細(xì)胞周期及其調(diào)控(講義)

1、編輯課件醫(yī)學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)編輯課件 細(xì)胞周期及其調(diào)控細(xì)胞周期及其調(diào)控 Cell Cycle & Cell Regulation編輯課件一、細(xì)胞周期概念一、細(xì)胞周期概念 細(xì)胞周期細(xì)胞周期（cell cyclecell cycle）：）：是指細(xì)胞從上一次是指細(xì)胞從上一次分裂結(jié)束開始生長，到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所分裂結(jié)束開始生長，到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程，又稱細(xì)胞增殖周期。經(jīng)歷的過程，又稱細(xì)胞增殖周期。細(xì)胞周期時(shí)間細(xì)胞周期時(shí)間（T TC C） 細(xì)胞周期經(jīng)歷的時(shí)間。細(xì)胞周期經(jīng)歷的時(shí)間。編輯課件（M期）期）DNA合成前期（合成前期（G1 gap1）DNA合成期（合成期（S

2、ynthsis phase）DNA合成后期（合成后期（G2 gap2）前期前期中期中期后期后期末期末期細(xì)胞周期細(xì)胞周期中的細(xì)胞中的細(xì)胞G1期期G G2 2期期S S期期M M期期細(xì)胞周期分為：細(xì)胞周期分為：四個(gè)時(shí)期。四個(gè)時(shí)期。( (Mitosis,division）終端分化細(xì)胞終端分化細(xì)胞 G G0 0周期性細(xì)胞周期性細(xì)胞細(xì)胞類型（增殖特性）細(xì)胞類型（增殖特性） 周期性細(xì)胞周期性細(xì)胞： 始終保持旺盛的增殖活性。始終保持旺盛的增殖活性。 G0期細(xì)胞期細(xì)胞： 一般不分裂，暫不增殖細(xì)胞。一般不分裂，暫不增殖細(xì)胞。 終端分化細(xì)胞終端分化細(xì)胞 （無增殖能力細(xì)胞）（無增殖能力細(xì)胞） 結(jié)構(gòu)和功能高度特化。結(jié)

3、構(gòu)和功能高度特化。 周期性周期性 細(xì)胞細(xì)胞終端分化細(xì)胞終端分化細(xì)胞編輯課件研究方法研究方法 ：流式細(xì)胞術(shù)流式細(xì)胞術(shù) 細(xì)胞同步化細(xì)胞同步化 生化方法等等生化方法等等 G1G1早期早期： 細(xì)胞體積增大、生物合成、細(xì)胞體積增大、生物合成、形成細(xì)胞器形成細(xì)胞器觸發(fā)蛋白、鈣調(diào)蛋白增加。觸發(fā)蛋白、鈣調(diào)蛋白增加。體積、表面積、核體積、表面積、核 質(zhì)比質(zhì)比 G1晚期晚期：H1及多種蛋白的磷酸化，為及多種蛋白的磷酸化，為DNADNA合成準(zhǔn)備。合成準(zhǔn)備。 信號分子調(diào)控信號分子調(diào)控 G0 G1晚晚S期期 start point （DNADNA合成相關(guān)酶，細(xì)胞周期運(yùn)行的蛋白）合成相關(guān)酶，細(xì)胞周期運(yùn)行的蛋白）1.1.D

4、NADNA復(fù)制復(fù)制 多種酶的參與。多種酶的參與。 2.2.蛋白質(zhì)合成：（組蛋白、非組蛋白）組裝核小體。蛋白質(zhì)合成：（組蛋白、非組蛋白）組裝核小體。3 3. 中心粒的復(fù)制，并發(fā)生分離，發(fā)揮微管的組織作用。中心粒的復(fù)制，并發(fā)生分離，發(fā)揮微管的組織作用。（三）（三）G G2 2期期（有絲分裂準(zhǔn)備期）（有絲分裂準(zhǔn)備期）1. 促有絲分裂因子促有絲分裂因子(MPF)合成合成2. 微管蛋白（微管蛋白（tubulin)合成合成3. 0.3%DNA復(fù)制復(fù)制 4 . 結(jié)結(jié)構(gòu)功能蛋白的合成構(gòu)功能蛋白的合成 G2期期 check point： （1） 是否完成是否完成DNA復(fù)制復(fù)制 ？ （2）是否有）是否有DNA錯(cuò)誤

