細(xì)胞周期調(diào)控課件

細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞周期與周期調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞周期與周期調(diào)控第一節(jié)細(xì)胞周期(cellcycle)一、定義：連續(xù)分裂細(xì)胞從上一次分裂結(jié)束到下一次分裂完成所經(jīng)歷的全過(guò)程。細(xì)胞周期分裂間期：G1、S、G2分裂期：M第一節(jié)細(xì)胞周期(cellcycle)細(xì)胞周期分裂間期：

細(xì)胞增殖周期后期分裂間期有絲分裂期(M期)DNA合成前期(Gap1,G1)DNAsynthesis(S期)DNA合成后期(Gap2,G2)前期中期末期G1期子細(xì)胞細(xì)胞增殖周期后期分裂間期有絲分裂期(M期)DNA合成前分裂間期(interphase):G1＋S＋G2有絲分裂期(mitosis)M細(xì)胞周期(cellcycle)分裂間期(interphase):細(xì)胞周期(cellcyc細(xì)胞周期時(shí)間(Tc)：TG1+TS+TG2+TM大約12~32h0412812356791013141511小時(shí)G1期S期(DNA合成)G2期M期G0期細(xì)胞周期時(shí)間(Tc)：0412812356791013141細(xì)胞所在部位TCTG1TS＋TG2＋TM口腔粘膜857510食管18117110回腸362610結(jié)腸17710小鼠消化道上皮干細(xì)胞的周期時(shí)間細(xì)胞所在部位TCTG1TS＋TG2＋TM口腔粘膜857510周期性細(xì)胞（cyclingcell）G0細(xì)胞終末分化細(xì)胞根據(jù)不同細(xì)胞在細(xì)胞周期中的細(xì)胞分裂行為差異分類：G0期(靜止期細(xì)胞)：暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，停止分裂，執(zhí)行一定的生物學(xué)功能，在適當(dāng)刺激下重新進(jìn)入細(xì)胞周期的細(xì)胞。如某些免疫淋巴細(xì)胞,肝、腎等器官的實(shí)質(zhì)細(xì)胞等。G0期周期性細(xì)胞（cyclingcell）根據(jù)不同細(xì)胞在細(xì)胞周期二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件1、G1期(DNA合成前期)rRNA、mRNA、tRNA、核糖體合成結(jié)構(gòu)蛋白、酶蛋白合成、糖類、脂類合成細(xì)胞體積增大，膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)G1期晚期合成DNA復(fù)制所需各種酶類：DNA聚合酶，解旋酶等細(xì)胞周期蛋白觸發(fā)蛋白，鈣調(diào)蛋白二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件1、G1期(DNA合成前期)rR二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件2、S期（DNAsynthesis）先GC，后AT，先常染色質(zhì)，后異染色質(zhì)組蛋白合成，非組蛋白合成DNA復(fù)制（具有高度的順序性）X染色體長(zhǎng)臂在S期末期復(fù)制中心粒開(kāi)始復(fù)制并完成二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件2、S期（DNAsynthes二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件

3、G2期(DNA合成后期)染色體凝集相關(guān)蛋白，微管蛋白成熟促進(jìn)因子、RNA、蛋白質(zhì)的合成，為M期作準(zhǔn)備。0.3％DNA復(fù)制完成細(xì)胞內(nèi)DNA含量由2n增至4n二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件

3、G2期(DNA合成后期)二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件4、M期親本細(xì)胞分裂成2個(gè)相等的子細(xì)胞RNA合成抑制蛋白質(zhì)合成降低二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件4、M期親本細(xì)胞分裂成2個(gè)相等細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件G1SG2MmRNA，tRNA，rRNA合成RNA繼續(xù)合成DNA合成RNA合成RNA合成停止蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)繼續(xù)合成蛋白質(zhì)繼續(xù)合成微管蛋白合成蛋白質(zhì)合成減少組蛋白合成組蛋白繼續(xù)合成非組蛋白合成非組蛋白繼續(xù)合成DNA聚合酶合成RNA聚合酶合成DNA開(kāi)始轉(zhuǎn)錄染色體凝集分離多聚核糖體再形成多聚核糖體散開(kāi)磷脂合成速率增加合成磷脂細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件G1SG2MmRNA，tRNA，rR

一、

細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的組成細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)細(xì)胞周期檢查點(diǎn)（checkpoint）第二節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的組成第二節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)

