1、分子生物學(xué)筆記第一章 基因的結(jié)構(gòu)第一節(jié) 基因和基因組一、基因(gene) 是合成一種功能蛋白或RNA分子所必須的全部DNA序列一個(gè)典型的真核基因包括編碼序列外顯子(exon) 插入外顯子之間的非編碼序列內(nèi)合子(intron) 5-端和3-端非翻譯區(qū)(UTR) 調(diào)控序列(可位于上述三種序列中) 絕大多數(shù)真核基因是斷裂基因(split-gene)，外顯子不連續(xù)。二、基因組(genome) 一特定生物體的整套(單倍體)遺傳物質(zhì)的總和， 基因組的大小用全部DNA的堿基對(duì)總數(shù)表示。人基因組3X1 09(30億bp)，共編碼約10萬(wàn)個(gè)基因。每種真核生物的單倍體基因組中的全部DNA量稱為C值，與進(jìn)化的復(fù)雜性

2、并不一致(C-value Paradox)。人類基因組計(jì)劃（human genome project, HGP）基因組學(xué)（genomics）,結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics）和功能基因組學(xué)（functional genomics）。蛋白質(zhì)組（proteome）和蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）第二節(jié) 真核生物基因組一、真核生物基因組的特點(diǎn)： ，真核基因組DNA在細(xì)胞核內(nèi)處于以核小體為基本單位的染色體結(jié)構(gòu)中真核基因組中，編碼序列只占整個(gè)基因組的很小部分(23)，三、基因家族(gene family) 一組功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因可能由某一共同祖先基因(ance

3、stral gene)經(jīng)重復(fù)(duplication)和突變產(chǎn)生。基因家族的特點(diǎn)：基因家族的成員可以串聯(lián)排列在一起，形成基因簇(gene cluster)或串聯(lián)重復(fù)基因(tandemly repeated genes)，如rRNA、tRNA和組蛋白的基因； 有些基因家族的成員也可位于不同的染色體上，如珠蛋白基因；有些成員不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，這種基因稱為假基因 (Pseudogene)a1表示與a1相似的假基因四、超基因家族(Supergene family ，Superfamily) 由基因家族和單基因組成的大基因家族，結(jié)構(gòu)上有程度不等的同源性，但功能不同第四節(jié) 細(xì)菌和病毒基因組一、細(xì)菌基

4、因組的特點(diǎn)。1功能相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因往往串聯(lián)在起，受它們上游的共同調(diào)控區(qū)控制，形成操縱子結(jié)構(gòu)，2結(jié)構(gòu)基因中沒(méi)有內(nèi)含子，也無(wú)重疊現(xiàn)象。3細(xì)菌DNA大部分為編碼序列。二、病毒基因組的特點(diǎn)1每種病毒只有一種核酸，或者DNA，或者RNA；2病毒核酸大小差別很大，3X103一3X106bp；3除逆病毒外，所有病毒基因都是單拷貝的。4大部份病毒核酸是由一條雙鏈或單鏈分子(RNA或DNA)，僅少數(shù)RNA病毒由幾個(gè)核酸片段組成 5真核病毒基因有內(nèi)含子，而噬菌體（感染細(xì)菌的病毒）基因中無(wú)內(nèi)含子6有重疊基因第五節(jié) 染色質(zhì)和染色體(二)組蛋白(histone)：一類小的帶有豐富正電荷5%的人基因可在不同的組織或生理

5、狀態(tài)下，通過(guò)選擇性剪接產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，這是造成真接生物高度異質(zhì)性的基礎(chǔ)。第四節(jié) 翻譯水平調(diào)控四、翻譯后修飾1、 氨基酸側(cè)鏈的共價(jià)修飾：乙?；⒘姿峄?、糖基化（N-、O-）；2、 蛋白質(zhì)前體的切割和成熟。Proproteinprotein.例：胰島素的成熟。五、蛋白質(zhì)的分泌和胞內(nèi)定位信號(hào)肽：作為蛋白質(zhì)定位信號(hào)的短肽序列，指導(dǎo)蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)秸_位置，定位結(jié)束后通常被特異的信號(hào)肽酶切除。第四章 原癌基因與抑癌基因第一節(jié) 概述病毒致癌作用，病毒癌基因Viral oncogene，V-onc).。細(xì)咆癌基因(cellular oncogene ，c-onc)或原癌基因(protoncogene)正