5、復(fù)制？錯(cuò)誤復(fù)制？編輯課件有絲分裂的主要特征是：有絲分裂的主要特征是： 姊妹染色單體分離；核膜、核仁破裂重建。姊妹染色單體分離；核膜、核仁破裂重建。人為的劃分為四個(gè)時(shí)期人為的劃分為四個(gè)時(shí)期前期前期、中期中期、后期后期、末期末期。 （四）（四）M M期期 （有絲分裂期）（有絲分裂期）編輯課件細(xì)胞有絲分裂過程細(xì)胞有絲分裂過程編輯課件1.有絲分裂有絲分裂間期間期核核 膜膜核核 仁仁染色質(zhì)染色質(zhì)中心粒中心粒編輯課件染色質(zhì)凝縮，分裂極確立與紡錘體開始形成，染色質(zhì)凝縮，分裂極確立與紡錘體開始形成，核仁解體，核膜消失。核仁解體，核膜消失。前前 期期編輯課件星體微管：星體微管：由中心體由中心體向外放射，末端結(jié)合

6、向外放射，末端結(jié)合有分子馬達(dá)，負(fù)責(zé)兩有分子馬達(dá)，負(fù)責(zé)兩極的分離極的分離 極體微管：極體微管：由中心體發(fā)出，在紡錘體中由中心體發(fā)出，在紡錘體中部重疊，重疊部位結(jié)合有分子部重疊，重疊部位結(jié)合有分子馬達(dá)，負(fù)責(zé)將兩極推開。馬達(dá)，負(fù)責(zé)將兩極推開。-+紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)：紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)：編輯課件染色體的運(yùn)動(dòng)染色體的運(yùn)動(dòng)編輯課件Two centrosomes, and their forming radial arrays of astral microtubules separating on the surface of an early prophase newt lung cell nucl

7、eus. 編輯課件染色體排列到在細(xì)胞的赤道面上。染色體排列到在細(xì)胞的赤道面上。赤道板赤道板中中 期期編輯課件后后 期期編輯課件后期后期階段染色體的分離由微管階段染色體的分離由微管去聚合假說解釋：去聚合假說解釋：動(dòng)粒微管不斷解聚縮短動(dòng)粒微管不斷解聚縮短, ,造成造成的拉力將染色體拉向兩極。的拉力將染色體拉向兩極。機(jī)理：機(jī)理：微管正端插入微管正端插入的外的外層層, ,微管在此端去組裝。微管在此端去組裝。動(dòng)粒中的動(dòng)粒中的ATPATP水解水解, ,提供能量提供能量, ,驅(qū)動(dòng)微管上的馬達(dá)分子向極驅(qū)動(dòng)微管上的馬達(dá)分子向極部移動(dòng)部移動(dòng), ,拉動(dòng)染色體向極移動(dòng)。拉動(dòng)染色體向極移動(dòng)。編輯課件l兩個(gè)出現(xiàn)：核膜出現(xiàn)

8、核膜出現(xiàn)、核仁出現(xiàn)核仁出現(xiàn)l兩個(gè)消失：染色體消失染色體消失、紡錘絲消失紡錘絲消失中間小體中間小體編輯課件。中間小體中間小體編輯課件動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大量平行排列的肌動(dòng)蛋白組成。量平行排列的肌動(dòng)蛋白組成。用細(xì)胞松弛素處理這一時(shí)期的細(xì)胞，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？用細(xì)胞松弛素處理這一時(shí)期的細(xì)胞，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？編輯課件Dividing Muscle Myoblast (primative muscle cell)(SEM x8,000)編輯課件 一、細(xì)胞周期調(diào)控蛋白一、細(xì)胞周期調(diào)控蛋白(cell cycle-regula

9、ting protein)(cell cycle-regulating protein) CDK類蛋白激酶類蛋白激酶 催化亞單位催化亞單位 細(xì)胞周期素（細(xì)胞周期素（Cyclin) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)亞單位亞單位 CDK抑制因子（抑制因子（CKI） 抑制抑制CDK激酶活性激酶活性 M M期促發(fā)期促發(fā)因子因子(MPF)(MPF)MPF的發(fā)現(xiàn)：一種在的發(fā)現(xiàn)：一種在（一）細(xì)胞周期調(diào)控研究過程的重要事件：（一）細(xì)胞周期調(diào)控研究過程的重要事件：CDK： (cyclin-dependent protein kinases）編輯課件1.1. CDK類蛋白激酶類蛋白激酶（cyclin-dependent kinase）：

