第十四章細胞增殖調(diào)控

1、第十四章第十四章 細胞增殖調(diào)控與癌細胞細胞增殖調(diào)控與癌細胞 細胞增殖是通過嚴格調(diào)控的細胞周期細胞增殖是通過嚴格調(diào)控的細胞周期來實現(xiàn)的，在細胞周期的不同階段有一系來實現(xiàn)的，在細胞周期的不同階段有一系列檢查點對該過程進行嚴密監(jiān)控。不然，列檢查點對該過程進行嚴密監(jiān)控。不然，不受約束而生成的細胞將被機體免疫系統(tǒng)不受約束而生成的細胞將被機體免疫系統(tǒng)所清除，或者癌變，轉(zhuǎn)化為癌細胞。癌細所清除，或者癌變，轉(zhuǎn)化為癌細胞。癌細胞不僅表現(xiàn)出增殖失控，同時還具有侵潤胞不僅表現(xiàn)出增殖失控，同時還具有侵潤和轉(zhuǎn)移的特征，最終導致個體的死亡。和轉(zhuǎn)移的特征，最終導致個體的死亡。 第一節(jié)第一節(jié) 細胞增殖調(diào)控細胞增殖調(diào)控 第二節(jié)

2、第二節(jié) 癌細胞癌細胞第一節(jié)第一節(jié) 細胞增殖調(diào)控細胞增殖調(diào)控一、一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用的發(fā)現(xiàn)及其作用二、二、p34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)的關(guān)系系三、周期蛋白三、周期蛋白四、四、CDK和和CDK抑制因子抑制因子五、細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控五、細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控六、其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用六、其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用一、一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用的發(fā)現(xiàn)及其作用 MPFMPF（maturation- /mitosis- / M-phase-maturation- /mitosis- / M-phase-promoting factorpromoting factor）：即

3、（卵細胞）成熟促進）：即（卵細胞）成熟促進因子，或細胞有絲分裂促進因子，也稱因子，或細胞有絲分裂促進因子，也稱M M期促期促進因子，在細胞周期調(diào)控中起重要作用。進因子，在細胞周期調(diào)控中起重要作用。 PCCPCC（premature chromosome condensationpremature chromosome condensation）：）：即早熟染色體凝縮，主要是指與即早熟染色體凝縮，主要是指與M M期細胞融合期細胞融合的間期細胞（的間期細胞（G G1 1、S S和和G G2 2）發(fā)生的形態(tài)各異的染）發(fā)生的形態(tài)各異的染色體凝縮。色體凝縮。G G1 1期期PCCPCC為細單線狀（因為細

4、單線狀（因DNADNA未復未復制），制），S S期期PCCPCC為粉末狀（因為粉末狀（因DNADNA由多個部位開由多個部位開始復制），始復制），G G2 2期期PCCPCC為雙線染色體狀（說明為雙線染色體狀（說明DNADNA復制已完成），這樣的形態(tài)變化可能與復制已完成），這樣的形態(tài)變化可能與DNADNA復復制狀態(tài)有關(guān)。制狀態(tài)有關(guān)。一、一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用的發(fā)現(xiàn)及其作用 M M期細胞中可能存在細胞有絲分裂促進因子：期細胞中可能存在細胞有絲分裂促進因子：M M期細胞可以誘導期細胞可以誘導PCCPCC，暗示在，暗示在M M期細胞中可期細胞中可能存在一種誘導染色體凝縮的因子，稱為細能存在一種誘導染

5、色體凝縮的因子，稱為細胞有絲分裂促進因子（胞有絲分裂促進因子（MPFMPF）。）。M期細胞與期細胞與G1（A）、）、S（B）和）和G2（C）期細胞融合誘）期細胞融合誘導早熟染色體凝縮（導早熟染色體凝縮（PCC）（圖）（圖14-1） 成熟卵細胞細胞質(zhì)移植發(fā)現(xiàn)成熟促進因子的存成熟卵細胞細胞質(zhì)移植發(fā)現(xiàn)成熟促進因子的存在：在：兩位科學家分離出第兩位科學家分離出第期等待成熟的非洲期等待成熟的非洲爪蟾卵母細胞，并用孕酮進行體外刺激，誘導爪蟾卵母細胞，并用孕酮進行體外刺激，誘導卵母細胞成熟，然后進行細胞質(zhì)移植實驗，他卵母細胞成熟，然后進行細胞質(zhì)移植實驗，他們發(fā)現(xiàn)，在成熟的卵細胞的細胞質(zhì)中必然有一們發(fā)現(xiàn)，在成