1.細(xì)胞周期蛋白（cyclin）2.細(xì)胞周期蛋白依賴激酶

(Cyclin-dependentkinase,Cdk）

3.Cdk抑制因子（Cdkinhibitor,CKI）4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物(SCF和APC酶復(fù)合體)調(diào)控核心（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)調(diào)控核心1.細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)一類隨細(xì)胞周期時(shí)相變化周期性合成和降解的蛋白質(zhì)。不同種類的周期蛋白表達(dá)的時(shí)間不同，與Cdk結(jié)合，調(diào)節(jié)CDK的激酶活性，推動(dòng)細(xì)胞周期前進(jìn)。Cyclin分類：脊椎動(dòng)物：A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H、L1-2、T1-2等。分為G1型、G1/S型、S型和M型4類酵母：cln1、cln2、cln3、clb161.細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)cyclin結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.周期蛋白框（cyclinbox）：

一段約100個(gè)氨基酸的保守序列，介導(dǎo)與Cdk結(jié)合成復(fù)合物，參與細(xì)胞周期調(diào)解。2.G1期周期蛋白含有PEST序列：C端一段與cyclin降解有關(guān)的序列3.S、M期周期蛋白含有破壞框

cyclin結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：CyclinA、CyclinB的破壞框序列泛素化途徑降解CyclinA、CyclinB的破壞框序列泛素化途徑降解Cyclin的功能:細(xì)胞周期不同時(shí)期表達(dá)不同的周期蛋白，與不同的CDK結(jié)合，調(diào)節(jié)其激酶的活性。

G1期蛋白：CyclinC、D、EG1/S期蛋白：CyclinD、ES期蛋白：CyclinA、BG2/M期蛋白：CyclinBM期蛋白：CyclinBCyclin的功能:G1期蛋白：CyclinCCyclinD家族：

?

cyclinD1、cyclinD2、cyclinD3?在G1期開(kāi)始表達(dá)，M后期降解?G1期向S期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因子?與CDK4、CDK6組成復(fù)合體CyclinD家族：CyclinE家族：

?

在G1~S期高水平表達(dá)?與CDK2、CDK3結(jié)合?啟動(dòng)DNA復(fù)制CyclinE家族：CyclinA家族：?在S期開(kāi)始表達(dá)，G2期達(dá)高峰?與CDK2結(jié)合?促進(jìn)DNA復(fù)制CyclinA家族：CyclinB家族：

?

含有2個(gè)成員cyclinB1、cyclinB2?G2末期開(kāi)始表達(dá)?與CDK1、CDK2結(jié)合?M后期降解?促進(jìn)G2期向M期轉(zhuǎn)換CyclinB家族：CyclinC家族：

?與CDK8結(jié)合，組成CAK?激活CDKCyclinH家族：?與CDK7結(jié)合，組成CAK?激活CDK、磷酸化RNA-polⅡ的CTD，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄CyclinC家族：Cyclin的周期性表達(dá)Cyclin的周期性表達(dá)2.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependentkinase，Cdk)一類必須與Cyclin結(jié)合才具有激酶活性的蛋白激酶；磷酸化細(xì)胞周期相關(guān)蛋白質(zhì)（Ser/Thr)；在整個(gè)細(xì)胞周期中表達(dá)量較為恒定；不同的cdk結(jié)合特定的cyclin。按其發(fā)現(xiàn)先后順序分Cdk1～8。2.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependenCdk通過(guò)激酶結(jié)構(gòu)域與Cyclin結(jié)合Cdk通過(guò)激酶結(jié)構(gòu)域與Cyclin結(jié)合不同cyclin－Cdk復(fù)合物啟動(dòng)細(xì)胞周期的不同步驟不同cyclin－Cdk復(fù)合物啟動(dòng)細(xì)胞周期的不同步驟CyclinandCdksCyclin/CdkcomplexCyclinCdkG1-CdkCyclinDCdk4,Cdk6

G1/S-CdkCyclinECdk2S-CdkCyclinACdk2M-CdkCyclinBCdk1CyclinandCdksCyclin/CdkCycli

CDK激活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)人體細(xì)胞的Cdk的三種狀態(tài)：非活性狀態(tài)：活性位點(diǎn)與T-環(huán)蛋白（T-loop）結(jié)合,不結(jié)合cyclin.部分激活狀態(tài):與cyclin結(jié)合,T-loop移出活性中心。完全激活狀態(tài):Cdk的兩個(gè)氨基酸位點(diǎn)的磷酸化CDK激活的結(jié)Cdk存在二個(gè)磷酸化位點(diǎn)：活性的Thr161，抑制性的Tyr15（酵母）/Thr14（脊椎動(dòng)物）位點(diǎn)。Cdks激酶活性受cyclin及磷酸化雙重作用調(diào)節(jié)Cdk存在二個(gè)磷酸化位點(diǎn)：活性的Thr161，抑制性的TyrThr161的磷酸化由CAK催化。Tyr15的磷酸化由Weel激酶催化，由磷酸酶cdc25去磷酸化。Thr14的磷酸化由myt激酶催化，由磷酸酶cdc25去磷酸化。Thr161的磷酸化由CAK催化。Cdk活化激酶（Cdkactivatingkinase,CAK）