6、常細(xì)胞中與v-onc同源的基因，抑癌基因(tumor suppressor gene)：是指由于其存在和表達(dá)而抑制細(xì)胞癌變的基因。原癌基因與抑癌基因生物學(xué)性質(zhì)差異：1功能：抑癌基因在細(xì)胞生長(zhǎng)中起負(fù)調(diào)節(jié)作用，抑制增殖、促進(jìn)分化成熟與衰老，或引導(dǎo)多余細(xì)胞進(jìn)入程序性細(xì)胞死亡(PCD)，原癌基因的作用則相反2遺傳方式：原癌基因是顯性的，激活后即參與促進(jìn)細(xì)胞增殖和癌變過(guò)程，而抑癌基因?yàn)殡[性，只有發(fā)生純合失活時(shí)才失去抑癌功能3突變的細(xì)胞類型：抑癌基因突變不僅可發(fā)生在體細(xì)胞中，也可發(fā)生在生殖系(germ 1ine)細(xì)胞中，并通過(guò)其遺傳突變，而原癌基因只在體細(xì)胞中產(chǎn)生突變。第二節(jié) 原癌基因原癌基因是細(xì)胞的正常

7、基因，其表達(dá)產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞的生理功能極其重要，只有當(dāng)原癌基因發(fā)生結(jié)構(gòu)改變或過(guò)度表達(dá)時(shí)，才有可能導(dǎo)致細(xì)胞癌變。一、原癌基因表達(dá)的特點(diǎn)：l、正常細(xì)胞中原癌基因的表達(dá)水平一般較低，而且是受生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的，其表達(dá)主要有三個(gè)特點(diǎn)：具有分化階段特異性；細(xì)胞類型特異性； 細(xì)胞周期特異性。2、腫瘤細(xì)胞中原癌基因的表達(dá)有2個(gè)比較普遍和突出的特點(diǎn)：一些原癌基因具有高水平的表達(dá)或過(guò)度表達(dá)原癌基因的表達(dá)程度和次序發(fā)生紊亂，不再具有細(xì)胞周期特異性。3、細(xì)胞分化與原癌基因表達(dá) 在分化過(guò)程中，與分化有關(guān)的原癌基因表達(dá)增加，而與細(xì)胞增殖有關(guān)的原癌基因表達(dá)受抑制。二，原癌基因的結(jié)構(gòu)改變與其表達(dá)激活(一)點(diǎn)突變(二)染色體易位 染色體易

8、位(translocation)：是染色體的一部分因斷裂脫離，并與其它染色體聯(lián)結(jié)的重排過(guò)程。(三)基因擴(kuò)增 即基因拷貝數(shù)增加(四)LTR插入 LTR是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組兩端的長(zhǎng)末端重復(fù)，其中含有強(qiáng)啟動(dòng)子序列。三、原癌基因產(chǎn)物的功能大多數(shù)原癌基因編碼的蛋白質(zhì)都是復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的成份，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中有著重要的作用原癌基因產(chǎn)物可作為：1、生長(zhǎng)因子，如sis(PDGF-)，fgf家族(int-2，csf-1等)2、生長(zhǎng)因子受體(質(zhì)膜)：具酪氨酸蛋白激酶活性，如neu，ht，met，erbB，trk，fms，ros-1等。 3、非受體酪氨酸蛋白激酶(質(zhì)膜胞質(zhì)) 如src家族：src，syn，f

9、yn，abl，lck，ros，yes，fes，ret等4、絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(胞質(zhì))：如raf，raf-1，mos，pim-1，5、G蛋白(質(zhì)膜內(nèi)側(cè))，具GTP結(jié)合作用和GTP酶活性，如ras家族中的 H-ras，K-ras，N-ras，以及mel和ral等 ，6核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白(轉(zhuǎn)錄因子) 如myc家族，fos家族，Jun家族，ets家族，rel，erb A(類固醇激素受體)第三節(jié) 抑癌基因一、抑癌基因失活與雜合性丟失抑癌基因?yàn)殡[性癌基因，只有發(fā)生純合失活時(shí)才對(duì)腫瘤形成起作用，通常的表現(xiàn)為抑癌基因的一個(gè)等位基因丟失，面另一個(gè)存留的等位基因發(fā)生突變(點(diǎn)突變、微缺失，重排等)，等位基因丟失常

10、伴有抑癌基因相鄰區(qū)域的雜合性丟失(Loss of heterozygosity，LOH)，LOS指腫瘤中特定染色體上某種DNA多態(tài)性標(biāo)志(如RFLP，VNTR、STR或SSCP等)的等位基因片段在同一患者中由正常組織基因組中的兩種變?yōu)橐环N，即等位基因型由雜合子變?yōu)榧兒献?。LOH是腫瘤細(xì)胞中部分染色體區(qū)域缺失的表現(xiàn)。二、抑癌基因產(chǎn)物的功能巳知的腫瘤抑制基因及其蛋白產(chǎn)物功能基因 相關(guān)癌 產(chǎn)物胞內(nèi)定位 作用p53 Rb WT-1 APC DCC NF l RET VHL P16(MTS-1) WAFCIPl BRCAl 肺癌、乳腺癌等（51種） 視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤等wilm腫瘤 結(jié)腸癌 結(jié)腸癌 神經(jīng)纖維