6、熟的卵細胞的細胞質(zhì)中必然有一種物質(zhì)可以誘導卵母細胞成熟，即成熟促進因種物質(zhì)可以誘導卵母細胞成熟，即成熟促進因子（子（MPF）；后來還證明，在成熟卵細胞中，）；后來還證明，在成熟卵細胞中，MPF已經(jīng)存在，只需通過翻譯后修飾即可轉(zhuǎn)化已經(jīng)存在，只需通過翻譯后修飾即可轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)的為活性狀態(tài)的MPF。 1998年分離獲得了年分離獲得了MPF：1998年，科學家們年，科學家們以非洲爪蟾卵為材料，分離獲得了微克級的純以非洲爪蟾卵為材料，分離獲得了微克級的純化化MPF，并證明其主要含有，并證明其主要含有p32和和p45兩種蛋兩種蛋白，并且是一種蛋白激酶。白，并且是一種蛋白激酶。非洲爪蟾卵細胞成熟過程（非洲

7、爪蟾卵細胞成熟過程（）、受精和）、受精和第一次卵裂示意圖（圖第一次卵裂示意圖（圖14-2）成熟卵細胞細胞質(zhì)移植發(fā)現(xiàn)成熟促進因子成熟卵細胞細胞質(zhì)移植發(fā)現(xiàn)成熟促進因子（ MPF ）的存在（圖）的存在（圖14-3）二、二、p34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系的關(guān)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激酶調(diào)控G2/M轉(zhuǎn)換；p34cdc2 p56cdc13。cdc即細胞分裂周期之縮寫。 芽殖酵母：芽殖酵母：cdc28（基因） p34cdc28（蛋白） p34cdc

8、28激酶調(diào)控G1/S和G2/M轉(zhuǎn)換；p34cdc28 p34cdc2（同源物）。 p34cdc2 p32（同源物）。（同源物）。 海膽卵：海膽卵：含量隨細胞周期進程變化而變化的蛋白質(zhì)即周期蛋白（cyclin），cyclinB是MPF的另一種主要成分；cyclinB p56cdc13（同源物）。 結(jié)論：結(jié)論：MPF 催化亞基單位催化亞基單位 （CDK） 調(diào)節(jié)亞調(diào)節(jié)亞單位（單位（Cyclin）。）。CDK為周期蛋白（為周期蛋白（cyclin）依賴性蛋）依賴性蛋白激酶白激酶三、周期蛋白三、周期蛋白 周期蛋白（周期蛋白（cyclin）：）：指含量隨細胞周期進程指含量隨細胞周期進程變化而周期性變化的蛋白

9、質(zhì)，一般在細胞間期內(nèi)變化而周期性變化的蛋白質(zhì)，一般在細胞間期內(nèi)積累，在細胞分裂期內(nèi)消失，在下一個細胞周期積累，在細胞分裂期內(nèi)消失，在下一個細胞周期中又重復這一消長現(xiàn)象。中又重復這一消長現(xiàn)象。 周期蛋白有多種：周期蛋白有多種：酵母中的周期蛋白有酵母中的周期蛋白有Cln13、Clb16；哺乳動物細胞中的周期蛋白；哺乳動物細胞中的周期蛋白A12、B13、C、D13、E12、F、G、H、L12、T12等。等。 周期蛋白框（周期蛋白框（cyclin box）：）：指所有周期蛋指所有周期蛋白中都存在的約由白中都存在的約由100個殘基組成的相當保守的個殘基組成的相當保守的氨基酸序列，其功能是介導周期蛋白與氨

10、基酸序列，其功能是介導周期蛋白與CDK結(jié)結(jié)合。合。三、周期蛋白三、周期蛋白 破壞框破壞框/降解盒（降解盒（destruction box）：）：指指M期周期蛋白近期周期蛋白近N端含有的一段由端含有的一段由9個氨基酸殘基個氨基酸殘基組成的特殊序列（組成的特殊序列（RXXLGXIGX），其功能是參），其功能是參與泛素依賴性的與泛素依賴性的cyclinA和和B的降解。在破壞框的降解。在破壞框之后有一段約之后有一段約40個氨基酸殘基組成的個氨基酸殘基組成的Lys（K）富集區(qū)。富集區(qū)。 PEST序列：序列：指指G1期周期蛋白的期周期蛋白的C端含有的一端含有的一段特殊的段特殊的PEST氨基酸序列，其功能可