組成：cyclinH＋Cdk7＋p36作用：使Cdk上Thr161磷酸化（活性磷酸化）Wee1激酶：使Cdk上Tyr15磷酸化（抑制性磷酸化）Cdk活化激酶（Cdkactivatingkinase,Cyclin-Cdk是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力G1bG1cG1dSG2MG0PDGFREGFRG1aCyclinDCDK4,6CyclinECDK2CyclinECDK2CyclinACDK2Cyclin

A,BCDK1E2F限制點(diǎn)DNA復(fù)制基因↑DNA復(fù)制MPF↑Cyclin-Cdk是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力G1bG1cG1d3.CDK抑制因子(cyclindependentkinaseinhibitor,CKI)細(xì)胞增殖的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，抑癌基因的編碼產(chǎn)物。兩大家族：INK4(InhibitorofCDK4)KIP(kinaseinhibitionprotein)/CIP3.CDK抑制因子(cyclindependent1.CIP/KIP家族：

p21、p27、p57蛋白主要抑制G1期CDK(Cdk2/4)，直接抑制DNA復(fù)制或抑制G1S。2.INK4家族：

p16、p15、p18蛋白主要抑制Cdk4/6活性，阻止G1S。結(jié)合cyclin-Cdk復(fù)合物，改變Cdk活性位點(diǎn)空間位置；結(jié)合Cdk分子ATP位點(diǎn)，阻止ATP與Cdk結(jié)合1.CIP/KIP家族：結(jié)合cyclin-Cdk復(fù)合物，改INK4：p16INK4a、p15INK4b、p18INK4c、p19INK4d?特異性抑制CDK4-cyclinD1、CDK6-cyclinD1復(fù)合物的活性?p15、p16受TGFβ的調(diào)控?惡性腫瘤常有p15、p16的缺失或突變

INK4：KIP：p21CIP1、p27KIP1、p57KIP2?能抑制大多數(shù)CDK的激酶活性?p21在整個(gè)細(xì)胞周期中起作用

?

DNA發(fā)生損傷時(shí)，p21表達(dá)水平增高，與cyclinE-Cdk2結(jié)合，抑制細(xì)胞從G1轉(zhuǎn)向S期

KIP：Cdk抑制物蛋白（p21）使細(xì)胞周期阻滯與cyclinE-Cdk2形成三元復(fù)合物Cdk抑制物蛋白（p21）使細(xì)胞周期阻滯與cyclinE-C4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物Cdk調(diào)節(jié)因子CyclinCKICyclin合成，積累，結(jié)合Cdk周期事件完成Cyclin降解CKI降解Cdk激酶表現(xiàn)活性4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物Cdk調(diào)節(jié)因子Cycli4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物SCF和APC介導(dǎo)Cdk調(diào)節(jié)蛋白的降解途徑是：泛素化SCF的活性在細(xì)胞周期中是不變的，可識(shí)別被磷酸化的CDKI上某個(gè)特定的氨基酸序列。APC的活性啟動(dòng)是由于其復(fù)合物中加入了活化亞基cdc20，APC催化泛素連接到Cyclin破壞框附近的賴氨酸上。SCF(Skp1-Cull-F-box

protein)APC(anaphase-promoting

complex)酶復(fù)合物4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物SCF和APC介導(dǎo)C泛素（ubiquitin）：76個(gè)氨基酸組成，高度保守蛋白。多聚泛素鏈作為標(biāo)志，可介導(dǎo)蛋白質(zhì)被蛋白水解酶降解。泛素（ubiquitin）：pp多聚泛素鏈激酶泛素E1E2+Cdk抑制蛋白（CKI）活化的SCFSCF催化泛素在磷酸化CDKI上聚合介導(dǎo)其降解CKI被蛋白酶體水解(26sproteasome)CKI的降解pp多聚泛素鏈激酶泛素E1E2+Cdk抑制蛋白（CKI）活化E2+泛素E1活化的APC活化亞基（Cdc20）無(wú)活性的APCCdkM-Cyclin多聚泛素鏈M-cyclin被蛋白酶體降解多聚泛素鏈APC催化泛素在Cyclin上聚合介導(dǎo)其水解Cyclin的降解E2+泛素E1活化的APC活化亞基（Cdc20）無(wú)活性的APCDK的活性調(diào)節(jié)——多因素綜合調(diào)節(jié)

正調(diào)控:cyclin，CAK，磷酸酶負(fù)調(diào)控:激酶,CDKI

轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)CDK的活性調(diào)節(jié)——多因素綜合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)組成

