《細胞的增殖和調控》課件

MathematicalBiosciencesInstitute(OhioStateUniv),2October2003Chapter11

Cellcycle1精選課件pptMathematicalBiosciencesInsti1introductionofthecellcycle2精選課件ppt1introductionofthecellcy由細胞分裂結束到下一次細胞分裂結束所經歷的過程，叫細胞周期。分為4個期：–G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到期DNA復制之前的間隙時間。–S期(synthesisphase)，指DNA復制的時期。–G2期(gap2)，指DNA復制完成到有絲分裂開始之前的一段時間。–M期又稱D期(mitosisordivision)，細胞分裂開始到結束。3精選課件ppt由細胞分裂結束到下一次細胞分裂結束所經歷的過程，叫細胞周期。4精選課件ppt4精選課件ppt2001NobelPrizeLelandH.Hartwell1970s“Checkpoint”Yeastgenetics~100CDCgenesStartgeneTimHunt1980sCyclinsSeaUrchinsPaulM.Nurse1970sCDKsyeast5精選課件ppt2001NobelPrizeLelandH.Hart2MPF(Mphase–promotingfactor),Cyclin,CDK

2.1MPFfound2.2MPFcomponentsCyclin(B)CDK(cyclindependentkinase)6精選課件ppt2MPF(Mphase–promotingfacto1970sRao和Johnson發(fā)現(xiàn)與M期細胞(Hela)融合的間期細胞染色體發(fā)生凝縮，稱為早熟凝集染色體(prematurelycondensedchromosome，PCC)。–G1期PCC為單線狀，因DNA未復制。–S期PCC為粉末狀，因DNA由多個部位開始復制。–G2期PCC為雙線染色體，說明DNA復制已完成。?甚至不同類的M期細胞也可誘導PCC產生，說明M期細胞具有促進間期細胞進行分裂的因子，即成熟促進因子(maturationpromotingfactor，MPF)。7精選課件ppt1970sRao和Johnson發(fā)現(xiàn)與M期細胞(Hela)G1phasefusewithMphase2.1MPFfound8精選課件pptG1phasefusewithMphase2.1s

phasefusewithMphase9精選課件pptsphasefusewithMphase9精選課件G2phasefusewithMphase10精選課件pptG2phasefusewithMphase10精選MPFManfredLohkaandJimMaller(UCHSC) -usedcellfreeassaytopurifyMPF -testedvariouscytosolicfractionsforMPFactivityMPFisa2subunitproteinkinase -32kDaand45kDa11精選課件pptMPFManfredLohkaandJimMalleMPFCdk12精選課件pptMPFCdk12精選課件pptHistoryofMPFPCCM-phaseTriggerMPFP32andP45,kinase非洲爪蟾(1988)Cdcgenefoundin

yeastP34cdc2triggerG2/MP34cdc2bindwithP56cdc13active

Cyclinfoundinurchin,keyfactorForM-phase(1983)

MPFincludeCdkandcyclinp32=P34cdc2=CDKP45=P56cdc13=cyclinB13精選課件pptHistoryofMPFPCCM-phaseTrig2.2Cyclin1983firstfoundG1-phase:cyclinC,cyclinD,cyclinECln1,Cln2,Cln3(Yeast)M-phase:cyclinA,cyclinB,Comparativelystable14精選課件ppt2.2Cyclin1983firstfound14精A2DestroyboxCyclinboxB1PEST,G1cyclinrenewalCDifferentCyclinexpressedindifferentcellcyclephaseBindwithDifferentCDK,regulateCDKkinaseactivity特點：在細胞周期中呈周期性變化。含有一段約100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導周期蛋白與CDK結合。15精選課件pptA2DestroyboxCyclinboxB1PEST16精選課件ppt16精選課件pptRegulationofmitoticcyclinlevelsincyclingcells.

17精選課件pptRegulationofmitoticcyclinlMPFregulationwaselucidatedbyTimHunt’sdiscoveryofCyclins18精選課件pptMPFregulationwaselucidatedPSTAIREantibodyBindsALLCDK’s2.3CDK

CyclindependkinaseCDKICDKkinasedomainCdk1=cdc2Cdk3cdk819精選課件pptPSTAIREantibody2.3CDKCDKICD20精選課件ppt20精選課件ppt細胞周期控制21精選課件ppt細胞周期控制21精選課件ppt細胞周期檢驗點（checkpoint）

組成：感受器、信號傳導通路、效應器。?主要檢驗點：–G1/S檢驗點：DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否足夠大？在酵母中稱start點，在哺乳動物中稱R點(restrictionpoint)。–S期檢驗點：DNA復制是否完成？–G2/M檢驗點：DNA是否損傷？細胞體積是否足夠大？–中-后期檢驗點：紡錘體組裝檢驗點。六、細胞周期檢驗點（checkpoint）22精選課件ppt細胞周期檢驗點（checkpoint）

組成：感受器、信號3.1TheG1/SCheckpoint環(huán)境因素生長因子內部因素DNA損傷23精選課件ppt3.1TheG1/SCheckpoint環(huán)境因素23G1cyclinD(D1,D2,D3),E,AG1CDK,CDK2,4,6cyclinD+CDK4,6cyclinE,A+CDK2cyclinD(D1,D2,D3)iskeyfactorforG1/ScyclinEiskeyfactorforstartups-phaseG1周期蛋白通過泛素結合PEST降解24精選課件pptG1cyclinD(D1,D2,D3),E,A24精選課Oringinrecognitioncomplex,復制起始復合物Orc1-6DNAreplication-licensingfactortheoryMinichromosomemaintenanceprotein,Mcm2-725精選課件pptOringinrecognitioncomplex,復3.2S/G2/M阻止DNA未完全復制時啟動M期只有DNA復制正確完成，方可啟動未復制完成的DNA會釋放一些信號。導致細胞周期運轉受阻