11、瘤甲狀腺癌 腎癌 黑素瘤等(多種) 多種乳腺癌、宮頸癌等 核胞質(zhì)？ 粘附分子GTP酶激活劑受體酪氨酸激酶 轉(zhuǎn)錄延伸因子 CDK抑制劑 CDK抑制劑 轉(zhuǎn)錄因子 抑癌基因p53人P53基因定位：17P13，11個(gè)外顯子編碼393個(gè)氨基酸。p53基因突變：存在于一半以上的人腫瘤中，多為點(diǎn)突變，主要發(fā)生于外顯子5-8,如肝癌中的249號(hào)密碼子第3堿基GT ,與黃曲霉素B1有關(guān)。 P53蛋白結(jié)構(gòu)和功能：P53蛋白為核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，包括核心區(qū)的DNA結(jié)合域；N端轉(zhuǎn)錄激活域；C端介導(dǎo)寡聚體化的結(jié)構(gòu)域。1、 P53的中央域識(shí)別和結(jié)合一個(gè)10bp的啟動(dòng)子序列，可激活轉(zhuǎn)錄（通過(guò)N-端的反式激活域）。P53突變大多發(fā)

12、生于中央DNA結(jié)合域。2、 P53也可結(jié)合DNA損傷時(shí)產(chǎn)生的單鏈區(qū)域。3、 P53是四聚體，寡聚化需要C-端域4、P53激活cki p21, 后者抑制細(xì)胞周期于G1期. 5、 p53 激活與負(fù)責(zé)輻身?yè)p傷的修復(fù)蛋白GADD45，維持基因組穩(wěn)定性。 6、P53誘導(dǎo)凋亡的機(jī)制尚不清楚。 7、正常情況下p53以低水平存在，半衰期短。DNA損傷穩(wěn)定P53并增加其轉(zhuǎn)錄活性8、Mdm2使p53不穩(wěn)定，易被降解，并能直接抑制其反式激活活性（Mdm2是癌基因） 第五章 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)通過(guò)與細(xì)胞表面的受體相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號(hào)并在細(xì)胞內(nèi)傳遞的過(guò)程稱為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)

13、導(dǎo)過(guò)程包括：1，胞外信號(hào)被質(zhì)膜上的特異性受體蛋白識(shí)別，受體被活化；2，通過(guò)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)物(蛋白激酶，第二信使等) 的相互作用傳遞信號(hào)；3，信號(hào)導(dǎo)致效應(yīng)物蛋白的活化，引發(fā)細(xì)胞應(yīng)答（如激活核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)基因表達(dá)）。第一節(jié) 胞內(nèi)信使細(xì)胞內(nèi)信使(intracellular messenger)是具有信息傳遞作用的一些小分子，也稱為第二信使(second messengers)。一、cAMP環(huán)磷酸腺苷) ，生成： 腺苷酸環(huán)化酶催化ATP生成cAMP;代謝： cAMP磷酸二酯酶水解cAMP產(chǎn)生5-AMP功能： ，激活蛋白激酶A抑制蛋白磷酸酯酶二、cGMP(環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷)生成酶：鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶代謝酶：cGM

14、P磷酸二酯酶功能：激活蛋白激酶G 調(diào)控細(xì)胞膜離子通道三、三磷酸肌醇（inositol triphosphate,IP3）和甘油二酯（diacyglycerol, DAG）G-蛋白偶聯(lián)受體激活磷脂酶C生成IP3及DAG功能：1、IP3：開(kāi)放胞內(nèi)鈣庫(kù)，激活Ca2+途徑2、DAD：在Ca2+和磷脂酰絲氨酸存在下，激活蛋白激酶C，四、鈣離子細(xì)胞內(nèi)鈣離子主要貯存于胞內(nèi)鈣庫(kù)(如肌細(xì)胞的肌漿網(wǎng)，SR)和線粒體中。細(xì)胞質(zhì)膜兩鍘Ca2+跨膜梯度：細(xì)胞外液胞漿胞漿內(nèi)Ca2+的調(diào)節(jié)一通過(guò)(質(zhì)膜和鈣庫(kù)膜上的)鈣離子通道(進(jìn)入)和鈣泵(出)，鈣通道開(kāi)放的條件：質(zhì)膜或鈣庫(kù)膜去極化(可興奮細(xì)胞)；成IP3介導(dǎo)鈣庫(kù)膜上鈣通道

15、開(kāi)放(任何細(xì)胞)鈣泵激活線粒體鈣泵的作用Ca2+功能：與鈣調(diào)蛋白(calmodulin, CaM)結(jié)合形成Ca2+CaM復(fù)合物：激活腺苷酸環(huán)化酶和磷酸二酯酶，激活Ca2+CaM依賴蛋白激酶鈣通道阻斷劑及其臨床應(yīng)用。五、一氧化氮(NO)NO合成酶催化L-精氨酸生成NO和胍氨酸NO合成酶(NOS)分類：神經(jīng)元型(nNOS)內(nèi)皮細(xì)胞型(ecNOS)誘導(dǎo)型（iNOS)功能：激活烏苷酸環(huán)化酶，刺激cGMP合成。NO的生理病理作用第二節(jié) 蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶蛋白激酶(Protein kinase，PK)催化蛋白質(zhì)的含羥基氨基酸(絲蘇和酪)的側(cè)鏈羥基形成磷酸酯（ATP的磷酸基轉(zhuǎn)移至氧）蛋白質(zhì)磷酸酯酶(Pr

