1、關(guān)于細(xì)胞周期第一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞周期調(diào)控 細(xì)胞周期調(diào)控是環(huán)境中控制細(xì)胞增殖的因素及細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞增殖有關(guān)的基因及其產(chǎn)物相互作用的結(jié)果。生長(zhǎng)因子與生長(zhǎng)因子受體調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)周期蛋白和周期蛋白激酶的調(diào)節(jié)第二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2生長(zhǎng)因子是一類通過(guò)與特異的高親和性的細(xì)胞受體結(jié)合，發(fā)生一系列生化反應(yīng)，最終引起細(xì)胞增殖和生物學(xué)效應(yīng)的多肽類物質(zhì)。生長(zhǎng)因子與其受體結(jié)合后，可誘導(dǎo)多種基因的轉(zhuǎn)錄。這些基因分早反應(yīng)基因和遲反應(yīng)基因兩類。早反應(yīng)基因?qū)t反應(yīng)基因的活化作用是細(xì)胞由G1期向S期轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。生長(zhǎng)因子與生長(zhǎng)因子受體第三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

2、6月3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子、激素等信號(hào)與膜上的受體結(jié)合，通過(guò)激發(fā)細(xì)胞內(nèi)第二信使，對(duì)細(xì)胞的代謝起調(diào)節(jié)作用，從而有效地控制細(xì)胞的增殖和分化。第四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4周期蛋白和周期蛋白激酶的調(diào)節(jié)細(xì)胞周期研究歷程細(xì)胞周期調(diào)控蛋白細(xì)胞周期調(diào)控第五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5細(xì)胞周期研究歷程第六張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6MPF的發(fā)現(xiàn) MPF(maturation-promoting factor)即卵細(xì)胞促成熟因子,又叫細(xì)胞促分裂因子，或期促進(jìn)因子Rao和Johnson1970年將Hela細(xì)胞同步于不同階段，然后與M期細(xì)胞混合，在滅活仙臺(tái)病毒介導(dǎo)下

3、，誘導(dǎo)細(xì)胞融合，發(fā)現(xiàn)與M期細(xì)胞融合的間期細(xì)胞產(chǎn)生了形態(tài)各異的早熟凝集染色體(prematurely condensed chromosome，PCC)，這種現(xiàn)象叫做早熟染色體凝集(premature chromosome condensation)。第七張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7G1期PCC為單線狀，因DNA未復(fù)制。S期PCC為粉末狀，因DNA由多個(gè)部位開(kāi)始復(fù)制。G2期PCC為雙線染色體，說(shuō)明DNA復(fù)制已完成。第八張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8 人們猜測(cè)，在M期的細(xì)胞中存在著某種物質(zhì)，它能夠促進(jìn)染色體的凝聚和細(xì)胞的分裂。后來(lái)，人們?cè)诓煌愋偷腗期細(xì)胞中分別提取出

4、了能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂的因子，統(tǒng)稱為成熟促進(jìn)因子(maturation promoting factor，MPF)。 第九張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月9CDK的發(fā)現(xiàn)1960s Leland Hartwell以芽殖酵母為實(shí)驗(yàn)材料，利用阻斷在不同細(xì)胞周期階段的溫度敏感突變株，分離出了幾十個(gè)與細(xì)胞分裂有關(guān)的基因(cell division cycle gene，CDC)。如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M轉(zhuǎn)換點(diǎn)發(fā)揮重要的功能。第十張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月10第十一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月111970s Paul Nurse等人以裂殖酵母為實(shí)驗(yàn)材料，同