10、 CDK與細(xì)胞周期素結(jié)合才具有激酶的活性，故稱細(xì)胞與細(xì)胞周期素結(jié)合才具有激酶的活性，故稱細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶周期素依賴性蛋白激酶( (cyclin-dependent kinase,CDK) )作用：作用：CDK可將特定蛋白磷酸化，促進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行。可將特定蛋白磷酸化，促進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行。l在動(dòng)物中已知在動(dòng)物中已知7 7種種CDK，CDK1-7CDK1-7。l分為四類：分為四類：G1、G1/S、S期期CDK和和M期期CDK。編輯課件2.2.細(xì)胞周期素細(xì)胞周期素（cyclins)是一類隨細(xì)胞周期的變化呈現(xiàn)周期性出現(xiàn)和消失是一類隨細(xì)胞周期的變化呈現(xiàn)周期性出現(xiàn)和消失的蛋白質(zhì)。（的蛋白質(zhì)。（A、B、

11、C、D、E 等幾類，亞型，等幾類，亞型，20多種）多種）表達(dá)時(shí)間不同，執(zhí)行功能多種多樣。表達(dá)時(shí)間不同，執(zhí)行功能多種多樣。 特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。作用：能與作用：能與CDK結(jié)合，激活結(jié)合，激活CDK，間接調(diào)節(jié)細(xì)間接調(diào)節(jié)細(xì)胞周期運(yùn)行。胞周期運(yùn)行。編輯課件D E A B 已知已知30余種，在脊椎動(dòng)物中為余種，在脊椎動(dòng)物中為cyclinA1-2、B1-3 、C、 D1-3、E1-2、F、G、H等。等。分為分為4類：類：G1型、型、G1/S型、型、S型、型、M型。型。 G1 、 G1 /S 、G2期期( Cyclin D、E 、A)M 期期 (Cyclin B)

12、不同類型CDK-Cyclin復(fù)合物 *包括D1-3，各亞型cyclin D在不同細(xì)胞中的表達(dá)量不同，但具有相同的功效。編輯課件3.3.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子 （CDK inhibitor, CKI）CDKICDKI是對是對CDKCDK激酶起負(fù)性調(diào)控作用的蛋白質(zhì)。激酶起負(fù)性調(diào)控作用的蛋白質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)多種已發(fā)現(xiàn)多種CDKICDKI INK4INK4家族家族: : p16p16、p15p15、p18p18、p19p19CIP/KIPCIP/KIP家族家族: : P21P21、2727、5757 在在G G1 1期抑制多種期抑制多種CDKCDK。 CKI對細(xì)胞周期起

13、負(fù)調(diào)控作用，分為：對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，分為：Ink4: P16ink4a, P15ink4b, P18ink4c, P19ink4d。特異性抑制特異性抑制cdk4-cyclin D1, cdk6-cyclin D1。Kip：P21cip1、P27kip1、P57kip2，抑制大多數(shù)抑制大多數(shù)CDKCDK的激的激酶活性。酶活性。P21cip1還能與還能與DNADNA聚合酶聚合酶的輔助因子的輔助因子PCNA結(jié)合，直接抑制結(jié)合，直接抑制DNADNA的合成。的合成。編輯課件M期期CDK的激活起始于分裂期的激活起始于分裂期cyclin的積累。的積累。結(jié)合結(jié)合M -cyclin的的CDK1被被Wee1

14、（抑制因子）將抑制因子）將Thr14和和Tyr15磷酸化而不具有活性，使磷酸化而不具有活性，使CDK/cyclin不斷積累。不斷積累。在在M期，期，Wee1的活性下降，的活性下降，CDC25磷酸酶使磷酸酶使CDK去磷去磷酸化，去除了酸化，去除了CDK活化的障礙?；罨恼系K。CDK的激活需要的激活需要Thr161的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在CDK激酶激酶(CAK)的作用下完成的。的作用下完成的。 （三）（三）M期期CDK的的激活激活編輯課件M期調(diào)控：期調(diào)控： 1. M-CDK活化活化 （ 涉及涉及CyclinB、CAK、cdc25、Well1） 2. CDK1 激發(fā)激發(fā)M期所有事件期所有事件