1.細(xì)胞周期蛋白（cyclin）2.細(xì)胞周期蛋白依賴激酶

(Cyclin-dependentkinase,Cdk）

3.Cdk抑制因子（Cdkinhibitor,CDKI）4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物調(diào)控核心SCFAPC小結(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)組成調(diào)控核心（二）細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)（checkpoint）Checkpoint：保證細(xì)胞周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)細(xì)胞周期正常事件及出現(xiàn)的故障。start點(diǎn)或R點(diǎn)

DNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)染色體分離檢測(cè)點(diǎn)（二）細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)（checkpoint）CheckpoiDNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)R點(diǎn)1.start點(diǎn)或R點(diǎn)

2.DNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)3.紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)DNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)R點(diǎn)1.start點(diǎn)或R點(diǎn)DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)存在于G1晚期，另一個(gè)在G2晚期。G1期檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)抑制G1/S和S-Cdk的活化來(lái)阻止細(xì)胞進(jìn)入S期G2期檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)使Cdc25磷酸化，抑制M-Cdk的活化，阻止細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂期。4.DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)存在于G1晚期，另4.DNA損傷DNA損傷與p53活化在G1期調(diào)控中的作用DNA損傷與p53活化在G1期調(diào)控中的作用第四節(jié)細(xì)胞周期事件的胞內(nèi)調(diào)控機(jī)制1.G1期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用2.S期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用3.M期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用第四節(jié)細(xì)胞周期事件的胞內(nèi)調(diào)控機(jī)制1.G1期中cycli1.G1期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用磷酸化轉(zhuǎn)錄因子磷酸化S期cyclin-Cdk抑制蛋白（CKI）蛋白合成生長(zhǎng)因子cyclinD合成+Cdk4,6Rb磷酸化cyclinE/A基因的轉(zhuǎn)錄DNA和中心體的復(fù)制泛素化降解S期cyclin-Cdk活化1.G1期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用磷酸化轉(zhuǎn)錄因子細(xì)胞周期調(diào)控課件Rb蛋白：G1/S期轉(zhuǎn)化的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，控制G1期進(jìn)展，使細(xì)胞停留在G1期。生長(zhǎng)因子刺激G1期cyclinD表達(dá)cyclinD與CDK4、CDK6結(jié)合，使Rb磷酸化磷酸化的Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F

E2F促進(jìn)cyclinE、A基因的轉(zhuǎn)錄，促使G1期向S期轉(zhuǎn)化cyclinE/CDK2、cyclinA/CDK2啟動(dòng)DNA和中心體的復(fù)制到達(dá)S期一定時(shí)期，G1期cyclin通過(guò)泛素化途徑降解Rb蛋白：生長(zhǎng)因子信號(hào)激活G1期CDK/cyclin的激酶活性生長(zhǎng)因子信號(hào)激活G1期CDK/cyclin的激酶活性(1)CyclinA的合成始于G1→S期轉(zhuǎn)化，進(jìn)入S期后，CyclinA-Cdk2成為主要的Cyclin-Cdk復(fù)合物。(2)在S期CyclinA-Cdk2復(fù)合物位于DNA復(fù)制中心。CyclinA-Cdk2不僅起始DNA的復(fù)制，而且防止DNA的再次復(fù)制。2.S期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用(1)CyclinA的合成始于G1→S期轉(zhuǎn)化，進(jìn)入S期后，3.M期的進(jìn)出與有絲分裂事件的觸發(fā)G2期向M期的轉(zhuǎn)換有絲分裂事件的觸發(fā)M期的退出3.M期的進(jìn)出與有絲分裂事件的觸發(fā)G2期MG1SG2成熟促進(jìn)因子(maturationpromotingfactor,MPF)的發(fā)現(xiàn)(1970,Johnson和Rao)M期細(xì)胞和間期細(xì)胞融合，出現(xiàn)早熟染色體凝集（PCC）G1期細(xì)胞融合M期（1）G2期向M期的轉(zhuǎn)換G1期PCC為單線狀MG1SG2成熟促進(jìn)因子(maturationpromotMG1SG2融合S期細(xì)胞S期PCC為粉末狀MG1SG2融合S期細(xì)胞S期PCC為粉末狀MG1SG2融合G2期細(xì)胞G2期PCC為雙線染色體狀MG1SG2融合G2期細(xì)胞G2期PCC為雙線染色體狀成熟促進(jìn)因子(MPF)1988，(Maller實(shí)驗(yàn)室,Lohka等)p32蛋白p45蛋白MPF磷酸化底物蛋白激酶活性(p45蛋白)CyclinB（調(diào)節(jié)亞單位）Cdk1（催化亞單位）成熟促進(jìn)因子(MPF)1988，(Maller實(shí)驗(yàn)室,L催化亞單位：細(xì)胞周期蛋白依賴激酶(Cdk1)