11、能與氨基酸序列，其功能可能與G1期期周期蛋白的更新（降解）有關(guān)。周期蛋白的更新（降解）有關(guān)。 不同的不同的Cyclin-CDK復合體表現(xiàn)不同的復合體表現(xiàn)不同的CDK活性活性：不同的周期蛋白在細胞周期中表達的時：不同的周期蛋白在細胞周期中表達的時相不同，并通過不同的周期蛋白框與不同的相不同，并通過不同的周期蛋白框與不同的CDK結(jié)合，組成不同的結(jié)合，組成不同的cyclin-CDK復合體，表復合體，表現(xiàn)出不同的現(xiàn)出不同的CDK活性?；钚?。周期蛋白含量隨細胞周期的變化周期蛋白含量隨細胞周期的變化部分周期蛋白分子結(jié)構(gòu)特征（圖部分周期蛋白分子結(jié)構(gòu)特征（圖14-4）細胞周期蛋白的降解盒與降解途徑細胞周期蛋白

12、的降解盒與降解途徑部分哺乳動物（部分哺乳動物（A）和酵母細胞（）和酵母細胞（B牙殖和牙殖和C裂殖）周期裂殖）周期蛋白在細胞周期中的積累及其與蛋白在細胞周期中的積累及其與CDK活性的關(guān)系（活性的關(guān)系（圖圖14-5）四、四、CDK和和CDK抑制因子抑制因子 周期蛋白依賴性蛋白激酶周期蛋白依賴性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase, CDK）：由周期蛋白結(jié)合并活化的調(diào)控）：由周期蛋白結(jié)合并活化的調(diào)控細胞周期進程的蛋白激酶。細胞周期進程的蛋白激酶。 CDK通過磷酸化其通過磷酸化其底物而對細胞周期進行調(diào)控。底物而對細胞周期進行調(diào)控。 CDK有多種有多種：在人體中發(fā)現(xiàn)并命名的：在人體中

13、發(fā)現(xiàn)并命名的CDK包括包括CDK1（Cdc2）CDK13。不同的。不同的CDK在細胞在細胞周期中起調(diào)節(jié)作用的時期不同。周期中起調(diào)節(jié)作用的時期不同。 某些某些CDK與與cyclin的配對關(guān)系及執(zhí)行的功能的時的配對關(guān)系及執(zhí)行的功能的時期：見表期：見表14-1。 CDK激酶結(jié)構(gòu)域激酶結(jié)構(gòu)域：各種：各種CDK的的CDK激酶結(jié)構(gòu)域激酶結(jié)構(gòu)域保守程度有所不同，但其中有一小段序列則相當保守程度有所不同，但其中有一小段序列則相當保守，即保守，即PSTAIRE序列，與周期蛋白結(jié)合有關(guān)。序列，與周期蛋白結(jié)合有關(guān)。四、四、CDK和和CDK抑制因子抑制因子 CDK的活性受磷酸化修飾調(diào)節(jié)：細胞內(nèi)存在多的活性受磷酸化修飾

14、調(diào)節(jié)：細胞內(nèi)存在多種因子，對種因子，對CDK分子結(jié)構(gòu)進行磷酸化修飾，從分子結(jié)構(gòu)進行磷酸化修飾，從而調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)CDK的活性。的活性。 CDK抑制蛋白（抑制蛋白（CDK inhibitor, CKI）：指對）：指對CDK起負調(diào)控作用的蛋白質(zhì)，包括起負調(diào)控作用的蛋白質(zhì)，包括Cip/Kip家族家族和和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主要對主要對G1期期CDK（CDK24和和CDK6）起抑制作用）起抑制作用 p21還與還與DNA聚合酶聚合酶的輔的輔助因子增殖細胞核抗原（助因子增殖細胞核抗原（PCNAPCNA）結(jié)合，抑制）結(jié)合，抑制DNA

15、DNA的復制；的復制； 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?；钚?。通過通過PCR技術(shù)測定與技術(shù)測定與CDK1類似的類似的CDK蛋白分子圖解（圖蛋白分子圖解（圖14-6）不同類型的周期蛋白不同類型的周期蛋白激酶復合體脊椎動物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG1-CDKCyclin D*CDK2、4 、6Cln 3CDK1(CDC28)G1/S-CDKCyclin ECDK2Cln 1、2CDK1(CDC28)S-CDKCyclin ACDK2Clb 5、6CDK1(CDC28)G2/M-CDKCyc