15、 CDK1CDK1編輯課件 APCAPCAPCAPC泛素蛋白連接酶復(fù)合體泛素蛋白連接酶復(fù)合體 M-CylinM-Cylin降解降解泛素蛋白泛素蛋白多聚化多聚化蛋白酶體蛋白酶體4.4.3.3.促后期蛋白復(fù)合體促后期蛋白復(fù)合體（Anaphase Promoting Anaphase Promoting Complex)Complex) APCAPC M中中M后后 泛素蛋白泛素蛋白（Ubiquitin)Ubiquitin)cyclincyclin降解盒降解盒4. 4. CDK1CDK1活性下降活性下降 出出M M期期細(xì)胞核重建、染色體解螺旋、啟動(dòng)收縮機(jī)制。細(xì)胞核重建、染色體解螺旋、啟動(dòng)收縮機(jī)制。編輯

16、課件進(jìn)出進(jìn)出S S期調(diào)控：期調(diào)控： M期末期末 G1 CDKs 活性活性0 G1 ( G1 ( 晚期晚期) ) 增殖信號（激素、生長因子）增殖信號（激素、生長因子） G1 cyclin轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 cyclinD+cdk4/cdk6 G1/S 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 “Start” S 期期 DNA合成啟動(dòng)，合成啟動(dòng)， cyclin + CDK2 （SCDK） 保證精確復(fù)制（保證精確復(fù)制（pre RC）復(fù)制前復(fù)合體(prereplicationcomplex，Pre-RC)編輯課件CDK activating編輯課件。二、細(xì)胞周期限制點(diǎn)（二、細(xì)胞周期限制點(diǎn)（check point）編輯課件Four Checkp

17、oints（1）限制點(diǎn)在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用）限制點(diǎn)在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用細(xì)胞周期有敏感點(diǎn)，確保細(xì)胞周期事件有序進(jìn)行，檢細(xì)胞周期有敏感點(diǎn)，確保細(xì)胞周期事件有序進(jìn)行，檢測，修復(fù)。測，修復(fù)。 Checkpoint： 1. DNA損傷檢查點(diǎn)損傷檢查點(diǎn) 2. DNA復(fù)制檢查點(diǎn)復(fù)制檢查點(diǎn) 3. 紡錘體組裝檢查點(diǎn)紡錘體組裝檢查點(diǎn) G1-S G1-S DNA損傷、復(fù)制錯(cuò)誤損傷、復(fù)制錯(cuò)誤, 不能進(jìn)入不能進(jìn)入S期。期。 G2MG2M DNA復(fù)制錯(cuò)誤，完整精確修復(fù)后可通過。復(fù)制錯(cuò)誤，完整精確修復(fù)后可通過。 MM中期中期- -MM后期后期 紡綞絲組裝紡綞絲組裝/動(dòng)粒連接錯(cuò)誤時(shí)，細(xì)胞不能進(jìn)入動(dòng)粒連接錯(cuò)誤時(shí)，細(xì)胞不能進(jìn)

18、入 后期后期 控制失調(diào)時(shí)即可引起各種染色體畸變，基因擴(kuò)增、突變等控制失調(diào)時(shí)即可引起各種染色體畸變，基因擴(kuò)增、突變等 癌發(fā)生癌發(fā)生 PDGFPDGF、EGFEGF、ILIL、TGFTGF、FGF NGF FGF NGF 等，等，編輯課件 細(xì)胞外信號細(xì)胞外信號EGF、PDGF等等具具TPK活性的受體活性的受體GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf調(diào)節(jié)其他蛋白活性調(diào)節(jié)其他蛋白活性MAPKKMAPK P P P細(xì)細(xì)胞胞核核反式作用因子反式作用因子調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)細(xì)細(xì)胞胞膜膜二聚化二聚化跨膜受體型TPK編輯課件信號通路：信號通路：ras、cAMP、磷脂酰肌醇途徑。、磷脂酰肌醇途徑。如通過

