細(xì)胞周期ppt課件.ppt

概述細(xì)胞周期調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)的癌基因和抑癌基因細(xì)胞增殖異常與疾病細(xì)胞增殖活性的檢測(cè)方法 細(xì)胞增殖異常與疾病 1 概述 細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖形成了生物體的生長(zhǎng)繁衍細(xì)胞的異常增殖可能導(dǎo)致機(jī)體的疾病 2 細(xì)胞增殖 細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)的過(guò)程細(xì)胞通過(guò)分裂進(jìn)行增殖 把遺傳信息傳給子代 保持物種的延續(xù)和數(shù)量增多細(xì)胞增殖 分化不良 組織器官發(fā)育不全細(xì)胞增殖 分化不全 低分化 去分化或逆分化 腫瘤發(fā)生 3 細(xì)胞增殖過(guò)程 4 細(xì)胞周期 Cellcycle Cellcycleisdefinedasaperiodfromtheendofonedivisiontothebeginningofnextdivisionofaproliferativecell 細(xì)胞周期分期G1 S G2 MG1期 DNA合成前期 RNA和蛋白質(zhì)合成 InterphaseS期 DNA合成期 DNA復(fù)制 組蛋白和非組蛋白合成 G2期 分裂前期 微絲 微管蛋白 成熟因子等合成 MphaseM期 分裂期 5 6 三類細(xì)胞 持續(xù)分裂細(xì)胞 continuouslydividingcell 腫瘤細(xì)胞 表皮 呼吸 消化 生殖道粘膜上皮 淋巴造血細(xì)胞 間皮細(xì)胞不分裂細(xì)胞 nondividingcell 神經(jīng)元 骨骼肌 心肌細(xì)胞靜止細(xì)胞 quiescentcell G0期 腺體或腺樣器官的實(shí)質(zhì)細(xì)胞 間葉細(xì)胞 肝細(xì)胞等 7 細(xì)胞周期的調(diào)控 Regulationofthecellcycle Regulationofthecellcycle Regulationofthecellcyclebyintracellularsignals Regulationofthecellcyclebyextracellularsignals 8 細(xì)胞周期素 Cyclin 細(xì)胞周期素依賴性激酶 Cyclin dependentkinase CDK 細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的核心細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制劑 CDKinhibitor CKI 1 細(xì)胞周期自身調(diào)控機(jī)制 Keyspot Cyclin CDKs CKI Checkpointofcellcycle 9 Cyclin周期變化圖 CyclinCyclinA CyclinB CyclinC CyclinE CyclinD1 D2 D3 CyclinH 10 Cyclins主要通過(guò)泛素化降解泛素 由76個(gè)氨基酸組成 廣泛存在于真核細(xì)胞 共價(jià)結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)被蛋白酶體識(shí)別和降解 11 Cyclins的作用 激活CDK 決定CDK何時(shí)將何種底物磷酸化而推動(dòng)細(xì)胞周期進(jìn)行 12 CDK 一組絲氨酸 蘇氨酸蛋白激酶CDK1 CDK2 CDK3 CDK4 CDK5 CDK6 CDK7CDK與Cyclin結(jié)合形成復(fù)合物 磷酸化而激活控制G1期 CDK4 CDK6 CDK2控制S和G2期 CDK2控制M期 CDK1 13 Cdk1 14 CDK活化與調(diào)控細(xì)胞周期 CDK2與cyclinE結(jié)合 CDK4 CDK6與cyclinD1 D2 D3結(jié)合Rb磷酸化游離E2F釋放 啟動(dòng)G1期 CDK2與cyclinE和A結(jié)合后識(shí)別染色體ARS促進(jìn)S期 CDK1與cyclinA結(jié)合啟動(dòng)G2期 CDK1與cyclinB1結(jié)合 MPF Mitosispromotingfactor 啟動(dòng)M期 PRb 15 細(xì)胞在生長(zhǎng)因子的刺激下 G1期cyclinD表達(dá) 并與CDK4 CDK6結(jié)合 使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化 磷酸化的Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F 促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄 如編碼cyclinE