16、otein phosphatase，PPase)催化磷酸蛋白的磷酸酯鍵水解而去磷酸化。細(xì)胞內(nèi)任何一種蛋白質(zhì)的磷酸化狀態(tài)是由蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的兩種相反酶活性之間的平衡決定的。蛋白質(zhì)可逆磷酸化的調(diào)節(jié)在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中有重要作用，是細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控中心。一、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中的蛋白激酶一)絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(SerThr PK)是一大類特異地催化蛋白質(zhì)的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化的激酶家族，參與多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。1、蛋白激酶A（PKA)-cAMP依賴性蛋白激酶.PKA由兩個(gè)催化亞基C和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基R所構(gòu)成PKA參與cAMP介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。PKA的其它(下游)底物：多種代謝相關(guān)酶核內(nèi)組蛋白和非組

17、蛋白膜蛋白等。2、蛋白激酶C(PKC)-Ca2+激活的磷脂依賴性蛋白激酶調(diào)節(jié)：可被Ca2+，DAG和磷脂酰絲氨酸激活TPA(佛波酯)也可激活PKC分子由N-端的調(diào)節(jié)區(qū)和C端催化區(qū)（親水的蛋白激酶結(jié)構(gòu)域）所組成。 PKC有多種亞型(12種)PKC可激活：受體，如EGFR，胰島素受體，細(xì)胞因子受體等。細(xì)胞骨架蛋白如Map，Tau膜蛋白，如Na+-H+交換蛋白，Ca2+-ATP酶等核蛋白轉(zhuǎn)錄因子，起始因子等，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)物如鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶，Raf-1等3、Ca2+鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(Cam-PK)Cam-PKII是一種多功能的蛋白激酶4。cGMP依賴的蛋白激酶(PKG)功能：調(diào)節(jié)胞內(nèi)鈣離子5，DNA依

18、賴的蛋白激酶(DNA-PK)調(diào)節(jié)：結(jié)合游離DNA片段后被激活，底物：核內(nèi)DNA結(jié)合蛋白和轉(zhuǎn)錄因子，如SPl，F(xiàn)osJun，Myc和P53，作用：參與DNA修復(fù)和重組,通過(guò)激活TF調(diào)節(jié)基因表達(dá);參與細(xì)胞周期的關(guān)卡機(jī)制(Checkpoint).6絲裂原激活的蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase， MAPK)調(diào)節(jié)：MAPK激酶-MAPKK（MEK）。下游底物：核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子如Myc，Jun，Ets及其它胞內(nèi)蛋白(二)酪氨酸蛋白激酶（Tyrosine protein kinase，TPK)特異地催化蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基磷酸化，蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化在細(xì)胞生長(zhǎng)，分化和轉(zhuǎn)化的

19、調(diào)節(jié)中起重要作用。1、經(jīng)典的src激酶家族原癌基因c-src蛋白產(chǎn)物Src是一種酪氨酸蛋白激酶，它有三個(gè)基本結(jié)構(gòu)域：從C-端至N-端依次為SH1、SH2，SH3(SH=src homolog)。SHl結(jié)構(gòu)域：具酪氨酸激酶活性，SH2結(jié)構(gòu)域：能識(shí)別并結(jié)合含磷酸化酪氨酸的短序列，SH結(jié)構(gòu)域：通過(guò)脯氨酸和疏水性氨基酸殘基與靶蛋白結(jié)合，Src家族：包括原癌基因src，yes，lyn，fyn，lck，blk，fgr，bcd和yrk編碼蛋白，它們都有TPK活性共同參與細(xì)胞轉(zhuǎn)化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程SH2結(jié)構(gòu)域在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要作用：由于含SH2結(jié)構(gòu)域的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子可以識(shí)別和結(jié)合其他含磷酸化酪氨酸的蛋白，因此，

20、通過(guò)蛋白質(zhì)的酪氨酸磷酸化去磷酸化調(diào)節(jié)可以決定信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的結(jié)合與解離，從而導(dǎo)致信號(hào)的開(kāi)啟或關(guān)閉。2、JAK嫩酶家族JAK(Janus kinase)激酶家族包括Jakl，Jak2，Jak3，Tyk2等，Jak激酶具有一個(gè)TPK結(jié)構(gòu)域和一個(gè)激酶樣結(jié)構(gòu)域，它們與Src的TPk激酶結(jié)構(gòu)域具有同源性，但JaK激酶沒(méi)有SH2，SH3結(jié)構(gòu)域；Jak激酶主要參與細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)二、蛋白磷酸酯酶對(duì)磷酸化的調(diào)節(jié)(一)、絲氨酸蘇氨酸蛋白磷酸酯酶 這類酶選擇性地作用于含磷酸絲氨酸或磷酸蘇氨酸殘基的肽鏈，使之脫去磷酸基團(tuán)并改變生物活性主要成員：PPl，PP2A，PP2B，PP2C，等PP2A，催化亞基及其功能 (二