調(diào)節(jié)亞單位：CyclinBCyclinB-Cdk1復(fù)合物：MPF催化亞單位：細(xì)胞周期蛋白依賴激酶(Cdk1)CycliCAKweelcdc25M-Cdk的活化促使G2/M期的轉(zhuǎn)換CAKweelcdc25M-Cdk的活化促使G2/M期的轉(zhuǎn)換活化的M-Cdk核纖層蛋白－P

核膜崩解染色體凝集蛋白、組蛋白H1－P染色體凝集微管結(jié)合蛋白-P紡錘體形成Mphase(2)有絲分裂事件的觸發(fā)活化的M-Cdk核纖層蛋白－P染色體凝集蛋白、組蛋白H1－P(3)M期的退出CyclinB的降解、Cyclin與Cdk分離；Cdk1的第14Thr，15Tyr二個(gè)位點(diǎn)的氨基酸殘基磷酸化；使MPF失活，促進(jìn)細(xì)胞從M期向G1期轉(zhuǎn)化(3)M期的退出單細(xì)胞生物營(yíng)養(yǎng)多細(xì)胞生物生長(zhǎng)因子信號(hào)信號(hào)通路：ras途徑，cAMP途徑、磷脂酰肌醇途徑。如通過(guò)ras途徑，激活MAPK，MAPK進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，激活c-myc，進(jìn)而促進(jìn)cyclinD、SCF、E2F等G1-S有關(guān)的基因表達(dá)，細(xì)胞進(jìn)入G1期。細(xì)胞周期的胞外調(diào)控因素單細(xì)胞生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞周期的胞外調(diào)控因素生長(zhǎng)因子的調(diào)節(jié)血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)表皮生長(zhǎng)因子(EGF)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)促紅細(xì)胞生成素胰島素樣生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子無(wú)種屬特異性，而有組織特異性不同種類的細(xì)胞具有不同的生長(zhǎng)因子受體多種生長(zhǎng)因子共同調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖生長(zhǎng)因子的調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子主要作用生長(zhǎng)因子主要作用G1期和S期生長(zhǎng)因子主要作用生長(zhǎng)因子主要作用G1期和S期思考題：1.細(xì)胞周期的概念2.泛素的概念3.細(xì)胞周期各時(shí)相生物化學(xué)變化4.細(xì)胞周期調(diào)控因素5.MPF的活化及作用思考題：細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞周期與周期調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞周期與周期調(diào)控第一節(jié)細(xì)胞周期(cellcycle)一、定義：連續(xù)分裂細(xì)胞從上一次分裂結(jié)束到下一次分裂完成所經(jīng)歷的全過(guò)程。細(xì)胞周期分裂間期：G1、S、G2分裂期：M第一節(jié)細(xì)胞周期(cellcycle)細(xì)胞周期分裂間期：

細(xì)胞增殖周期后期分裂間期有絲分裂期(M期)DNA合成前期(Gap1,G1)DNAsynthesis(S期)DNA合成后期(Gap2,G2)前期中期末期G1期子細(xì)胞細(xì)胞增殖周期后期分裂間期有絲分裂期(M期)DNA合成前分裂間期(interphase):G1＋S＋G2有絲分裂期(mitosis)M細(xì)胞周期(cellcycle)分裂間期(interphase):細(xì)胞周期(cellcyc細(xì)胞周期時(shí)間(Tc)：TG1+TS+TG2+TM大約12~32h0412812356791013141511小時(shí)G1期S期(DNA合成)G2期M期G0期細(xì)胞周期時(shí)間(Tc)：0412812356791013141細(xì)胞所在部位TCTG1TS＋TG2＋TM口腔粘膜857510食管18117110回腸362610結(jié)腸17710小鼠消化道上皮干細(xì)胞的周期時(shí)間細(xì)胞所在部位TCTG1TS＋TG2＋TM口腔粘膜857510周期性細(xì)胞（cyclingcell）G0細(xì)胞終末分化細(xì)胞根據(jù)不同細(xì)胞在細(xì)胞周期中的細(xì)胞分裂行為差異分類：G0期(靜止期細(xì)胞)：暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，停止分裂，執(zhí)行一定的生物學(xué)功能，在適當(dāng)刺激下重新進(jìn)入細(xì)胞周期的細(xì)胞。如某些免疫淋巴細(xì)胞,肝、腎等器官的實(shí)質(zhì)細(xì)胞等。G0期周期性細(xì)胞（cyclingcell）根據(jù)不同細(xì)胞在細(xì)胞周期二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件1、G1期(DNA合成前期)rRNA、mRNA、tRNA、核糖體合成結(jié)構(gòu)蛋白、酶蛋白合成、糖類、脂類合成細(xì)胞體積增大，膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)G1期晚期合成DNA復(fù)制所需各種酶類：DNA聚合酶，解旋酶等細(xì)胞周期蛋白觸發(fā)蛋白，鈣調(diào)蛋白二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件1、G1期(DNA合成前期)rR二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件2、S期（DNAsynthesis）先GC，后AT，先常染色質(zhì)，后異染色質(zhì)組蛋白合成，非組蛋白合成DNA復(fù)制（具有高度的順序性）X染色體長(zhǎng)臂在S期末期復(fù)制中心粒開(kāi)始復(fù)制并完成二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件2、S期（DNAsynthes二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件