19、如通過ras途徑，激活途徑，激活MAPK，MAPK進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，激活內(nèi)，激活c-myc，myc作為轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)作為轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)cyclin D、SCF、E2F等等G1-S有關(guān)的基因表達(dá)，細(xì)胞進(jìn)入有關(guān)的基因表達(dá)，細(xì)胞進(jìn)入G1期。期。編輯課件Ras蛋白：蛋白：介導(dǎo)的MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是具有酪氨酸激酶活性的大多數(shù)生長因子及其受體傳遞信息的主要通路，是細(xì)胞周期正常運(yùn)行的信號指令系統(tǒng)之一、主要由Ras蛋白 Ras轉(zhuǎn)換因子(如Raf1) 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等部分組成。與絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化有關(guān)。編輯課件具有嚴(yán)格的組織特異性和細(xì)胞周期階段特異性。具有嚴(yán)格的組織特異性和細(xì)胞周期階

20、段特異性。 是一種由細(xì)胞自身產(chǎn)生、分泌的，對細(xì)胞增殖起是一種由細(xì)胞自身產(chǎn)生、分泌的，對細(xì)胞增殖起的糖蛋白，與膜上的受體結(jié)合，引起信號轉(zhuǎn)的糖蛋白，與膜上的受體結(jié)合，引起信號轉(zhuǎn)換及在胞內(nèi)傳遞，影響細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白的表達(dá)。換及在胞內(nèi)傳遞，影響細(xì)胞周期相關(guān)的蛋白的表達(dá)。作用于作用于G1期的抑素可阻止細(xì)胞進(jìn)入期的抑素可阻止細(xì)胞進(jìn)入S期，稱期，稱S因子因子作用于作用于G2期的抑素可阻止細(xì)胞進(jìn)入期的抑素可阻止細(xì)胞進(jìn)入M期，稱期，稱M因子因子編輯課件p53p53、P21P21及及Gadd45Gadd45在在G1G1阻滯中的作用阻滯中的作用P53P53有多種下有多種下游效應(yīng)分子：如游效應(yīng)分子：如MDM2MDM

21、2，P21WAFlP21WAFl，Gadd45Gadd45，Bax,IGFBP3Bax,IGFBP3，F(xiàn)asFas等。等。MDM2MDM2通過與通過與P53P53蛋白氨基末端結(jié)合來阻止蛋白氨基末端結(jié)合來阻止P53P53蛋白轉(zhuǎn)錄蛋白轉(zhuǎn)錄激活，形成一個(gè)激活，形成一個(gè)“負(fù)反饋環(huán)負(fù)反饋環(huán)”。MDM2MDM2的正常功能是限制的正常功能是限制GIGI期阻滯的時(shí)間，使期阻滯的時(shí)間，使DNADNA損傷修損傷修復(fù)后的細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期。復(fù)后的細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期。 編輯課件Gadd45Gadd45和和P21WAFlP21WAFl是參與輻射所致細(xì)胞是參與輻射所致細(xì)胞G1G1期阻滯的重要期阻滯的重要分子。分子。P

22、53P53P P21wAF121wAF1通路是通過通路是通過CDKCDK周期蛋白活性抑制，周期蛋白活性抑制，RbRb脫脫磷酸化而發(fā)揮作用的。磷酸化而發(fā)揮作用的。GaddGadd（growth arrest and DNA damagegrowth arrest and DNA damage）是一些生長）是一些生長抑抑制和制和DNADNA損傷誘導(dǎo)的基因，損傷誘導(dǎo)的基因，Gadd45Gadd45是其中一員，也是野是其中一員，也是野生型生型P53P53誘導(dǎo)誘導(dǎo)G1G1期阻滯的一條通路。期阻滯的一條通路。編輯課件參與的相關(guān)蛋白及其作用：參與的相關(guān)蛋白及其作用：(1) p21WAF1/CIP1p21基因

23、定位于第六號染色體短臂上基因定位于第六號染色體短臂上(6p21.2），），P21蛋白定位于蛋白定位于細(xì)胞核中，屬細(xì)胞核中，屬CKI分子（分子（CDK抑制分子），能廣泛抑制各種周抑制分子），能廣泛抑制各種周期蛋白期蛋白CDK復(fù)合物。復(fù)合物。 野生型野生型P53蛋白作為轉(zhuǎn)錄因子可誘導(dǎo)蛋白作為轉(zhuǎn)錄因子可誘導(dǎo)p21WAF1/CIP1基因的表達(dá)，基因的表達(dá)，抑制抑制CDK2和和CDK4對對pRB蛋白的磷酸化失活，進(jìn)而導(dǎo)致蛋白的磷酸化失活，進(jìn)而導(dǎo)致G1、G1/S和和S期延遲，使期延遲，使DNA損傷有時(shí)間得以修復(fù)。損傷有時(shí)間得以修復(fù)。編輯課件（2）ATM基因基因 AT：毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥：毛細(xì)血管擴(kuò)張