21、)酪氨酸蛋白磷酸酯酶(PTPase)蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酯酶催化磷酸化酪氨酸殘基的去磷酸化反應(yīng)，與相應(yīng)的酪氨酸蛋白激酶共同調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的磷酸化水平，PTPase家族可分為2類：1、胞質(zhì)型(非受體型)：小的可溶性蛋白，只有一個(gè)催化結(jié)構(gòu)域，特點(diǎn)是合有SH2 domain，如PTPlC，PTPlB等 ，2受體型(PTPR)，是大的跨膜蛋白，特點(diǎn)是有2個(gè)串聯(lián)的胞漿催化結(jié)構(gòu)域，如白細(xì)胞共同抗原CD45，PTPlC(存在于造血細(xì)胞)：N端2個(gè)串聯(lián)重復(fù)的SH2結(jié)構(gòu)域識(shí)別TyrP，并指導(dǎo)蛋白與蛋白結(jié)合)，C端為磷酸酯酶催化結(jié)構(gòu)域。Jak可作為PTP1C底物PTPase基因可能是腫瘤抑制基因第三節(jié) 細(xì)胞膜受體介導(dǎo)的信

22、號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)一、受體的分類質(zhì)膜受體和胞內(nèi)受體（胞漿或核受體，如類固醇激素受體）膜受體的分類：（一）G蛋白耦聯(lián)受體家族又稱為七次胯膜受體家族，特點(diǎn)是具有七段跨膜的螺旋結(jié)構(gòu)，本身無(wú)酶活性，胞漿側(cè)肽鏈上有磷酸化位點(diǎn)，受體功能受磷酸化調(diào)節(jié)。成員；腎上腺素受體、多巴受體、視紫紅蛋白等。（二）酪氨酸激酶受體家族受體本身胞漿側(cè)有蛋白酪氨酸激酶活性，并且胞漿側(cè)肽鏈上有自身磷酸化位點(diǎn)，配基結(jié)合后受體形成二聚體，二聚體中每個(gè)亞基可以磷酸化對(duì)應(yīng)的另一亞基，從而啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。這類受體主要包括多數(shù)生長(zhǎng)因子受體(如IGF，EGF，PDGF，NGF，SCF，HGF等生長(zhǎng)因子的受體)，除胰島素受體外，這類受體均由一條肽鏈組成(三)

23、細(xì)胞因子受體家族這類受體本身無(wú)TPK活性，但其胞漿側(cè)近膜部分有非受體酪氨酸蛋白激酶的結(jié)合位點(diǎn)，在配基與受體結(jié)合后，受體發(fā)生二聚化或寡聚化，并激活Jak族蛋白酪氨酸激酶此類受體包括細(xì)胞因子受體以及生長(zhǎng)激素、促乳素等受體細(xì)胞因子(cytokine)：是淋巴細(xì)胞和造血細(xì)胞產(chǎn)生的一大類對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化有調(diào)節(jié)作用的蛋白因子。包括干擾素(IFN)、白細(xì)胞介素(IL)、白血病抑制因子（LIF）、抑癌素M等 (但I(xiàn)L-8R為G蛋白藕聯(lián)受體)(四)離子通道受體與配基結(jié)合后構(gòu)成離子通道，主要存在于神經(jīng)突觸，如乙酰膽堿(ACH)，5-HT受體等。二、G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 。G蛋白藕聯(lián)受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑由三部分組成：

24、細(xì)胞膜受體；G蛋白效應(yīng)物(effector)，其中G蛋白將受體與效應(yīng)物藕聯(lián)G-蛋白(G-protein)是一種鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白，是由、和三個(gè)亞基組成的異三聚體， 多，和亞基總是緊密結(jié)合在一起作為一個(gè)功能單位GG亞基可分為Gs,Go,Gi,Gq等，其活性可被霍亂毒素（CT）或百日咳毒素（PT）修飾。G-蛋白介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制：G-蛋白循環(huán)。G-pr的效應(yīng)物：離子通道、腺苷酸環(huán)化酶、磷脂酶C、磷脂酶A2等三、RAS-MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑1、途徑中的信號(hào)分子Ras：具鳥(niǎo)苷酸結(jié)合活性的一種胞漿蛋白（與G-蛋白不同）Ras活性與其結(jié)合的鳥(niǎo)苷酸有關(guān)。鳥(niǎo)苷酸交換因子（SOS）RasGDP RasGTP(失活