CDC25活性低但Wee1活性高，MPF不能活化 26精選課件ppt3.2S/G2/M阻止DNA未完全復制時啟動M期26精選MPFinactivate27精選課件pptMPFinactivate27精選課件ppt3.3M-phaseregulationMPFactivateMphasecheckpoint28精選課件ppt3.3M-phaseregulationMPFactiMPF&theG2CheckpointMPF-pushescellpastG2checkpoint29精選課件pptMPF&theG2CheckpointMPF-puThr161Tyr14,15P30精選課件pptThr161Tyr14,15P30精選課件pptMPF活化M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的積累。?結合cyclinB的CDK1被Wee1將Thr14和Tyr15磷酸化而不具有活性，使CDK/cyclin不斷積累。?在M期，Wee1的活性下降，CDC25使CDK去磷酸化，去除了CDK活化的障礙。?CDK的激活需要Thr161的磷酸化，它是在CDK激酶(CDKactivatingkinaseCAK)的作用下完成的。31精選課件pptMPF活化M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的積累。3Tyr15Inhibitory:AddedbyWee1RemovedbyCdc25Thr160Activating:CDKaddsafterCyclinbinding32精選課件pptTyr15Thr16032精選課件pptcyclinB+CDKinactiveWee1/mik1andCDKKinaseActiveCDK14,15amicacidInactivepre-MPFCDK160+p,14.15-pCdc25cWee1/mik1CDKKinase33精選課件pptcyclinB+CDKinactiveWee1/mik1MPFinducesmultiplenuclearandcytoplasmicchangesattheonsetofMphase,bothbyactivatingotherproteinkinasesandbyphosphorylatingproteinssuchascondensinsandthenuclearlamins.34精選課件pptMPFinducesmultiplenuclearaG1SG2MG1G1SG2MG135精選課件pptG1SG2MG1G1SG2MG135精選課件ppt◆Mphasecheckpoint:●檢驗染色體是否連接到紡錘體上36精選課件ppt◆Mphasecheckpoint:36精選課件pp后期促進復合物APC與M期調控APC:AnaphasePromotingComplexM期向后期轉換依賴嚴格調控APC1-8APC調控CyclinB和其他蛋白泛素化降解紡崔體裝配檢驗點控制APC活性37精選課件ppt后期促進復合物APC與M期調控APC:AnaphaseMad2Cdc2038精選課件pptMad2Cdc2038精選課件ppt周期蛋白降解39精選課件ppt周期蛋白降解39精選課件ppt瑞典皇家科學院6日宣布，將2004年諾貝爾化學獎授予以色列科學家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學家歐文·羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調節(jié)的蛋白質降解。其實他們的成果就是發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質“死亡”的重要機理死亡之吻40精選課件ppt瑞典皇家科學院6日宣布，將2004年諾貝爾化學獎授予以色列科ProteindegradationNeednotenergy,onlyneedenzymeNeedenergy,certaintime,certainpositionandcertaindirectionproteindegradation41精選課件pptProteindegradationNeednote一種被稱為泛素的多肽在需要能量的蛋白質降解過程中扮演著重要角色。這種多肽由76個氨基酸組成，它最初是從小牛的胰臟中分離出來的。它就像標簽一樣，被貼上標簽的蛋白質就會被運送到細胞內的“垃圾處理廠”，在那里被降解。42精選課件ppt一種被稱為泛素的多肽在需要能量的蛋白質降解過程中扮演著重要角43精選課件ppt43精選課件pptPolyubiquitinationofmitoticcyclins44精選課件pptPolyubiquitinationofmitotic原來細胞中存在著E1、E2和E3三種酶，它們各有分工。E1負責激活泛素分子。泛素分子被激活后就被運送到E2上，E2負責把泛素分子綁在需要降解的蛋白質上。但E2并不認識指定的蛋白質，這就需要E3幫助。E3具有辨認指定蛋白質的功能。當E2攜帶著泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白質時，E2就把泛素分子綁在指定蛋白質上。這一過程不斷重復，指定蛋白質上就被綁了一批泛素分子。45精選課件ppt原來細胞中存在著E1、E2和E3三種酶，它們各有分工。E1負HighEnergyThioesterBond,canbetransferredfromE1toE2,E3,orsubstrateUbiquitinisTransferredviaThioesterBonds46精選課件pptHighEnergyThioesterBond,UbiMitoticCyclinsareDestroyedbyUbiquitin-DependentProteolysisproteosome47精選課件pptMitoticCyclinsareDestroyedSummary48精選課件pptSummary48精選課件ppt4ModelofcellcycleYeastSizeandMorphologyThroughtheCellCycleThestagesofmitosisandcytokinesisinananimalcell.

49精選課件ppt4ModelofcellcycleYeastSiBuddingyeast50精選課件pptBuddingyeast50精選課件pptThestagesofmitosisandcytokinesisinananimalcell.

51精選課件pptThestagesofmitosisandcyto5cellcyclecheckmethods細胞周期的時間長短與物種的細胞類型有關。通常G1期持續(xù)時間差異較大，M期最短約0.5～4.5小時。?標記有絲分裂百分率法（percentagelabeledmitoses，PLM）：對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術顯示標記細胞，通過統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數(shù)的辦法