16、lin BCDK1(CDC2)Clb 1-4CDK1(CDC28)周期蛋白周期蛋白-周期蛋白依賴型激酶復合物在真核生周期蛋白依賴型激酶復合物在真核生物細胞周期調(diào)控中的作用物細胞周期調(diào)控中的作用 真核生物真核生物周期蛋白周期蛋白-周期蛋白依賴型激酶復合物在細胞周期調(diào)控中周期蛋白依賴型激酶復合物在細胞周期調(diào)控中的作用的作用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脊椎動物脊椎動物CycD- CDK4/6Cy

17、cE- CDK2CycA- CDK2CycA/B- CDK1植物植物CycD- CDKACycA- CDKACycA- CDKACycA/B- CDKACDC: 細胞分裂周期蛋白細胞分裂周期蛋白Cyclin的周期性變化的周期性變化植物細胞周期控制的圖示植物細胞周期控制的圖示 p21抑制作用的機理抑制作用的機理 五、細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控五、細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控 細胞周期調(diào)控系統(tǒng)（細胞周期調(diào)控系統(tǒng)（cell cycle control system）是指調(diào)節(jié)細胞周期運行的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。是指調(diào)節(jié)細胞周期運行的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 CDK因?qū)σ驅(qū)毎芷谶\行起著核心調(diào)控作用而被稱為周期引擎分子。細胞周期運行起著

18、核心調(diào)控作用而被稱為周期引擎分子。不同種類的周期蛋白與不同種類的不同種類的周期蛋白與不同種類的CDK結(jié)合，構(gòu)成不結(jié)合，構(gòu)成不同的同的MPF。不同的。不同的MPF在細胞周期的不同時期表現(xiàn)活在細胞周期的不同時期表現(xiàn)活性，因而對細胞周期的不同時期進行調(diào)節(jié)。性，因而對細胞周期的不同時期進行調(diào)節(jié)。MPF又被稱又被稱作細胞周期引擎。作細胞周期引擎。 （一）（一）G2/M期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與CDK1的關(guān)鍵性調(diào)控作用的關(guān)鍵性調(diào)控作用 （二）（二）M期周期蛋白與細胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)化期周期蛋白與細胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)化 （三）（三）G1/S期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性期周期蛋白依賴性CDK （四）（四）S/G

19、2/M期轉(zhuǎn)換與期轉(zhuǎn)換與DNA復制檢查點復制檢查點（一）（一）G2/M期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與CDK1的關(guān)鍵性調(diào)控作用的關(guān)鍵性調(diào)控作用 CDK1活性依賴于活性依賴于cyclinB含量的積累含量的積累： cyclinB（或（或cyclinA）的含量達到一定值并與）的含量達到一定值并與CDK1結(jié)合，同時在其它一些因素的調(diào)節(jié)下，結(jié)合，同時在其它一些因素的調(diào)節(jié)下，逐漸表現(xiàn)出最高激酶活性（逐漸表現(xiàn)出最高激酶活性（G2/M期轉(zhuǎn)換和期轉(zhuǎn)換和M期期啟動）。啟動）。 CDK1催化底物蛋白磷酸化催化底物蛋白磷酸化：CDK1通過使某些通過使某些底物蛋白磷酸化，改變其下游的某些靶蛋白的底物蛋白磷酸化，改變其下游的某些靶蛋白的結(jié)

20、構(gòu)和啟動其功能，實現(xiàn)其調(diào)控細胞周期的作結(jié)構(gòu)和啟動其功能，實現(xiàn)其調(diào)控細胞周期的作用。用。CDK1選擇底物中某個特定序列中的某個選擇底物中某個特定序列中的某個Ser/Thr殘基磷酸化。殘基磷酸化。CDK1可以使多種底物蛋可以使多種底物蛋白磷酸化（見表白磷酸化（見表14-2）。）。（一）（一）G2/M期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與CDK1的關(guān)鍵性調(diào)控作用的關(guān)鍵性調(diào)控作用 CDK活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié)活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié)：周期蛋：周期蛋白與白與CDK結(jié)合只是激活結(jié)合只是激活CDK活性的先決條件：活性的先決條件：僅周期蛋白與僅周期蛋白與CDK結(jié)合，并不能使結(jié)合，并不能使CDK激活；激活；還需要其它幾個步驟的

