第21章 细胞周期及其调控.ppt

有丝分裂的主要特征是： 姊妹染色单体分离；核膜、核仁破裂重建。 人为的划分为四个时期：前期、中期、后期、末期。 细胞有丝分裂过程 染色体的运动 该阶段染色体的分离由微管去 聚合假说解释： 动粒微管不断解聚缩短,造成 的拉力将染色体拉向两极。 不同类型CDK-Cyclin复合物 *包括D1-3，各亚型cyclin D在不同细胞中的表达量不同，但具有相同的功效。 3.细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子 （CDK inhibitor, CKI） CDK activating 二、细胞周期限制点（check point）***** 由于某些环境因素的作用细胞周期出现故障或差错，这些信号 可是细胞停留在某些点上，称为限制点。 主要检验点（4个）： G1/S限制点：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restriction point)。 S期限制点：DNA复制是否完成？ G2/M限制点：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？ 中-后期限制点：纺锤体组装限制点。 Four Checkpoints 三、细胞周期长短测定 ◆脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法 ◆流式细胞仪测定法(Flow Cytometry) ◆缩时摄像技术，可以得到准确的细胞周期时间及分 裂间期和分裂期的准确时间。 四、细胞周期同步化 （2）药物诱导法 p53、P21及Gadd45在G1阻滞中的作用P53有多种下 游效应分子：如MDM2，P21WAFl，Gadd45， Bax,IGFBP3，Fas等。 MDM2通过与P53蛋白氨基末端结合来阻止P53蛋白转录 激活，形成一个“负反馈环”。 MDM2的正常功能是限制GI期阻滞的时间，使DNA损伤修 复后的细胞重新进入细胞周期。 Gadd45和P21WAFl参与辐射所致细胞G1期阻滞的分子。 P53／P21wAF1通路是通过CDK／周期蛋白活性抑制，Rb脱 磷酸化而发挥作用的。 Gadd（growth arrest and DNA damage）是一些生长抑 制和DNA损伤诱导的基因，Gadd45是其中一员，也是野 生型P53诱导G1期阻滞的一条通路。 参与的相关蛋白及其作用： (3) P16INK4a P16INK4a基因位于人类染色体9p21区，编码由148个氨基 酸组成的分子量为16kD蛋白质。 P16INK4a与周期蛋白D1竞争性结合G1期激酶CDK4／ CDK6，抑制其对pRB的磷酸化作用，使游离的E2F-1 与未磷酸化的PRB结合，依赖于E2F-1转录的基因不能 转录，P16INK4a间接抑制包括DNA合成在内的多种生化 反应，使细胞周期正常运行。 （4）pRB： pRB的去磷酸化在M及s期由蛋白磷酸酶1催化进行。 在周期蛋白－CDK复合物与蛋白磷酸酶1的协同作用下， pRB的磷酸化／去磷酸化之间的动态平衡有效控制着G1 限制点的“开启和关闭”，从而保证细胞周期的有序运行 及细胞的正常增殖。 生长因子与相应受体结合,通过信号传递促进cyclin基因表达；cyclin与相应的CDK结合为激酶复合物对pRb进行磷酸化； 磷酸化的pRb释放其结合并抑制的蛋白,主要是转录因子E2F以 及具激酶活性的CAB-1蛋白等；游离的E2F进入核内,与多种具 特殊序列的基因启动子区结合(如c-myc、b-myb、cdc2、二氢 叶酸还原酶、TK及E2F-1基因等),促进这些基因的表达；这些 基因的产物促进细胞通过G1/S调控点.CKI通过抑制cyclin-CDK 激酶活性,使pRb不能磷酸化,pRb仍与E2F结合,E2F则不能进入 核内发挥转录作用,使细胞停滞于G1期。 哺乳类动物的细胞周期检查点控制机制 （2）ATM基因: ATM是AT（毛细血管扩张性共济失调症）唯一致病基因。 人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子，表现出对电离辐射敏感和易患癌症。 ATM编码蛋白激酶，与损伤DNA结合，信号通路有两条: ①激活Chk1（checkpoint kinase）, 使cdc25的Ser216磷酸化失去活性，抑制M-CDK的活性，中断细胞周期。 ②激活Chk2，使P53被磷酸化而激活，然后P53作为转录因子，导致P21的表达，P21抑制G1-S期CDK的活性，中断细胞周期。 G1/S调控点以pRb为中心构成一个复杂网络的共同模式: G2 M G1 S G0 tyrosine kinases DNA synthesis topoisomerase I CDK2 tubulin polymerisation/ depolymerisation Vinca alkaloids* taxol/taxotere halichon