細胞增殖調(diào)控與癌細胞

1、會計學1細胞增殖調(diào)控與癌細胞細胞增殖調(diào)控與癌細胞S期檢驗點：期檢驗點：檢驗檢驗DNA復(fù)制是否完畢復(fù)制是否完畢 G2/M檢驗點：檢驗點：能否開始分裂能否開始分裂中中-后期檢驗點：后期檢驗點：紡錘體組裝的檢驗紡錘體組裝的檢驗1、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用的發(fā)現(xiàn)及其作用 成熟促進因子成熟促進因子(maturation promoting f a c t o r ， M P F ） , 又 稱又 稱 有 絲 分 裂 因 子有 絲 分 裂 因 子(Mitosis-promoting factor), 早期稱為早期稱為M期促期促進因子進因子(M-phase promoting factor, MPF)，是，是指

2、指M期細胞中存在的促進細胞分裂的因子期細胞中存在的促進細胞分裂的因子1970年，年，Johnson and Rao將同化的不同細胞周期的細胞誘導(dǎo)融合將同化的不同細胞周期的細胞誘導(dǎo)融合 早熟染色體凝集（染色體超前凝集）早熟染色體凝集（染色體超前凝集）(Premature chromosome condensation,PCC)超前超前凝集染色體凝集染色體卵細胞細卵細胞細胞質(zhì)移植胞質(zhì)移植實驗實驗MPF：cyclin-Cdk周期蛋白稱為調(diào)節(jié)亞周期蛋白稱為調(diào)節(jié)亞基基催化亞基從催化亞基從ATP上轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)移磷酸到絲氨酸和蘇移磷酸到絲氨酸和蘇氨酸殘基上氨酸殘基上 1960s Leland Hartwell,1

3、970s Paul Nurse 分別以分別以芽殖芽殖酵母酵母和和裂殖酵母裂殖酵母為實驗材料，利用溫度敏感突變株，為實驗材料，利用溫度敏感突變株，發(fā)現(xiàn)許多與細胞分裂有關(guān)的基因發(fā)現(xiàn)許多與細胞分裂有關(guān)的基因(cell division cycle gene, cdc基因基因)。 裂殖酵母裂殖酵母cdc2、芽殖酵母、芽殖酵母cdc28突變型在限制溫度下無突變型在限制溫度下無法分裂；法分裂； cdc2和和cdc28都都編碼一個編碼一個34KD的蛋白激酶的蛋白激酶，促進細胞，促進細胞周期的進行。周期的進行。MPF=p34cdc2(p34cdc28)+ p56cdc13 (cyclinB) weel和和cd

4、c25分別表現(xiàn)為抑制和促進分別表現(xiàn)為抑制和促進CDC2的活性。的活性。 wee1突變型則提早分裂，突變型則提早分裂，cdc25突變型細胞體積增大突變型細胞體積增大而不分裂而不分裂；Cdc 25 & Wee1 mutantLeland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse2001年年10月月8日美國人日美國人Leland Hartwell、英國人、英國人Paul Nurse、Timothy Hunt因?qū)毎芷谡{(diào)控機理的研究而因?qū)毎芷谡{(diào)控機理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。在動物中已知在動物中已知7種種CDK。

5、均含有一段相似的。均含有一段相似的CDK激酶結(jié)構(gòu)域激酶結(jié)構(gòu)域，這一區(qū)域有一段保守序，這一區(qū)域有一段保守序列，即列，即PSTAIRE，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān)，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān),且其活性被周期蛋白調(diào)控。且其活性被周期蛋白調(diào)控。細胞內(nèi)存在多種因子參與細胞內(nèi)存在多種因子參與CDK激酶活性的調(diào)激酶活性的調(diào)節(jié)。節(jié)。含有影響含有影響CDK激酶活性的位點，如激酶活性的位點，如CKI(CDKI) 的結(jié)合位點的結(jié)合位點其活性受其活性受CKI調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(2)不同類型的不同類型的CDK/cyclin復(fù)合物及其參與的細胞周期調(diào)控復(fù)合物及其參與的細胞周期調(diào)控 Cdk活性可因抑制性磷酸化而活性可因抑制性磷酸化而受到抑制，并

6、被抑制蛋白抑制受到抑制，并被抑制蛋白抑制P27Cdk抑制蛋白抑制蛋白(CKIs)Cdk與不同的周期蛋白與不同的周期蛋白結(jié)合，引發(fā)不同的細胞結(jié)合，引發(fā)不同的細胞周期事件周期事件.Cdk活性因周期蛋白降活性因周期蛋白降解而終止解而終止.細胞周期控系統(tǒng)簡圖細胞周期控系統(tǒng)簡圖 cyclin-CDK激酶復(fù)合物具有多樣性激酶復(fù)合物具有多樣性(1)結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 作用：激活作用：激活CDK，引導(dǎo)，引導(dǎo)CDK作用于不同底物。作用于不同底物。 已知已知30余種余種，在脊椎動物中為，在脊椎動物中為A1-2、B1-3 、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。等。 酵母：酵母：Cln1,Cln2,Cln3,Clb1