21、修飾：還需要其它幾個步驟的修飾：cyclinB-CDK1復合物（無活性）復合物（無活性） 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（無活性前體磷酸化（無活性前體MPF） cdc25C蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶 cyclinB-CDK1僅剩僅剩Thr161磷酸化（有激酶活性的磷酸化（有激酶活性的MPF ）（ MPF 對對cdc25C 有正反饋作用）有正反饋作用） 不同的不同的CDK之間有一定的代償功能；之間有一定的代償功能；CDK對個對個體和器官的發(fā)育也起著重要的調(diào)節(jié)作用。體和器官的發(fā)育也起著重要的調(diào)節(jié)

22、作用。cyclin B在在CDK1活性調(diào)節(jié)過程中的活性調(diào)節(jié)過程中的作用（圖作用（圖14-7）CDK1激酶活性綜合控制示意圖（圖激酶活性綜合控制示意圖（圖14-8）活性活性MPF的正反饋的正反饋 （二）（二）M期周期蛋白與細胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)化期周期蛋白與細胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)化 后期促進復合物（后期促進復合物（anaphase-promoting complex，APC）：）：20S，泛素連接酶（，泛素連接酶（E3），），通過泛素依賴性蛋白降解途徑，降解通過泛素依賴性蛋白降解途徑，降解M期周期蛋期周期蛋白和中期向后期轉(zhuǎn)換的非周期蛋白類負調(diào)控因子，白和中期向后期轉(zhuǎn)換的非周期蛋白類負調(diào)控因子，使細胞

23、從中期向后期轉(zhuǎn)換。使細胞從中期向后期轉(zhuǎn)換。 APC至少由至少由15種成種成分組成，分別稱為分組成，分別稱為APC1APC15。APC的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)是細胞周期研究領(lǐng)域中又一重大進展，表明細胞是細胞周期研究領(lǐng)域中又一重大進展，表明細胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)換也受到精密調(diào)控。分裂中期向后期轉(zhuǎn)換也受到精密調(diào)控。 APC的主要作用的主要作用：到達分裂中期后，：到達分裂中期后，cyclinB/A與與CDK1分離，在分離，在APC介導下，通過泛素化依賴介導下，通過泛素化依賴途徑而降解。途徑而降解。CDK1活性消失，細胞由分裂中期活性消失，細胞由分裂中期向后期轉(zhuǎn)化。向后期轉(zhuǎn)化。（二）（二）M期周期蛋白與細胞分裂中期向

24、后期轉(zhuǎn)化期周期蛋白與細胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)化 APC活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié)：活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié)： M期期CDK激酶和蛋白磷酸酶對激酶和蛋白磷酸酶對APC的活性起著調(diào)節(jié)的活性起著調(diào)節(jié)作用；作用； 紡錘體組裝檢查點調(diào)控紡錘體組裝檢查點調(diào)控APC的活性，的活性，如如cdc20和和Mad2（有絲分裂捕獲缺陷蛋白（有絲分裂捕獲缺陷蛋白2）分）分別為別為APC有效的正調(diào)控因子和負調(diào)控因子，在分有效的正調(diào)控因子和負調(diào)控因子，在分裂中期之前，位于動粒上的裂中期之前，位于動粒上的Mad2與與cdc20結(jié)合結(jié)合并抑制其活性。到分裂中期，并抑制其活性。到分裂中期，Mad2從動粒上消從動粒上消失，解除對失，

25、解除對cdc20的抑制作用，促使的抑制作用，促使APC活化，活化，導致導致M期周期蛋白降解，期周期蛋白降解，M期期CDK活性喪失?；钚詥适А：笃诖龠M復合物（后期促進復合物（ APC ）作為有絲分裂的）作為有絲分裂的終結(jié)者終結(jié)者馬達蛋白和微管系統(tǒng)共同協(xié)作導致染色體分離馬達蛋白和微管系統(tǒng)共同協(xié)作導致染色體分離Cyclin B的降解途徑的降解途徑（三）（三）G1/S期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性期周期蛋白依賴性CDK 細胞由細胞由G1期向期向S期（期（G1/S期）轉(zhuǎn)化主要受期）轉(zhuǎn)化主要受G1期周期周期蛋白依賴性期蛋白依賴性CDK：cyclinD-CDK4/6、cyclinE- CDK2和和cy