5、樣發(fā)現(xiàn)了許多細(xì)胞周期調(diào)控基因，如：裂殖酵母cdc2、cdc25的突變型在限制的溫度下無(wú)法分裂；weel1突變型則提早分裂，而cdc25和wee1都發(fā)生突變的個(gè)體卻會(huì)正常地分裂。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)cdc2和cdc28都編碼一個(gè)34KD的蛋白激酶，促進(jìn)細(xì)胞周期的進(jìn)行。而weel和cdc25分別表現(xiàn)為抑制和促進(jìn)CDC2的活性。這也解釋了為何cdc25和wee1雙重突變的個(gè)體可以恢復(fù)野生型的表型第十二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月12第十三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月13細(xì)胞周期蛋白素(cyclin)的發(fā)現(xiàn)1983年Timothy Hunt首次發(fā)現(xiàn)海膽卵受精后，在其卵裂過(guò)程中兩

6、種蛋白質(zhì)的含量隨細(xì)胞周期劇烈振蕩，在每一輪間期開(kāi)始合成，G2/M時(shí)達(dá)到高峰，M結(jié)束后突然消失，下輪間期又重新合成，故命名為周期蛋白(cyclin)。后來(lái)在青蛙、爪蟾、海膽、果蠅和酵母中均發(fā)現(xiàn)類似的情況，各類動(dòng)物來(lái)源的細(xì)胞周期蛋白mRNA均能誘導(dǎo)蛙卵的成熟。第十四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月141988年M. J. Lohka 純化了爪蟾的MPF，經(jīng)鑒定由32KD的CDC2和45KD的CyclinB兩種蛋白組成，二者結(jié)合可使多種蛋白質(zhì)磷酸化。MPF、CDC和Cyclin的關(guān)系第十五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月15MPF是由cyclin和CDC基因編碼的依賴于cycli

7、n的蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)組成第十六張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月162001年10月8日美國(guó)人LelandHartwell、英國(guó)人Paul Nurse、TimothyHunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而榮獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第十七張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月17控制細(xì)胞周期的蛋白質(zhì) CDK類蛋白激酶：這類蛋白激酶常以磷酸化的形式直接作用于細(xì)胞周期，包括DNA合成的啟動(dòng)和終止，染色體的凝集、運(yùn)動(dòng)和松懈，核膜、核仁的崩解和重新形成，核纖層的降解和重新聚合，紡綞體的形成和消失等。它們可根據(jù)作用的時(shí)期不同分為G1、G1/S、S 、

8、及M期CDK。 cyclin：是一類能與CDK結(jié)合，使CDK磷酸化和活化的蛋白。這類蛋白的活性是隨細(xì)胞周期而進(jìn)行周期性的變化。 CDK激酶對(duì)細(xì)胞周期起著核心性調(diào)控作用第十八張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月18CDK和細(xì)胞周期蛋白是控制和協(xié)調(diào)DNA合成、染色體分離和細(xì)胞分裂的重要分子。 CDK和細(xì)胞周期蛋白一起使細(xì)胞從一個(gè)細(xì)胞周期到下一個(gè)細(xì)胞周期。第十九張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月19CDKCDC2與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故名細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)。它發(fā)揮作用時(shí)一般選擇底物中某個(gè)絲氨酸或蘇氨酸殘基。CD

9、C2又被稱為CDK1，可將特定蛋白磷酸化，促進(jìn)細(xì)胞周期運(yùn)行，又稱作細(xì)胞周期引擎。如將核纖層蛋白磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失；將H1磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等。在動(dòng)物中已知7種CDK。均含有一段相似的激酶結(jié)構(gòu)域，這一區(qū)域有一段保守序列，即PSTAIRE，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān)。第二十張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月20細(xì)胞周期蛋白cyclin細(xì)胞周期蛋白是一類隨著細(xì)胞周期的變化呈周期性出現(xiàn)與消失的蛋白質(zhì)，可以分為A、B、C、D、E、F、G、H等8大類，他們?cè)诩?xì)胞周期的不同階段相繼表達(dá)，與細(xì)胞中其他一些蛋白質(zhì)結(jié)合后，參與細(xì)胞周期相關(guān)活動(dòng)的調(diào)節(jié)。特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約10