25、) GTP酶激活蛋白（GAP） （激活） 接頭蛋白：生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白Grb2，通過(guò)其SH2結(jié)構(gòu)域與Tyr被磷酸化的受體結(jié)合，同時(shí)通過(guò)其SH3域與具有pro富集區(qū)的SOS結(jié)合，并通過(guò)SOS活化Ras蛋白2、Ras-MAPK途徑：生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子受體(具酪氨酸激酶活性)含有SH2結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白(如Grb2)鳥(niǎo)苷酸交換因子SOSRas-GTPRaflMAPKK（MEK）MAPK轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)。3Ras-MAPK途徑的調(diào)節(jié)Ras-MAPK途徑中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的突變(如Ras)和表達(dá)量的改變其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的影響cAMP-PKA：抑制Raf-1； PKC：活化Rafl，四、Jak-stat途徑

26、：STAT：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)物與轉(zhuǎn)錄激活劑（signal transducer and activators of transcription）至少6種，分子量84-113KD，含一個(gè)SH2結(jié)構(gòu)域(羧端)，一個(gè)SH3樣結(jié)構(gòu)域，并合有DNA結(jié)合域，Stat的激活依賴通過(guò)磷酸化形成二聚體Jak-Stat途徑：細(xì)胞因子受體(二聚體化)JakStatStat二聚體(活化)易位至核，影響轉(zhuǎn)錄 第六章 細(xì)胞周期及其調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖(cell proliferation)與細(xì)胞生長(zhǎng)分裂周期第一節(jié) 細(xì)胞周期一、細(xì)胞周期(cell cycle)：指親代細(xì)胞分裂結(jié)束到子代細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間稱為細(xì)胞周

27、期時(shí)間。細(xì)胞周期由G1、S、G2和M期組成(G1、S和G2期又合稱為分裂間期)。G1(Gap1)期：DNA合成前期(復(fù)制前期)，從上次有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的階段;S期：DNA復(fù)制期;G2期：合成后期，從DNA復(fù)制完成至有絲分裂開(kāi)始;M期：有絲分裂(Mitosis)期，包括核分裂和胞質(zhì)分裂M期結(jié)束后形成兩個(gè)新的子細(xì)胞。注：不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間不同，一般S+G2+M期較恒定，而G1期變化較大，因而它決定了細(xì)胞周期時(shí)間的長(zhǎng)短；G1期細(xì)胞有三種可能的趨向：1)進(jìn)入S期(即進(jìn)入細(xì)胞周期)2)處于靜止期即Co期(在一定條件下可重新進(jìn)入增殖周期)，3)分化、衰老、凋亡。二、細(xì)胞周期中各時(shí)相的主要生

28、化事件細(xì)胞周期中每期都有其特殊功能，其中S期的DNA復(fù)制和M期細(xì)胞核的有絲分裂是細(xì)胞周期中2個(gè)最關(guān)鍵的過(guò)程：1、G1期：為DNA復(fù)制作準(zhǔn)備，G1早期合成各種RNA、結(jié)構(gòu)蛋白和酶等，細(xì)胞通過(guò)一個(gè)限制點(diǎn)(restriction point，R點(diǎn))后在G1后期合成DNA復(fù)制有關(guān)的蛋白和酶。在開(kāi)始合成DNA之前有一個(gè)關(guān)卡(checkpoint)，檢查染色體DNA是否有損傷，如有則先要進(jìn)行修復(fù)。2、S期：DNA(包栝端粒)的復(fù)制及組蛋白合成、核小體裝配S期后每一染色體復(fù)制成2個(gè)染色單體 SG2期關(guān)卡：檢查DNA復(fù)制是否完成3、G2期：為有絲分裂作準(zhǔn)備有RNA和非組蛋白合成。4、M期：染色體濃縮一仿錘體形

29、成染色體分離并移向細(xì)胞兩端染色體解聚，形成兩個(gè)新核胞質(zhì)分裂。第二節(jié) 周期素依賴性蛋白激晦與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)周期素依賴性蛋白激酶(cyclin-dependent kinases，CDKs) 通過(guò)使特異底物磷酸化調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)行，其活性依賴與周期素(cyclin)結(jié)合形成復(fù)合物。一、周期素-周期素依賴性蛋白激酶周期素家族和周期素依賴蛋白激酶(CDK)家族細(xì)胞周期的不同時(shí)相表達(dá)不同cyc-CDK，這些cyc-CDK復(fù)合物在各不同的細(xì)胞周期過(guò)渡點(diǎn)起作用1、G1期cyc-CDKG1期表達(dá)的周期素為周期素C、D（D1、D2、D3)和E。D族周期素主要與CDK4(以及CDK2、CDK5、CDK6)結(jié)合成活性的

