S期转化；期转化；cyclinE-CDK2是是TGF-的主要
28、靶酶，的主要靶酶，TGF-可以有效地可以有效地抑制抑制cyclinE-CDK2活性，进而将细胞阻止在活性，进而将细胞阻止在G1期；期；cyclinE在肿瘤细胞中的含量比正常细胞中在肿瘤细胞中的含量比正常细胞中要高得多；在细胞中，提高要高得多；在细胞中，提高cyclinE的表达，该的表达，该细胞则快速进入细胞则快速进入S期，对生长因子的依赖性降低。期，对生长因子的依赖性降低。cyclinA-CDK2也可以作用于也可以作用于p107（类（类Rb蛋白）：蛋白）：除此之外，除此之外，cyclinA合成虽始于合成虽始于G1/S期转化时期，期转化时期，但但cyclinA-CDK2却是却是S期主要的期主要的
29、CDK。第三十八页，讲稿共五十九页哦Cyclin D与与CDK结合使结合使Rb释放结合的释放结合的转录因子转录因子E2F第三十九页，讲稿共五十九页哦p53和和Rb在细胞周期调节中的作用在细胞周期调节中的作用 第四十页，讲稿共五十九页哦G1期周期蛋白是到达期周期蛋白是到达S期的一定阶段通过期的一定阶段通过SCF泛素化途径降泛素化途径降解的，同时需要解的，同时需要G1期期CDK的参与：的参与：SCF（Skp-cullin-F-box protein）（间期初级活化因子）是一种具有泛素连接酶（E3）功能的多亚基的蛋白复合物（Skp1、Cul1和Rbx1），可以被Skp2、-Trcp或Fbw7三种F-
30、box蛋白分别活化，而且SCF的底物特异性的识别是由F-box蛋白来决定的；SCF通过降解细胞周期的不同时期的不同的底物从而在整个细胞周期中都发挥作用（但主要在细胞间期但主要在细胞间期G1、S和和G2期发挥作用期发挥作用），如降解 G1期周期蛋白（cyclinA、D1和E）（PEST序列对降解起促进作用），CKI（p21、p27和p57），DNA复制调控因子（ORC1和Cdt1）和 其它（cdc25a、Wee1和Emi1）。APC主要在主要在M期和期和G1期早期发挥作用期早期发挥作用：APC的2个负责底物识别的因子是cdc20和Cdh1，APC催化的底物见图14-9。第四十一页，讲稿共五十九页
31、哦间期初级活化因子（间期初级活化因子（SCF）和后期促进复）和后期促进复合物（合物（APC）在细胞周期中的活动）在细胞周期中的活动第四十二页，讲稿共五十九页哦APC和和SCF在细胞周期中的活性及其底物（图在细胞周期中的活性及其底物（图14-9）第四十三页，讲稿共五十九页哦SCF泛素化依赖蛋白质降解途径（图泛素化依赖蛋白质降解途径（图14-10）第四十四页，讲稿共五十九页哦其它对其它对DNA复制起始活动进行综合调控的因素复制起始活动进行综合调控的因素：DNA复制的起始并不仅仅是在复制的起始并不仅仅是在G1期末的起始点期末的起始点（限制点）处才决定的。早在（限制点）处才决定的。早在G1期开始时，许
32、期开始时，许多与多与DNA复制有关的物质即已表达并与染色质复制有关的物质即已表达并与染色质结合，开始了结合，开始了DNA复制的起始调控。复制的起始调控。ORC（复制起始点识别复合物）（复制起始点识别复合物）：ORC识别识别DNA复复制起始点并与之结合，这是制起始点并与之结合，这是DNA复制起始所必复制起始所必需的；需的；cdc6和和cdc45也是也是DNA复制所必需的复制所必需的调控因子：调控因子：cdc6在在G1期早期与染色质结合，到期早期与染色质结合，到S期早期从染色质上解离下来；期早期从染色质上解离下来；cdc45约在约在G1期期晚期才与染色质结合，晚期才与染色质结合，CDK6对对cdc
33、45 于染色质于染色质的结合起促进作用；的结合起促进作用；第四十五页，讲稿共五十九页哦DNA复制执照（复制执照（licensing）因子）因子Mcm蛋白蛋白（minichromosome mantenance protein）：）：在在M期，胞质中的执照因子期，胞质中的执照因子Mcm蛋白（蛋白（DNA解解旋酶）与染色质接触并与之结合，使染色质获旋酶）与染色质接触并与之结合，使染色质获得得DNA复制所必需的复制所必需的“执照执照”，但随着，但随着DNA复复制进程制进程“执照执照”信号会不断减弱直到消失，只信号会不断减弱直到消失，只有等到下一个有等到下一个M期重新获得期重新获得“执照执照”，才能开