3、G2期(DNA合成后期)染色體凝集相關(guān)蛋白，微管蛋白成熟促進(jìn)因子、RNA、蛋白質(zhì)的合成，為M期作準(zhǔn)備。0.3％DNA復(fù)制完成細(xì)胞內(nèi)DNA含量由2n增至4n二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件

3、G2期(DNA合成后期)二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件4、M期親本細(xì)胞分裂成2個(gè)相等的子細(xì)胞RNA合成抑制蛋白質(zhì)合成降低二、細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件4、M期親本細(xì)胞分裂成2個(gè)相等細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件G1SG2MmRNA，tRNA，rRNA合成RNA繼續(xù)合成DNA合成RNA合成RNA合成停止蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)繼續(xù)合成蛋白質(zhì)繼續(xù)合成微管蛋白合成蛋白質(zhì)合成減少組蛋白合成組蛋白繼續(xù)合成非組蛋白合成非組蛋白繼續(xù)合成DNA聚合酶合成RNA聚合酶合成DNA開(kāi)始轉(zhuǎn)錄染色體凝集分離多聚核糖體再形成多聚核糖體散開(kāi)磷脂合成速率增加合成磷脂細(xì)胞周期各時(shí)相及主要事件G1SG2MmRNA，tRNA，rR

一、

細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的組成細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)細(xì)胞周期檢查點(diǎn)（checkpoint）第二節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的組成第二節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)

1.細(xì)胞周期蛋白（cyclin）2.細(xì)胞周期蛋白依賴激酶

(Cyclin-dependentkinase,Cdk）

3.Cdk抑制因子（Cdkinhibitor,CKI）4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物(SCF和APC酶復(fù)合體)調(diào)控核心（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)調(diào)控核心1.細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)一類隨細(xì)胞周期時(shí)相變化周期性合成和降解的蛋白質(zhì)。不同種類的周期蛋白表達(dá)的時(shí)間不同，與Cdk結(jié)合，調(diào)節(jié)CDK的激酶活性，推動(dòng)細(xì)胞周期前進(jìn)。Cyclin分類：脊椎動(dòng)物：A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H、L1-2、T1-2等。分為G1型、G1/S型、S型和M型4類酵母：cln1、cln2、cln3、clb161.細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)cyclin結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.周期蛋白框（cyclinbox）：

一段約100個(gè)氨基酸的保守序列，介導(dǎo)與Cdk結(jié)合成復(fù)合物，參與細(xì)胞周期調(diào)解。2.G1期周期蛋白含有PEST序列：C端一段與cyclin降解有關(guān)的序列3.S、M期周期蛋白含有破壞框

cyclin結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：CyclinA、CyclinB的破壞框序列泛素化途徑降解CyclinA、CyclinB的破壞框序列泛素化途徑降解Cyclin的功能:細(xì)胞周期不同時(shí)期表達(dá)不同的周期蛋白，與不同的CDK結(jié)合，調(diào)節(jié)其激酶的活性。

G1期蛋白：CyclinC、D、EG1/S期蛋白：CyclinD、ES期蛋白：CyclinA、BG2/M期蛋白：CyclinBM期蛋白：CyclinBCyclin的功能:G1期蛋白：CyclinCCyclinD家族：

?

cyclinD1、cyclinD2、cyclinD3?在G1期開(kāi)始表達(dá)，M后期降解?G1期向S期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因子?與CDK4、CDK6組成復(fù)合體CyclinD家族：CyclinE家族：

?

在G1~S期高水平表達(dá)?與CDK2、CDK3結(jié)合?啟動(dòng)DNA復(fù)制CyclinE家族：CyclinA家族：?在S期開(kāi)始表達(dá)，G2期達(dá)高峰?與CDK2結(jié)合?促進(jìn)DNA復(fù)制CyclinA家族：CyclinB家族：

?