26、clinA-CDK2。 cyclinD-CDK4/6為細胞為細胞G1/S期轉(zhuǎn)化所必需期轉(zhuǎn)化所必需：cyclinD包括包括D1、D2和和D3，它們的表達有細胞，它們的表達有細胞和組織特異性；和組織特異性；cyclinD-CDK4/6的底物主要是的底物主要是Rb蛋白（蛋白（retinoblastoma protein）即成視網(wǎng)）即成視網(wǎng)膜細胞瘤蛋白，膜細胞瘤蛋白，Rb蛋白是蛋白是E2F的抑制因子，的抑制因子，E2F是促進與是促進與G1/S期轉(zhuǎn)化和期轉(zhuǎn)化和DNA復制有關(guān)的基因轉(zhuǎn)復制有關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子，錄的轉(zhuǎn)錄因子，Rb蛋白在蛋白在G1/S期轉(zhuǎn)化中起負調(diào)期轉(zhuǎn)化中起負調(diào)控（控（“剎車剎車”）作用，

27、在）作用，在G1期的晚期通過磷酸期的晚期通過磷酸化而失活化而失活。（三）（三）G1/S期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性期周期蛋白依賴性CDK cyclinE-CDK2為為S期啟動所必需期啟動所必需：cyclinE-CDK2的主要作用是去除的主要作用是去除p107（類（類Rb蛋白）對蛋白）對E2F的抑制作用，促進的抑制作用，促進G1/S期轉(zhuǎn)化；期轉(zhuǎn)化；cyclinE-CDK2是是TGF-的主要靶酶，的主要靶酶，TGF-可以有效地可以有效地抑制抑制cyclinE-CDK2活性，進而將細胞阻止在活性，進而將細胞阻止在G1期期；cyclinE在腫瘤細胞中的含量比正常細胞中在腫瘤細胞中的含量比正常細

28、胞中要高得多；在細胞中，提高要高得多；在細胞中，提高cyclinE的表達，該的表達，該細胞則快速進入細胞則快速進入S期，對生長因子的依賴性降低。期，對生長因子的依賴性降低。 cyclinA-CDK2也可以作用于也可以作用于p107（類（類Rb蛋蛋白）：白）：除此之外，除此之外，cyclinA合成雖始于合成雖始于G1/S期轉(zhuǎn)期轉(zhuǎn)化時期，但化時期，但cyclinA-CDK2卻是卻是S期主要的期主要的CDK。Cyclin D與與CDK結(jié)合使結(jié)合使Rb釋放結(jié)合釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子E2Fp53和和Rb在細胞周期調(diào)節(jié)中的作用在細胞周期調(diào)節(jié)中的作用 G1期周期蛋白是到達期周期蛋白是到達S期的一定階段

29、通過期的一定階段通過SCF泛素化泛素化途徑降解的，同時需要途徑降解的，同時需要G1期期CDK的參與：的參與：SCF （Skp-cullin-F-box protein）（間期初級活化因子）是一種具有泛素連接酶（E3）功能的多亞基的蛋白復合物（Skp1、Cul1和Rbx1），可以被Skp2、-Trcp或Fbw7三種F-box蛋白分別活化，而且SCF的底物特異性的識別是由F-box蛋白來決定的；SCF通過降解細胞周期的不同時期的不同的底物從而在整個細胞周期中都發(fā)揮作用（但主要在細胞間期但主要在細胞間期G1、S和和G2期發(fā)揮作用期發(fā)揮作用），如降解 G1期周期蛋白（cyclinA、D1和E）（PES

30、T序列對降解起促進作用）， CKI（p21、p27和p57）， DNA復制調(diào)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期早期發(fā)揮作用期早期發(fā)揮作用：APC的2個負責底物識別的因子是cdc20和Cdh1，APC催化的底物見圖14-9。間期初級活化因子（間期初級活化因子（ SCF ）和后期促進）和后期促進復合物（復合物（ APC ）在細胞周期中的活動）在細胞周期中的活動APC和和SCF在細胞周期中的活性及其底物在細胞周期中的活性及其底物（圖（圖14-9）SCF泛素化依賴蛋白質(zhì)降解途徑（圖泛素化依賴蛋白質(zhì)降解途徑（圖14-10） 其它

31、對其它對DNA復制起始活動進行綜合調(diào)控的因素復制起始活動進行綜合調(diào)控的因素： DNA復制的起始并不僅僅是在復制的起始并不僅僅是在G1期末的起始點期末的起始點（限制點）處才決定的。早在（限制點）處才決定的。早在G1期開始時，許期開始時，許多與多與DNA復制有關(guān)的物質(zhì)即已表達并與染色質(zhì)復制有關(guān)的物質(zhì)即已表達并與染色質(zhì)結(jié)合，開始了結(jié)合，開始了DNA復制的起始調(diào)控。復制的起始調(diào)控。 ORC（復制起始點識別復合物）（復制起始點識別復合物）： ORC識別識別DNA復復制起始點并與之結(jié)合，這是制起始點并與之結(jié)合，這是DNA復制起始所必復制起始所必需的；需的；cdc6和和cdc45也是也是DNA復制所必需的復