34、始，才能开始新一轮的新一轮的DNA复制。复制。DNA复制起始调控是近十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。年细胞周期调控研究中的又一大进展。第四十六页，讲稿共五十九页哦ORC、cdc6、cdc45、CDK和和Mcm与染色质的结合及与染色质的结合及其在其在DNA复制起始调控中的作用（图复制起始调控中的作用（图14-11）第四十七页，讲稿共五十九页哦ORC、cdc6、cdc45、CDK和和Mcm与染色质的结合与染色质的结合及其在及其在DNA复制起始调控中的作用（图复制起始调控中的作用（图14-11）第四十八页，讲稿共五十九页哦（四）（四）S/G2/M期转换与期转换与DNA复制检验点
35、复制检验点检查点（检查点（checkpoint）：）：细胞周期的调控点，细胞周期的调控点，检验细胞从一个周期时相进入下一个时相的检验细胞从一个周期时相进入下一个时相的条件是否适合。除条件是否适合。除CDK及其直接的活性调节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，如各种检查点等。各种检查点也有控过程，如各种检查点等。各种检查点也有专门的调控机制。专门的调控机制。第四十九页，讲稿共五十九页哦（四）（四）S/G2/M期转换与期转换与DNA复制检验点复制检验点DNA复制检查点主要包括复制检查点主要包括2种种：S期内部检查点期内部检查点（in
36、tra-S phase checkpoint）：指在）：指在S期内发生期内发生DNA损伤（如双链断裂）时，损伤（如双链断裂）时，S期内部检查点被激活，期内部检查点被激活，从而抑制复制起始点的启动使从而抑制复制起始点的启动使DNA复制速度减慢，复制速度减慢，S期延长，同时激活期延长，同时激活DNA修复和复制叉的恢复等机制。修复和复制叉的恢复等机制。DNA复制检查点复制检查点（DNA replication checkpoint）：）：指由于停滞的复制叉导致的指由于停滞的复制叉导致的S期的延长。这期的延长。这2种检查点种检查点能够将细胞停滞在能够将细胞停滞在S期和期和G2/M期。当期。当DNA复制
37、叉阻断复制叉阻断引发单链引发单链DNA时，时，ATR-CHK1通路被激活；当通路被激活；当DNA双双链断裂时，链断裂时，ATM-CHK2通路被激活。通路被激活。ATR/ATM是是DNA损伤信号感受因子，也是与损伤信号感受因子，也是与PI-3-K同源的激酶，激活下同源的激酶，激活下游信号通路。游信号通路。CHK即检查点激酶。即检查点激酶。第五十页，讲稿共五十九页哦四个主要的检验点四个主要的检验点第五十一页，讲稿共五十九页哦S/G2/M期转化与期转化与DNA复制检查点（图复制检查点（图14-12）第五十二页，讲稿共五十九页哦DNA损伤检查站的作用机理模型损伤检查站的作用机理模型 第五十三页，讲稿共
38、五十九页哦六、其他因素在细胞周期调控中的作用六、其他因素在细胞周期调控中的作用癌基因和抑癌基因产物对细胞增殖和分化起癌基因和抑癌基因产物对细胞增殖和分化起着重要的调控作用：着重要的调控作用：癌基因产物大致可癌基因产物大致可归纳为多肽类生长因子、膜表面生长因子受归纳为多肽类生长因子、膜表面生长因子受体和激素受体、类固醇和甲状腺素受体、信体和激素受体、类固醇和甲状腺素受体、信号转导器、蛋白激酶、转录因子和核蛋白等号转导器、蛋白激酶、转录因子和核蛋白等几个类型。它们在细胞周期信号调控中各自几个类型。它们在细胞周期信号调控中各自起着不同的作用。起着不同的作用。抑癌基因产物对细胞增抑癌基因产物对细胞增殖