含有2個(gè)成員cyclinB1、cyclinB2?G2末期開(kāi)始表達(dá)?與CDK1、CDK2結(jié)合?M后期降解?促進(jìn)G2期向M期轉(zhuǎn)換CyclinB家族：CyclinC家族：

?與CDK8結(jié)合，組成CAK?激活CDKCyclinH家族：?與CDK7結(jié)合，組成CAK?激活CDK、磷酸化RNA-polⅡ的CTD，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄CyclinC家族：Cyclin的周期性表達(dá)Cyclin的周期性表達(dá)2.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependentkinase，Cdk)一類必須與Cyclin結(jié)合才具有激酶活性的蛋白激酶；磷酸化細(xì)胞周期相關(guān)蛋白質(zhì)（Ser/Thr)；在整個(gè)細(xì)胞周期中表達(dá)量較為恒定；不同的cdk結(jié)合特定的cyclin。按其發(fā)現(xiàn)先后順序分Cdk1～8。2.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependenCdk通過(guò)激酶結(jié)構(gòu)域與Cyclin結(jié)合Cdk通過(guò)激酶結(jié)構(gòu)域與Cyclin結(jié)合不同cyclin－Cdk復(fù)合物啟動(dòng)細(xì)胞周期的不同步驟不同cyclin－Cdk復(fù)合物啟動(dòng)細(xì)胞周期的不同步驟CyclinandCdksCyclin/CdkcomplexCyclinCdkG1-CdkCyclinDCdk4,Cdk6

G1/S-CdkCyclinECdk2S-CdkCyclinACdk2M-CdkCyclinBCdk1CyclinandCdksCyclin/CdkCycli

CDK激活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)人體細(xì)胞的Cdk的三種狀態(tài)：非活性狀態(tài)：活性位點(diǎn)與T-環(huán)蛋白（T-loop）結(jié)合,不結(jié)合cyclin.部分激活狀態(tài):與cyclin結(jié)合,T-loop移出活性中心。完全激活狀態(tài):Cdk的兩個(gè)氨基酸位點(diǎn)的磷酸化CDK激活的結(jié)Cdk存在二個(gè)磷酸化位點(diǎn)：活性的Thr161，抑制性的Tyr15（酵母）/Thr14（脊椎動(dòng)物）位點(diǎn)。Cdks激酶活性受cyclin及磷酸化雙重作用調(diào)節(jié)Cdk存在二個(gè)磷酸化位點(diǎn)：活性的Thr161，抑制性的TyrThr161的磷酸化由CAK催化。Tyr15的磷酸化由Weel激酶催化，由磷酸酶cdc25去磷酸化。Thr14的磷酸化由myt激酶催化，由磷酸酶cdc25去磷酸化。Thr161的磷酸化由CAK催化。Cdk活化激酶（Cdkactivatingkinase,CAK）

組成：cyclinH＋Cdk7＋p36作用：使Cdk上Thr161磷酸化（活性磷酸化）Wee1激酶：使Cdk上Tyr15磷酸化（抑制性磷酸化）Cdk活化激酶（Cdkactivatingkinase,Cyclin-Cdk是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力G1bG1cG1dSG2MG0PDGFREGFRG1aCyclinDCDK4,6CyclinECDK2CyclinECDK2CyclinACDK2Cyclin

A,BCDK1E2F限制點(diǎn)DNA復(fù)制基因↑DNA復(fù)制MPF↑Cyclin-Cdk是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力G1bG1cG1d3.CDK抑制因子(cyclindependentkinaseinhibitor,CKI)細(xì)胞增殖的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，抑癌基因的編碼產(chǎn)物。兩大家族：INK4(InhibitorofCDK4)KIP(kinaseinhibitionprotein)/CIP3.CDK抑制因子(cyclindependent1.CIP/KIP家族：

p21、p27、p57蛋白主要抑制G1期CDK(Cdk2/4)，直接抑制DNA復(fù)制或抑制G1S。2.INK4家族：

p16、p15、p18蛋白主要抑制Cdk4/6活性，阻止G1S。結(jié)合cyclin-Cdk復(fù)合物，改變Cdk活性位點(diǎn)空間位置；結(jié)合Cdk分子ATP位點(diǎn)，阻止ATP與Cdk結(jié)合1.CIP/KIP家族：結(jié)合cyclin-Cdk復(fù)合物，改INK4：p16INK4a、p15INK4b、p18INK4c、p19INK4d?特異性抑制CDK4-cyclinD1、CDK6-cyclinD1復(fù)合物的活性?p15、p16受TGFβ的調(diào)控?惡性腫瘤常有p15、p16的缺失或突變

INK4：KIP：p21CIP1、p27KIP1、p57KIP2?能抑制大多數(shù)CDK的激酶活性?p21在整個(gè)細(xì)胞周期中起作用

?