24、性共濟(jì)失調(diào)癥;ATM基因是基因是AT唯一致病基因；唯一致病基因；對對AT純合子突變細(xì)胞的研究表明，這類突變細(xì)胞缺乏細(xì)胞周期純合子突變細(xì)胞的研究表明，這類突變細(xì)胞缺乏細(xì)胞周期檢查點(diǎn)調(diào)控對輻射損傷的正常反應(yīng)，缺乏輻射誘導(dǎo)檢查點(diǎn)調(diào)控對輻射損傷的正常反應(yīng)，缺乏輻射誘導(dǎo)P53蛋白增加、蛋白增加、p21wAFl和和Gadd45轉(zhuǎn)錄和翻譯水平增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)變化，表明轉(zhuǎn)錄和翻譯水平增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)變化，表明ATM很可能是很可能是DNA損傷反應(yīng)途徑中損傷反應(yīng)途徑中p53的上游分子。的上游分子。編輯課件ATMATM（ataxia telangiectasia-mutated geneataxia telangiectasi

25、a-mutated gene） 最早發(fā)現(xiàn)于毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥患者，人類中大約有最早發(fā)現(xiàn)于毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥患者，人類中大約有1%1%的人是的人是ATMATM缺失的缺失的雜合子，表現(xiàn)出對電離輻射敏感和易患癌癥。雜合子，表現(xiàn)出對電離輻射敏感和易患癌癥。ATMATM編碼蛋白激酶，與損傷編碼蛋白激酶，與損傷DNADNA結(jié)合，信號通路有兩條結(jié)合，信號通路有兩條: : 激活激活Chk1Chk1（checkpoint kinasecheckpoint kinase）, , 使使cdc25cdc25的的Ser216Ser216磷酸化失去活性，抑制磷酸化失去活性，抑制M-CDKM-CDK的活性，中斷

26、細(xì)胞周期。的活性，中斷細(xì)胞周期。 激活激活Chk2Chk2，使，使P53P53被磷酸化而激活，然后被磷酸化而激活，然后P53P53作為轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致作為轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致P21P21的表達(dá)，的表達(dá)，P21P21抑制抑制G1-SG1-S期期CDKCDK的活性，中斷細(xì)胞周期。的活性，中斷細(xì)胞周期。編輯課件編輯課件(3) P16INK4aP16P16INK4aINK4a基因位于人類染色體基因位于人類染色體9p21區(qū)，編碼由區(qū)，編碼由148個(gè)氨基個(gè)氨基酸組成的分子量為酸組成的分子量為16kD蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 P16P16INK4aINK4a與周期蛋白與周期蛋白D1競爭性結(jié)合競爭性結(jié)合G1期激酶期激酶CDK

27、4CDK6，抑制其對，抑制其對pRB的磷酸化作用，使游離的的磷酸化作用，使游離的E2F-1與未磷酸化的與未磷酸化的PRB結(jié)結(jié)合，依賴于合，依賴于E2F-1轉(zhuǎn)錄的基因不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄的基因不能轉(zhuǎn)錄，P16P16INK4aINK4a間接抑間接抑制包括制包括DNA合成在內(nèi)的多種生化反應(yīng)，使細(xì)胞周期正合成在內(nèi)的多種生化反應(yīng)，使細(xì)胞周期正常運(yùn)行。常運(yùn)行。編輯課件（4 4）pRB pRB的去磷酸化在M及s期由蛋白磷酸酶1催化進(jìn)行。在周期蛋白CDK復(fù)合物與蛋白磷酸酶1的協(xié)同作用下，pRB的磷酸化去磷酸化之間的動(dòng)態(tài)平衡有效控制著G1限制點(diǎn)的“開啟和關(guān)閉”，從而保證細(xì)胞周期的有序運(yùn)行及細(xì)胞的正常增殖。編輯課件生長