32、制所必需的調(diào)控因子：調(diào)控因子：cdc6在在G1期早期與染色質(zhì)結(jié)合，到期早期與染色質(zhì)結(jié)合，到S期早期從染色質(zhì)上解離下來；期早期從染色質(zhì)上解離下來；cdc45約在約在G1期期晚期才與染色質(zhì)結(jié)合，晚期才與染色質(zhì)結(jié)合，CDK6對對cdc45 于染色于染色質(zhì)的結(jié)合起促進作用；質(zhì)的結(jié)合起促進作用； DNA復制執(zhí)照（復制執(zhí)照（licensing）因子）因子Mcm蛋白蛋白（minichromosome mantenance protein）：）：在在M期，胞質(zhì)中的執(zhí)照因子期，胞質(zhì)中的執(zhí)照因子Mcm蛋白（蛋白（DNA解解旋酶）與染色質(zhì)接觸并與之結(jié)合，使染色質(zhì)獲旋酶）與染色質(zhì)接觸并與之結(jié)合，使染色質(zhì)獲得得DNA復

33、制所必需的復制所必需的“執(zhí)照執(zhí)照”，但隨著，但隨著DNA復復制進程制進程“執(zhí)照執(zhí)照”信號會不斷減弱直到消失，只信號會不斷減弱直到消失，只有等到下一個有等到下一個M期重新獲得期重新獲得“執(zhí)照執(zhí)照”，才能開，才能開始新一輪的始新一輪的DNA復制。復制。 DNA復制起始調(diào)控是近復制起始調(diào)控是近十年細胞周期調(diào)控研究中的又一大進展。十年細胞周期調(diào)控研究中的又一大進展。ORC、cdc6、cdc45、CDK和和Mcm與染色質(zhì)的結(jié)與染色質(zhì)的結(jié)合及其在合及其在DNA復制起始調(diào)控中的作用（圖復制起始調(diào)控中的作用（圖14-11）ORC、cdc6、cdc45、CDK和和Mcm與染色質(zhì)的結(jié)與染色質(zhì)的結(jié)合及其在合及其在D

34、NA復制起始調(diào)控中的作用（圖復制起始調(diào)控中的作用（圖14-11）（四）（四）S/G2/M期轉(zhuǎn)換與期轉(zhuǎn)換與DNA復制檢驗點復制檢驗點 檢查點（檢查點（checkpoint）：）：細胞周期的調(diào)控細胞周期的調(diào)控點，檢驗細胞從一個周期時相進入下一個時點，檢驗細胞從一個周期時相進入下一個時相的條件是否適合。除相的條件是否適合。除CDK及其直接的活性及其直接的活性調(diào)節(jié)因子外，還有不少其他因素參與細胞周調(diào)節(jié)因子外，還有不少其他因素參與細胞周期調(diào)控過程，如各種檢查點等。各種檢查點期調(diào)控過程，如各種檢查點等。各種檢查點也有專門的調(diào)控機制。也有專門的調(diào)控機制。（四）（四）S/G2/M期轉(zhuǎn)換與期轉(zhuǎn)換與DNA復制檢驗

35、點復制檢驗點 DNA復制檢查點主要包括復制檢查點主要包括2種種： S期內(nèi)部檢查點期內(nèi)部檢查點（intra-S phase checkpoint）：指在）：指在S期內(nèi)發(fā)生期內(nèi)發(fā)生DNA損傷（如雙鏈斷裂）時，損傷（如雙鏈斷裂）時，S期內(nèi)部檢查點被激期內(nèi)部檢查點被激活，從而抑制復制起始點的啟動使活，從而抑制復制起始點的啟動使DNA復制速度復制速度減慢，減慢，S期延長，同時激活期延長，同時激活DNA修復和復制叉的恢修復和復制叉的恢復等機制。復等機制。 DNA復制檢查點復制檢查點（DNA replication checkpoint）：指由于停滯的復制叉導致的）：指由于停滯的復制叉導致的S期的期的延長。