39、起负调控作用，如殖起负调控作用，如Rb和和p53等。等。p53常被常被称为称为“分子警察分子警察”，抑制，抑制CDK1、CDK2和和CDK4等的活性，从而影响细胞周期运转。等的活性，从而影响细胞周期运转。第五十四页，讲稿共五十九页哦六、其他因素在细胞周期调控中的作用六、其他因素在细胞周期调控中的作用除细胞内在因素外，细胞和机体的外在因素除细胞内在因素外，细胞和机体的外在因素对细胞周期也有重要影响：如病毒感染、化对细胞周期也有重要影响：如病毒感染、化学物质作用、离子辐射、温度变化和学物质作用、离子辐射、温度变化和pH变变化等。化等。第五十五页，讲稿共五十九页哦本章概要（一）本章概要（一）细胞周期
40、运转受到细胞内外各种因素的精密调控，细胞内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，周期蛋白依赖性因是调控依据。研究发现，周期蛋白依赖性CDK是细胞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至少存在13种种CDK，即，即CDK1至至CDK13。一般情况下，。一般情况下，CDK至少含有两个亚单位，即周期蛋白和至少含有两个亚单位，即周期蛋白和CDK蛋白。周期蛋白。周期蛋白为其调节亚单位，蛋白为其调节亚单位，CDK蛋白为其催化亚单位。周期蛋白也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
41、包括周期蛋白有多种，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，分别与不同的等，分别与不同的CDK蛋白结合。不同的蛋白结合。不同的CDK在细胞周期中起调节作用的时期不同。在细胞周期中起调节作用的时期不同。CDK通过磷酸通过磷酸化其底物而对细胞周期进行调控。化其底物而对细胞周期进行调控。CDK活性也受到其他因活性也受到其他因素的直接调节。除素的直接调节。除CDK及其直接的活性调节因子外，还有不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
42、能组成一个综合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。的调控网络。第五十六页，讲稿共五十九页哦本章概要（一）本章概要（一）DNA复制起始调控是近十年细胞周期调控研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。究中的又一大进展。DNA复制的起始并不仅复制的起始并不仅仅是在仅是在G1期末的起始点（限制点）处才决定期末的起始点（限制点）处才决定的。早在的。早在G1期开始时，许多与期开始时，许多与DNA复制有关复制有关的物质即已表达并与染色质结合，开始了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，复制的起始调控。目前已经知道，Orc、cdc6
43、、cdc45、Mcm等蛋白质参与了等蛋白质参与了DNA复复制的起始调控过程。这一调控过程也需要某些制的起始调控过程。这一调控过程也需要某些CDK激酶参与，尤其是周期蛋白激酶参与，尤其是周期蛋白E-CDK2。第五十七页，讲稿共五十九页哦本章概要（二）本章概要（二）分裂后期促进因子分裂后期促进因子APC的发现是细胞周期研究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，周期领域中又一重大进展。到达分裂中期后，周期蛋白蛋白B/A与与CDK1分离，在分离，在APC介导下，通过泛介导下，通过泛素化依赖途径而降解。素化依赖途径而降解。CDK1活性消失，细胞由活性消失，细胞由分裂中期向后期转化。分裂中期向后期转化。APC的成分至少含有的成分至少含有8种，种，分别称为分别称为APC1至至APC8。APC活性也受到多种活性也受到多种因素的综合调控，其中因素的综合调控，其中cdc20为为APC有效的正有效的正调控因子。在分裂中期之前，位于动粒上的调控因子。在分裂中期之前，位于动粒上的Mad2可以与可以与cdc20结合并抑制后者的活性。到结合并抑制后者的活性。到分裂中期，分裂中期，Mad2从动粒上消失，解除对从动粒上消失，解除对cdc20的抑制作用，促使的抑制作用，促使APC活化。活化。第五十八页，讲稿共五十九页哦感感谢谢大大家家观观看看第五十九页，讲稿共五十九页哦