28、因子與相應(yīng)受體結(jié)合,通過信號傳遞促進(jìn)cyclin基因表達(dá)；cyclin與相應(yīng)的CDK結(jié)合為激酶復(fù)合物對pRb進(jìn)行磷酸化；磷酸化的pRb釋放其結(jié)合并抑制的蛋白,主要是轉(zhuǎn)錄因子E2F以及具激酶活性的CAB-1蛋白等；游離的E2F進(jìn)入核內(nèi),與多種具特殊序列的基因啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合(如c-myc、b-myb、cdc2、二氫葉酸還原酶、TK及E2F-1基因等),促進(jìn)這些基因的表達(dá)；這些基因的產(chǎn)物促進(jìn)細(xì)胞通過G1/S調(diào)控點(diǎn).CKI通過抑制cyclin-CDK激酶活性,使pRb不能磷酸化,pRb仍與E2F結(jié)合,E2F則不能進(jìn)入核內(nèi)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄作用,使細(xì)胞停滯于G1期.G1/S調(diào)控點(diǎn)以調(diào)控點(diǎn)以pRb為中心構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)

29、絡(luò)的為中心構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的共同模式共同模式 編輯課件編輯課件細(xì)胞周期長短測定細(xì)胞周期長短測定脈沖標(biāo)記脈沖標(biāo)記DNADNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法流式細(xì)胞儀測定法流式細(xì)胞儀測定法(Flow Cytometry)(Flow Cytometry)縮時(shí)攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時(shí)間及分縮時(shí)攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時(shí)間及分裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時(shí)間。裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時(shí)間。編輯課件細(xì)胞周期同步化細(xì)胞周期同步化1 1人工選擇同步化（人工選擇同步化（ 藥物誘導(dǎo)法）藥物誘導(dǎo)法） 條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用：條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用：

30、 將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期到限定條件下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時(shí)期。中某一特定時(shí)期。編輯課件人工選擇同步化人工選擇同步化2 2有絲分裂選擇法：有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)：細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。優(yōu)點(diǎn)：細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。缺點(diǎn)：是缺點(diǎn)：是 分離的細(xì)胞數(shù)量少。分離的細(xì)胞數(shù)量少。密度梯度離心法：密度梯度離心法： 根據(jù)不同時(shí)期細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。根據(jù)不同時(shí)期細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分

31、離。優(yōu)點(diǎn)：方法優(yōu)點(diǎn)：方法 簡單省時(shí)，效率高，成本低。簡單省時(shí)，效率高，成本低。缺點(diǎn)：對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。缺點(diǎn)：對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。編輯課件藥物誘導(dǎo)法（藥物誘導(dǎo)法（DNA合成阻斷法）合成阻斷法） G1/S-TdR雙阻斷法：將細(xì)胞群阻斷于G1/S交界處。優(yōu)點(diǎn)：同步化效率高，適合所有體外培養(yǎng)細(xì)胞體系。缺點(diǎn)：是誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長。分裂中期阻斷法分裂中期阻斷法 通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。優(yōu)點(diǎn)：是操作簡便，效率高。缺點(diǎn)：是這些藥物的毒性相對 較大。編輯課件編輯課件一、一、DNADNA損傷的后果損傷的后果: :信號傳導(dǎo)異常信號傳導(dǎo)異常老化老化

32、腫瘤腫瘤疾病疾病異常增生和代謝異常增生和代謝生理功能紊亂生理功能紊亂細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡細(xì)胞增殖減少細(xì)胞增殖減少基因表達(dá)異?；虮磉_(dá)異常基因組不穩(wěn)定基因組不穩(wěn)定編輯課件DNA 損傷損傷P21Gadd 45BaxP53CDK/cyclinGadd45 Gadd45-PCNABlocking cell cycleExcision repairingCell apoptosis編輯課件編輯課件編輯課件二二 、細(xì)胞衰老的理論、細(xì)胞衰老的理論（一）基因轉(zhuǎn)錄或翻譯差錯(cuò)、代謝廢物積累；（一）基因轉(zhuǎn)錄或翻譯差錯(cuò)、代謝廢物積累； （二）（二） ROS引發(fā)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸分子氧化性損傷；引發(fā)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸分子氧化性損傷；（三）端（三）端 粒粒 鐘鐘 學(xué)學(xué) 說（說（telomere clock theory) （四）衰老基因與抗衰老基因（四）衰老基因與抗衰老基因 1.衰老基因衰老基因人類：載脂蛋白人類：載脂蛋白E4基因、基因、淀