DNA發(fā)生損傷時(shí)，p21表達(dá)水平增高，與cyclinE-Cdk2結(jié)合，抑制細(xì)胞從G1轉(zhuǎn)向S期

KIP：Cdk抑制物蛋白（p21）使細(xì)胞周期阻滯與cyclinE-Cdk2形成三元復(fù)合物Cdk抑制物蛋白（p21）使細(xì)胞周期阻滯與cyclinE-C4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物Cdk調(diào)節(jié)因子CyclinCKICyclin合成，積累，結(jié)合Cdk周期事件完成Cyclin降解CKI降解Cdk激酶表現(xiàn)活性4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物Cdk調(diào)節(jié)因子Cycli4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物SCF和APC介導(dǎo)Cdk調(diào)節(jié)蛋白的降解途徑是：泛素化SCF的活性在細(xì)胞周期中是不變的，可識(shí)別被磷酸化的CDKI上某個(gè)特定的氨基酸序列。APC的活性啟動(dòng)是由于其復(fù)合物中加入了活化亞基cdc20，APC催化泛素連接到Cyclin破壞框附近的賴氨酸上。SCF(Skp1-Cull-F-box

protein)APC(anaphase-promoting

complex)酶復(fù)合物4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物SCF和APC介導(dǎo)C泛素（ubiquitin）：76個(gè)氨基酸組成，高度保守蛋白。多聚泛素鏈作為標(biāo)志，可介導(dǎo)蛋白質(zhì)被蛋白水解酶降解。泛素（ubiquitin）：pp多聚泛素鏈激酶泛素E1E2+Cdk抑制蛋白（CKI）活化的SCFSCF催化泛素在磷酸化CDKI上聚合介導(dǎo)其降解CKI被蛋白酶體水解(26sproteasome)CKI的降解pp多聚泛素鏈激酶泛素E1E2+Cdk抑制蛋白（CKI）活化E2+泛素E1活化的APC活化亞基（Cdc20）無(wú)活性的APCCdkM-Cyclin多聚泛素鏈M-cyclin被蛋白酶體降解多聚泛素鏈APC催化泛素在Cyclin上聚合介導(dǎo)其水解Cyclin的降解E2+泛素E1活化的APC活化亞基（Cdc20）無(wú)活性的APCDK的活性調(diào)節(jié)——多因素綜合調(diào)節(jié)

正調(diào)控:cyclin，CAK，磷酸酶負(fù)調(diào)控:激酶,CDKI

轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)CDK的活性調(diào)節(jié)——多因素綜合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)組成

1.細(xì)胞周期蛋白（cyclin）2.細(xì)胞周期蛋白依賴激酶

(Cyclin-dependentkinase,Cdk）

3.Cdk抑制因子（Cdkinhibitor,CDKI）4.促進(jìn)Cdk調(diào)節(jié)因子降解的酶復(fù)合物調(diào)控核心SCFAPC小結(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的蛋白質(zhì)組成調(diào)控核心（二）細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)（checkpoint）Checkpoint：保證細(xì)胞周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)細(xì)胞周期正常事件及出現(xiàn)的故障。start點(diǎn)或R點(diǎn)

DNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)染色體分離檢測(cè)點(diǎn)（二）細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)（checkpoint）CheckpoiDNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)R點(diǎn)1.start點(diǎn)或R點(diǎn)

2.DNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)3.紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)DNA復(fù)制檢測(cè)點(diǎn)紡錘體組裝檢測(cè)點(diǎn)R點(diǎn)1.start點(diǎn)或R點(diǎn)DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)存在于G1晚期，另一個(gè)在G2晚期。G1期檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)抑制G1/S和S-Cdk的活化來(lái)阻止細(xì)胞進(jìn)入S期G2期檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)使Cdc25磷酸化，抑制M-Cdk的活化，阻止細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂期。4.DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)DNA損傷檢測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)存在于G1晚期，另4.DNA損傷DNA損傷與p53活化在G1期調(diào)控中的作用DNA損傷與p53活化在G1期調(diào)控中的作用第四節(jié)細(xì)胞周期事件的胞內(nèi)調(diào)控機(jī)制1.G1期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用2.S期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用3.M期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用第四節(jié)細(xì)胞周期事件的胞內(nèi)調(diào)控機(jī)制1.G1期中cycli1.G1期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用磷酸化轉(zhuǎn)錄因子磷酸化S期cyclin-Cdk抑制蛋白（CKI）蛋白合成生長(zhǎng)因子cyclinD合成+Cdk4,6Rb磷酸化cyclinE/A基因的轉(zhuǎn)錄DNA和中心體的復(fù)制泛素化降解S期cyclin-Cdk活化1.G1期中cyclin-Cdk復(fù)合物的作用磷酸化轉(zhuǎn)錄因子細(xì)胞周期調(diào)控課件Rb蛋白：G1/S期轉(zhuǎn)化的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，控制G1期進(jìn)展，使細(xì)胞停留在G1期。生長(zhǎng)因子刺激G1期cyclinD表達(dá)cyclinD與CDK4、CDK6結(jié)合，使Rb磷酸化磷酸化的R