30、蛋白激酶復(fù)合物，對(duì)細(xì)胞通過(guò)R點(diǎn)(G0G1過(guò)渡有重要作用。E族周期素與CDK2形成復(fù)合物。cycE-CDK2復(fù)合物調(diào)控G1S過(guò)渡。2、S期和M朔cyc-CDKscycA-CDK2：驅(qū)動(dòng)細(xì)胞通過(guò)S期cycB-cdc2：驅(qū)動(dòng)G2M期過(guò)渡(cdc2或p34cdc2即CDKl)二、周期素依賴性蛋白激酶抑制物 (cyclin-dependent kinase inhibitor，CKIs)CKls通過(guò)與CDKs結(jié)合而抑制激酶活性，在細(xì)胞周期中起負(fù)調(diào)控作用CKIs一般按其分子量命名 ：CKls的分類：1、KipCip家族：包括三種結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白P21、P27、P57、特點(diǎn)是能結(jié)合并抑制大多數(shù)cyc-CDK復(fù)合

31、物；P21(其它名稱WAFICIPl等)：可被P53誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄，P21抑制cycDl-CDK4和cycE-CDK2，參與(由于DNA損傷誘導(dǎo)的)P53介導(dǎo)的細(xì)胞周期停止。P27參與血清去除、接觸抑制和TGF-等導(dǎo)致的細(xì)胞周期停止。2、 INK4蛋白家族，包括四種相關(guān)蛋P16、P15、P18、P19特點(diǎn)：INK4是cycD-CDK4和cycD-CDK6的專一性抑制劑，并與CDK單體結(jié)合。P15可能參與TGF-誘導(dǎo)的細(xì)胞周期停止于G1期， 三、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子與腫瘤 1、cyclin和CDKs可能為原癌基因，其突變或過(guò)度表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化。2、CKI可能是廣譜的腫瘤抑制基因，其失活導(dǎo)致CDK活性失調(diào)

32、。p16(MTSl)在腫瘤中突變特點(diǎn)及其作用。第三節(jié) 細(xì)胞周期的其它調(diào)節(jié)機(jī)制生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)抑制因子、原癌基因(如，myc)和抑癌基因產(chǎn)物、蛋白質(zhì)可逆磷酸化、蛋白水解等對(duì)細(xì)胞周期也有重要調(diào)節(jié)作用。一、pRB ， 抑癌蛋白，分子量106KD，其活性與磷峻化狀態(tài)有關(guān)：G0及G1早期：pRB非磷酸化，與轉(zhuǎn)錄因子E2F-1結(jié)合(抑制轉(zhuǎn)錄)GF等cycD-CDK4及cycE-CDK2激活pRb磷酸化(失活)釋放E2FDNA合成基因表達(dá)。二、p53抑癌蛋白(轉(zhuǎn)錄因子)，在細(xì)胞周期中的作用：參與細(xì)胞周期關(guān)卡-DNA損傷檢查的關(guān)鍵蛋白(通過(guò)誘導(dǎo)P21轉(zhuǎn)錄使細(xì)胞周期停止于G1期)。三、細(xì)胞因子對(duì)細(xì)胞周期的作用1生

33、長(zhǎng)因子在細(xì)胞通鄖點(diǎn)中的作用GFGFRRas-MAPKfos/jun等基因表達(dá)cycD-CDK4等表達(dá)pRB磷酸化E2F釋放進(jìn)入細(xì)胞增殖周期。2、生長(zhǎng)抑制因子與細(xì)胞周期停止TGF-使細(xì)胞周期停止于G1期。四、泛有素(Ubiquitin，Ub)介導(dǎo)的蛋白水解作用周期素，周期素依賴性蛋白激酶抑制劑(如P27)以及其它細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白均可通過(guò)泛有素介導(dǎo)的蛋白酶水解作用降解，這些按精確的時(shí)間順序進(jìn)行的蛋白水解反應(yīng)在細(xì)胞周期的不同階段起著重要的調(diào)節(jié)作用。 第七章 細(xì)胞凋亡凋亡（apoptosis）, 程序性細(xì)胞死亡（programmed cell death,PCD）生理性細(xì)胞死亡。第一節(jié) 細(xì)胞凋亡概論一

34、、凋亡與壞死apoptosis vs. necrosis）凋亡是一個(gè)受細(xì)胞主動(dòng)調(diào)節(jié)的自身消化過(guò)程，凋亡細(xì)胞的特征形態(tài)學(xué)改變使其可被其它細(xì)胞吞噬而不泄露胞質(zhì)內(nèi)容物，不會(huì)引起炎癥反應(yīng)。壞死是由于物理?yè)p傷、缺血或細(xì)菌毒素等引起的破壞性細(xì)胞死亡過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)容物的釋放導(dǎo)致局部炎癥反應(yīng)。二、凋亡的生理功能1、 維持組織穩(wěn)態(tài)平衡（homeostasis）,通過(guò)干細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的同時(shí)，選擇性地除去那些損傷的或老的或多余的細(xì)胞。2、 清除不需要的免疫細(xì)胞。3、 神經(jīng)元發(fā)育4、 個(gè)體發(fā)育三、凋亡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)和生化特征1、 細(xì)胞皺縮（shrinkage）2、 質(zhì)膜出泡（blebbing）3、 染色質(zhì)濃縮4、 D