7、Clb6 分為分為4類：類：G1型、型、G1/S型、型、S型、型、M型。型。 G1期期: C, D, E; M期期: A, B含有周期蛋白框：含有周期蛋白框：介導(dǎo)與不同介導(dǎo)與不同CDK結(jié)合結(jié)合含有破壞框：含有破壞框：將泛素（遍在蛋白）連接到破壞框上將泛素（遍在蛋白）連接到破壞框上cell cycle regulationCDK activatingCDK1的調(diào)節(jié)與活化的調(diào)節(jié)與活化; CAK=CDK1-Activiting KinaseAPC活性調(diào)節(jié)：兩類活性調(diào)節(jié)：兩類正調(diào)控因子：正調(diào)控因子：cdc20/Fizzy, cdh1/Fzy等等負調(diào)控因子：負調(diào)控因子：Emi1, Emi2, Mad2,

8、 BubR1等等APC種類：種類：15種，如種，如cdc16, cdc23, cdc27和和BimE等等vDNA damage checkpoint: Cell-cycle progression is blocked by DNA damage and p53How DNA damage arrests the cell cycle in G1.有兩個這樣的限制點有兩個這樣的限制點:1.一個在晚一個在晚G1期期: 阻止進入期阻止進入期;2.一個在晚一個在晚G2期期: 阻止進入期阻止進入期;P53: 基因調(diào)控蛋白基因調(diào)控蛋白.DNA破壞通過破壞通過間接機制激活間接機制激活p53。 Mdm2 作

9、為作為ubiquitin ligase起作用起作用，導(dǎo)致，導(dǎo)致p53用于蛋白酶體（用于蛋白酶體（proteasomes）引發(fā)的降解）引發(fā)的降解. P53磷酸磷酸化降低了對化降低了對Mdm2的連接的連接.P21(CKI protein) 結(jié)合到結(jié)合到 G1/S-Cdk和和S-Cdk，抑制其活性，因而，抑制其活性，因而 阻斷阻斷了期進入期了期進入期.Current model for regulation of the eukaryotic cell cycle 癌癥是一種嚴重威脅人類生命安全的疾病。動物體癌癥是一種嚴重威脅人類生命安全的疾病。動物體內(nèi)細胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞稱為腫瘤細胞內(nèi)

10、細胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞稱為腫瘤細胞(tumor cell)。良性腫瘤：良性腫瘤：生長緩慢，與周圍組織邊界明顯。生長緩慢，與周圍組織邊界明顯。惡性腫瘤惡性腫瘤：癌癥癌癥(cancer)，生長快、具有遷移性。，生長快、具有遷移性。單一細胞癌變就會形成癌癥。單一細胞癌變就會形成癌癥。染色體非整倍性染色體非整倍性擴散性擴散性原癌原癌基因基因編碼編碼蛋白蛋白Ras oncogene: Retain bind GTPBcl-2 oncogene: Prevent apoptosisRb作用機理：作用機理：其產(chǎn)物成視網(wǎng)膜瘤蛋白其產(chǎn)物成視網(wǎng)膜瘤蛋白（pRb）是轉(zhuǎn)錄因子）是轉(zhuǎn)錄因子E2F的的抑制因子；

11、抑制因子；G1期期CDK激活后將激活后將pRb磷酸化，從而解除它對磷酸化，從而解除它對E2F的抑制；的抑制；相關(guān)基因表達，細胞周相關(guān)基因表達，細胞周期由期由G1向向S期運轉(zhuǎn)。期運轉(zhuǎn)。Rb基因最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因基因最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因P53基因突變將導(dǎo)致細胞癌變或凋亡基因突變將導(dǎo)致細胞癌變或凋亡p53作用機理：作用機理：p53基因產(chǎn)物（基因產(chǎn)物（p53蛋白）在蛋白）在G1期檢查期檢查DNA損傷；損傷；如有損傷，就暫停周期運轉(zhuǎn)，待損傷如有損傷，就暫停周期運轉(zhuǎn)，待損傷DNA修復(fù)后繼續(xù)；修復(fù)后繼續(xù)；如修復(fù)失敗，如修復(fù)失敗， P53蛋白引發(fā)細胞凋亡。蛋白引發(fā)細胞凋亡。3. Inhibiting the formation of blood vesselsAngiogenesis:Cancer cells growth factors endothelial cells form new vesselsDr. Folkmans War: Angiogenesis and the struggle to defeat cancer Remember, you are only an expert from things done in the past. There are no experts from things that will happ