A和CDK2的基因 16 CDKs活化部位與抑制部位 活化部位 CDK1Thr161 磷酸化 CAK對(duì)CDK1活化部位磷酸化 抑制部位 CDK1Thr14 Tyr15 去磷酸化 依賴于P80cdc25酶作用 17 18 19 CKI可特異性抑制CDK的活性 Ink4 inhibitorofcdk4 P16INK4a P15INK4b P18INK4c和P19INK4d特異性抑制CDK4 CyclinD1 CDK6 CyclinD1復(fù)合物 Cip Kip cyclininhibitionprotein kinaseinhibitionprotein p21Cipl P27Kip1和P57Kip1抑制多數(shù)CDK活性 20 抑制途徑 CKIs通過(guò)直接結(jié)合CDK cyclin復(fù)合物的磷酸化活化部位 抑制CDK的激酶活性 P16INK4a通過(guò)結(jié)合CDK4單體 阻斷它與cyclins的結(jié)合 21 細(xì)胞周期校驗(yàn)點(diǎn) Checkpoint 細(xì)胞內(nèi)存在監(jiān)控機(jī)制 校驗(yàn)點(diǎn)G1 S校驗(yàn)點(diǎn)DNA損傷 外環(huán)境適宜 體積足夠 CheckpointS期校驗(yàn)點(diǎn)DNA復(fù)制完成 G2 M校驗(yàn)點(diǎn)DNA損傷 體積足夠 紡錘體組裝校驗(yàn)點(diǎn)著絲點(diǎn)正確連接紡錘體 校驗(yàn)點(diǎn)系統(tǒng)通過(guò)促進(jìn)抑制通路或抑制激活通路使細(xì)胞周期停止 校驗(yàn)點(diǎn)丟失可導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定 正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞 22 Checkmechanism G1 S期 P53DNA損傷 P53水平上調(diào) 磷酸化P53上調(diào)p21Cipl基因轉(zhuǎn)錄 P21Cipl能與多種CDK cyclin復(fù)合物結(jié)合 抑制CDKs的激活 阻滯G1 S的過(guò)渡 為DNA修復(fù)提供足夠時(shí)間 23 G2期 Cdc25 P80 一個(gè)蛋白激酶結(jié)合在損傷的DNA上 激活Chk1 checkpointkinase Chk1使Cdc25失活 使其不能活化cdc2 導(dǎo)致細(xì)胞周期中斷 MPF mitosispromotingfactor CDC25為一種磷酸酶Cdc2基因的產(chǎn)物為CDK1 Cdc2為啟動(dòng)有絲分裂所必須 24 2影響細(xì)胞周期的細(xì)胞外因素G1期存在一個(gè) 限定點(diǎn) restrictionpoint 決定細(xì)胞是否進(jìn)入周期 這 限定點(diǎn) 主要受細(xì)胞外信號(hào)的調(diào)控 刺激信號(hào) 生長(zhǎng)因子 EGF IGF IL 生長(zhǎng)因子通過(guò)ras途徑 激活MAPK MAPK進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi) 促進(jìn)細(xì)胞增殖相關(guān)基因的表達(dá) 如通過(guò)一種未知的途徑激活c myc myc作為轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)cyclinD E2F等G1 S有關(guān)的許多基因表達(dá) 細(xì)胞進(jìn)入G1期 25 TGF 可刺激纖維母細(xì)胞增殖可下調(diào)cyclinD1和CDK4的表達(dá)和促進(jìn)P21wafl P27kipl和P15ink4b等產(chǎn)生 使其他類型細(xì)胞阻滯在G1期 細(xì)胞生長(zhǎng)條件不具備P16INK4a和P15INK4b增加 并抑制CyclinD CDK4 6復(fù)合物的功能 細(xì)胞阻滯G1期 26 3細(xì)胞周期相關(guān)的癌基因和抑癌基因癌基因sis癌基因編碼PDGF 可刺激具有該受體的腫瘤細(xì)胞增殖fms癌基因編碼CSF 1受體中一條肽鏈CSF 1刺激骨髓細(xì)胞增殖 27 ras癌基因編碼細(xì)胞膜上單鏈鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白 小G蛋白當(dāng)信號(hào)從細(xì)胞膜傳到ras蛋白 raf蛋白 具有絲氨酸 蘇氨酸蛋白激酶活性 活化 MAPK Mitogen activatedproteinkinase 磷酸化 促進(jìn)細(xì)胞周期N Ras GTP激活下游信號(hào)分子Ras蛋白具GTPase活性 能水解結(jié)合的GTP 滅活Ras蛋白活性ras點(diǎn)突變 失去GTPase活性 使Ras蛋白活性長(zhǎng)期保持 28 myc癌基因編碼一種核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白 