35、NA裂解：核小體DNA ladder5、 磷脂酰絲氨酸由質(zhì)膜內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)至外側(cè)6、 凋亡小體的釋放第二節(jié) 凋亡的分子機(jī)制一、細(xì)胞表面死亡受體細(xì)胞死亡受體家族的成員是一類跨膜蛋白，它們均含有一個(gè)與配基結(jié)合的胞外結(jié)構(gòu)域；一個(gè)跨膜域和一個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)胞外信號(hào)進(jìn)入胞內(nèi)的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(死亡結(jié)構(gòu)域)。這此受體（如Fas、TNF受體）同它們的配基結(jié)合后被激活并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。二、Bcl-2家族對(duì)B細(xì)胞淋巴瘤的研究發(fā)現(xiàn)bcl-2是一種抗凋亡基因，進(jìn)一步研究證明它與ced-9基因同源。1、 由于8：14染色體易位所致的bcl-2過(guò)度表達(dá)抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。2、 與Bcl-2功能相似的有Bcl-Xl, Bcl-w, Mcl-1,

36、and A1等，構(gòu)成一個(gè)大的蛋白家族。3、 這些蛋白表達(dá)于線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核被膜的外膜，Bcl-2及其高度同源物Bcl-xl 保護(hù)線粒體膜的完整性。Bax-促進(jìn)凋亡的Bcl-2家族成員：1、 與Bcl-2結(jié)合的蛋白，包括Bax、Bak、Bik 、Bid、 Bim和HRK。2、 當(dāng)在細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)時(shí)促進(jìn)凋亡，其殺細(xì)胞活性可被Bcl-2類蛋白拮抗。3、 抗凋亡蛋白和促進(jìn)凋亡的蛋白如Bcl-2和Bax間的比率決定細(xì)胞對(duì)凋亡信號(hào)的敏感性。4、 Bax可被 P53上調(diào)，這是DNA損傷時(shí)P53誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的一種方式。5、 這些蛋白通常存在于其它胞內(nèi)隔室如胞漿中，在凋亡時(shí)移動(dòng)進(jìn)入線粒體。三、Caspase

37、蛋白酶-實(shí)施凋亡的蛋白酶1、 這是一族半胱氨酸（cysteine）催化的在天冬氨酸（aspartic acid）處裂解底物的蛋白酶（半胱天冬酶）2、所有Caspase先以無(wú)活性的酶原（procaspase）的形式合成，其激活過(guò)程包括：二聚體化caspase自身序列裂解成小亞其和大亞基除去prodomain。3、最早發(fā)現(xiàn)的 caspase 為IL-1轉(zhuǎn)化酶 (ICE=caspase-1) 它將 pro-IL-1 前體裂解成其活性形式。 ICE 基因轉(zhuǎn)染導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。此過(guò)程可被一種牛痘病毒蛋白CrmA抑制。 CrmA抑制所有caspase。4、已知該家族成員超過(guò)12個(gè)，雖然其中某些 caspase

38、參與白細(xì)胞介素的成熟，但大多數(shù)作用是激活凋亡 。通過(guò)在特異性caspase裂解位點(diǎn)(e.g. DEV D)處裂解靶蛋白，而使蛋白激活或失活，從而影響凋亡。例如：a. DFF -DNA fragmentation factor- cleavage of an inhibitory subunit activates this nuclease which cuts the DNA into a distinct ladder-likepattern and for chromatin to condense.b. PARP -Poly-ADP ribose polymerase, a DNA r

39、epair enzyme inactivated by caspasesc. nuclear lamin - causes nucleus to lose its structural integrity after cleavaged. cytoskeletal proteins - cleavage causes membrane blebbing5、殺傷 T-淋巴細(xì)胞可釋放顆粒酶（granzymes）于靶細(xì)胞上而誘導(dǎo)凋亡： granzymes 裂解和激活 caspase誘導(dǎo)凋亡6、現(xiàn)正研究能完全阻斷凋亡的caspases抑制劑， 看它們是否能保護(hù)中風(fēng)、心梗和器官移植中細(xì)胞免于因缺血誘導(dǎo)的凋亡四、 Caspases的激活（一）死亡受體被其配基激活1、TNF 受體與稱為TRADD的蛋白結(jié)合，后者再結(jié)合 FADD； Fas直接與 FADD結(jié)合。2、 FADD結(jié)合caspase-8 (又稱為 FLICE),它含有死亡結(jié)構(gòu)域同時(shí)又具蛋白酶催化活性3、 活化的ca