36、這延長。這2種檢查點能夠?qū)⒓毎诜N檢查點能夠?qū)⒓毎赟期和期和G2/M期。當期。當DNA復制叉阻斷引發(fā)單鏈復制叉阻斷引發(fā)單鏈DNA時，時，ATR-CHK1通路被激活；當通路被激活；當DNA雙鏈斷裂時，雙鏈斷裂時，ATM-CHK2通路被激活。通路被激活。ATR/ATM是是DNA損傷信號感損傷信號感受因子，也是與受因子，也是與PI-3-K同源的激酶，激活下游信號同源的激酶，激活下游信號通路。通路。CHK即檢查點激酶。即檢查點激酶。四個主要的檢驗點四個主要的檢驗點S/G2/M期轉(zhuǎn)化與期轉(zhuǎn)化與DNA復制檢查點（圖復制檢查點（圖14-12）DNA損傷檢查站的作用機理模型損傷檢查站的作用機理模型

37、六、其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用六、其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用 癌基因和抑癌基因產(chǎn)物對細胞增殖和分化癌基因和抑癌基因產(chǎn)物對細胞增殖和分化起著重要的調(diào)控作用：起著重要的調(diào)控作用： 癌基因產(chǎn)物大致癌基因產(chǎn)物大致可歸納為多肽類生長因子、膜表面生長因可歸納為多肽類生長因子、膜表面生長因子受體和激素受體、類固醇和甲狀腺素受子受體和激素受體、類固醇和甲狀腺素受體、信號轉(zhuǎn)導器、蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子和體、信號轉(zhuǎn)導器、蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子和核蛋白等幾個類型。它們在細胞周期信號核蛋白等幾個類型。它們在細胞周期信號調(diào)控中各自起著不同的作用。抑癌基因調(diào)控中各自起著不同的作用。抑癌基因產(chǎn)物對細胞增殖起負調(diào)控作用，如產(chǎn)

38、物對細胞增殖起負調(diào)控作用，如Rb和和p53等。等。p53常被稱為常被稱為“分子警察分子警察”，抑制，抑制CDK1、CDK2和和CDK4等的活性，從而影等的活性，從而影響細胞周期運轉(zhuǎn)。響細胞周期運轉(zhuǎn)。六、其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用六、其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用 除細胞內(nèi)在因素外，細胞和機體的外在因除細胞內(nèi)在因素外，細胞和機體的外在因素對細胞周期也有重要影響：如病毒感染、素對細胞周期也有重要影響：如病毒感染、化學物質(zhì)作用、離子輻射、溫度變化和化學物質(zhì)作用、離子輻射、溫度變化和pH變化等。變化等。本章概要（一）本章概要（一） 細胞周期運轉(zhuǎn)受到細胞內(nèi)外各種因素的精密調(diào)控，細胞細胞周期運轉(zhuǎn)受到細

39、胞內(nèi)外各種因素的精密調(diào)控，細胞內(nèi)因是調(diào)控依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，周期蛋白依賴性內(nèi)因是調(diào)控依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，周期蛋白依賴性CDK是是細胞周期調(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)，在哺乳動物細胞內(nèi)至少存在細胞內(nèi)至少存在13種種CDK，即，即CDK1至至CDK13。一般。一般情況下，情況下，CDK至少含有兩個亞單位，即周期蛋白和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，蛋白。周期蛋白為其調(diào)節(jié)亞單位，CDK蛋白為其蛋白為其催化亞單位。周期蛋白也有多種，在哺乳動物細胞中包催化亞單位。周期蛋白也有多種，在哺乳動物細胞中包括周期蛋白括周期蛋白A、B、C

40、、D、E、F、G、H、L、T等，分等，分別與不同的別與不同的CDK蛋白結(jié)合。不同的蛋白結(jié)合。不同的CDK在細胞周期中在細胞周期中起調(diào)節(jié)作用的時期不同。起調(diào)節(jié)作用的時期不同。CDK通過磷酸化其底物而對通過磷酸化其底物而對細胞周期進行調(diào)控。細胞周期進行調(diào)控。CDK活性也受到其他因素的直接活性也受到其他因素的直接調(diào)節(jié)。除調(diào)節(jié)。除CDK及其直接的活性調(diào)節(jié)因子外，還有不少及其直接的活性調(diào)節(jié)因子外，還有不少其他因素參與細胞周期調(diào)控過程，如各種檢驗點等。各其他因素參與細胞周期調(diào)控過程，如各種檢驗點等。各種檢驗點也有專門的調(diào)控機制。所有這些因素，可能組種檢驗點也有專門的調(diào)控機制。所有這些因素，可能組成一個綜合的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。成一個綜合的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。本章概要（一）本章概要（一） DNA復制起始調(diào)控是近十年細胞周期調(diào)控研復制起始調(diào)控是近十年細胞周期調(diào)控