起轉(zhuǎn)錄因子作用 促進(jìn)一些細(xì)胞分裂所需基因的轉(zhuǎn)錄c jun和c fos癌基因編碼轉(zhuǎn)錄因子AP 1的亞基 AP 1能調(diào)節(jié)許多基因轉(zhuǎn)錄 參與細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)N 只在有絲分裂元刺激后短暫表達(dá) 29 抑癌基因抑癌基因表達(dá)產(chǎn)物CDK抑制物 P15 P16 P21 P27等抑制細(xì)胞周期的蛋白 P53 Rb抑癌基因突變后 不表達(dá)或表達(dá)無(wú)功能的產(chǎn)物 失去對(duì)細(xì)胞增殖的抑制作用 使細(xì)胞出現(xiàn)過(guò)度增殖 30 細(xì)胞周期異常與疾病細(xì)胞過(guò)度增殖或不足的本質(zhì)是細(xì)胞周期調(diào)控異常 細(xì)胞周期的驅(qū)動(dòng)失控 Cyclin CDK和CKI表達(dá)異常 監(jiān)控 檢查 機(jī)制受損 Theimpairmentofcheckpointsystem 31 細(xì)胞增殖異常與相關(guān)疾病增殖異常增殖分化異常再生障礙性貧血惡性腫瘤前列腺肥大畸胎瘤動(dòng)脈粥樣硬化先天畸形家族性紅細(xì)胞增多癥X 連鎖 球蛋白缺乏癥高IgM血癥 32 惡性腫瘤細(xì)胞增殖異常機(jī)制 腫瘤細(xì)胞最顯著的特點(diǎn)生長(zhǎng)失控和幼稚化 不分化 細(xì)胞不進(jìn)入G0期 持續(xù)處于細(xì)胞周期 33 1 細(xì)胞周期驅(qū)動(dòng)機(jī)制失控Cyclins過(guò)表達(dá) Overexpressionofcyclins 多種腫瘤cyclinD1 cyclinE過(guò)表達(dá) 基因擴(kuò)增CyclinD1 Bcl 1 過(guò)表達(dá)的主要原因乳腺癌 胃癌 食管癌存在CyclinD1基因擴(kuò)增過(guò)度 34 染色體倒位 Chromosomeinversion CyclinD1基因倒位于甲狀旁腺啟動(dòng)子控制下CyclinD1蛋白合成 甲狀旁腺腺癌 染色體易位 Chromosometranslocation Bcl 1t 11 14 q13 q32 易位CyclinD1受Ig重鏈基因增強(qiáng)子影響CyclinD1表達(dá) 35 基因突變CyclinD1T286突變CyclinD1泛素化受阻CyclinD1 CyclinD過(guò)表達(dá)致腫瘤機(jī)制 CyclinD過(guò)表達(dá) 生長(zhǎng)因子CDKs瀑布效應(yīng) 細(xì)胞增殖過(guò)度易發(fā)生細(xì)胞癌變 36 37 CKI表達(dá)不足和突變腫瘤細(xì)胞中常出現(xiàn)CKI表達(dá)不足或突變 p16InK4基因失活突變或缺失 染色體易位 p16InK4高度甲基化 38 39 2 細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制受損 Impairmentofcheckpointsystem 主要原因 G1 S G2 M檢查點(diǎn)異常失察結(jié)果 探測(cè)DNA損傷功能降低 如發(fā)現(xiàn)不了DNA損傷 會(huì)導(dǎo)致基因缺失 易位 染色體重排等 40 41 DNA病毒 SV40 HPV 腺病毒等P53蛋白失活 42 43 檢測(cè)細(xì)胞增殖活性的常用方法 核分裂計(jì)數(shù)高倍視野法 highpowerfields HPF 400倍放大 10 視野單位面積核分裂像更具可比性核分裂指數(shù) mitoticindex MI 顯微鏡目鏡放置網(wǎng)格測(cè)微尺 計(jì)算機(jī)軟件輔助分析 44 45 46 免疫組織化學(xué)法Ki67抗體 所測(cè)抗原只表達(dá)于G1 G2 M和S期細(xì)胞 不表達(dá)于G0期細(xì)胞 47 PCNA抗體 proliferatingcellneuclearantigen 36KD高度保守分子 是DNA多聚酶 的輔助因子 不表達(dá)于G0期細(xì)胞周期素A B C D和E 周期素依賴性激酶CDK檢測(cè)細(xì)胞增殖的輔助標(biāo)記 48 DNA含量測(cè)定 胸腺嘧啶標(biāo)記 thymidinelabelling 溴脫氧鳥(niǎo)核甙摻入 bromodeoxyuridineincorporation 放射性核素3H或32P標(biāo)記胸腺嘧啶或鳥(niǎo)核苷加入培養(yǎng)的細(xì)胞液一段時(shí)間后 檢測(cè)細(xì)胞的3H或32P的含量 從而了解細(xì)胞的DNA合成情況 49 流式細(xì)胞術(shù) flowcytometry 碘化丙錠 PI 可使細(xì)胞DNA和RNA同時(shí)染色 細(xì)胞經(jīng)PI染色后 FCM分析可獲得DNA直方圖 該直方圖可顯示細(xì)胞