10、0個(gè)氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。作用：激活CDK，引導(dǎo)CDK作用于不同底物。已知30余種，在脊椎動(dòng)物中為A1-2、B1-3 、C、 D1-3、E1-2、F、G、H等。分為4類：G1型、G1/S型、S型、M型。第二十一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月21G1期Cyclins，包括CyclinC、D和E，調(diào)節(jié)G1期細(xì)胞進(jìn)入S期。分裂Cyclins，包括CyclinA、B、G、H等，調(diào)節(jié)G2期細(xì)胞進(jìn)入M期；Cyclins表達(dá)量隨細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換而改變。Cyclins家族第二十二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月22細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子CDK

11、inhibitor, CKI對(duì)細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，分為：Ink4(Inhibitor of cdk 4): P16ink4a, P15ink4b, P18ink4c, P19ink4d。特異性抑制cdk4cyclin D1, cdk6cyclin D1。Kip(Kinase inhibition protein)：P21cip1 (cyclin inhibition protein 1）P27kip1、P57kip2，抑制大多數(shù)CDK的激酶活性。P21cip1還能與DNA聚合酶的輔助因子PCNA（proliferating cell nuclear antigen）結(jié)合，直接抑制DNA的合成

12、。第二十三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23細(xì)胞周期的調(diào)控第二十四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月24一、G1期MPF的激活 細(xì)胞在生長(zhǎng)因子的刺激下，G1期cyclin D表達(dá)，并與CDK4、CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化，磷酸化的Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼cyclinE、A和CDK1的基因第二十五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月25第二十六張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月26二、G1-S期 yclinE與CDK2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞通過(guò)G1/S限制點(diǎn)而進(jìn)入S期。向細(xì)胞內(nèi)注射Cyclin E的抗體能使細(xì)胞停滯于G1期，說(shuō)明

13、細(xì)胞進(jìn)入S期需要CyclinE的參與。同樣將CyclinA的抗體注射到細(xì)胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)能抑制細(xì)胞的DNA合成，推測(cè)CyclinA是DNA復(fù)制所必需的第二十七張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月27三、在G2-M期 cyclinA、cyclinB與CDK1結(jié)合，CDK1使底物蛋白磷酸化、如將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化，核膜解體等第二十八張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月28第二十九張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月29在中期當(dāng)MPF活性達(dá)到最高時(shí)，激活后期促進(jìn)因子APC，將泛素連接在cyclinB上，泛素化的cyclinB被蛋白酶體(proteasome)

14、降解，完成一個(gè)細(xì)胞周期。周期蛋白N端有一段序列與其降解有關(guān)，稱降解盒(destruction box)。泛素由76個(gè)氨基酸組成，高度保守。泛素化的蛋白質(zhì)能被蛋白酶體識(shí)別和降解，這是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑。26S蛋白酶體是一個(gè)大型的蛋白酶，可將泛素化的蛋白質(zhì)分解成短肽。第三十張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月30Destruction Box in Cyclins第三十一張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月31第三十二張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月32第三十三張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月33M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的積

15、累。但Cyclin與CDK的結(jié)合，并不能使CDK激活結(jié)合cyclin B的CDK1被Wee1將Thr14和Tyr15磷酸化而不具有活性在M期，Wee1的活性下降，CDC25使CDK 的Thr14和Tyr15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(CDK activating kinase CAK)的作用下完成的。 M期CDK的激活第三十四張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月34第三十五張，PPT共三十八頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月35五限制點(diǎn)在細(xì)胞周期中的作用細(xì)胞要分裂，必須正確復(fù)制DNA和達(dá)到一定的體積，在獲得足夠物質(zhì)支持分裂以前，細(xì)胞不可能進(jìn)行分裂。細(xì)胞周期的運(yùn)行，是在一系列稱為檢驗(yàn)點(diǎn)（check point）的嚴(yán)格檢控下進(jìn)行的，當(dāng)DNA發(fā)生損傷，復(fù)制不完全或紡錘體形成不正常，周期將被阻斷。第三十六張，PP