分子生物學(xué)筆記 第六章 細(xì)胞周期及其調(diào)節(jié)

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)歷的過程，這個(gè)過程所需的時(shí)間稱為細(xì)胞周期時(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：①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)間的長短； ②G1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• S→G2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)胞周期過渡點(diǎn)起作用． 1、G1期cyc-CDK G1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)合成活性的蛋白激酶復(fù)合物，對細(xì)胞通過R點(diǎn)(G0→G1過渡有 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G1→S過渡。 2、S期和M朔cyc-CDKs cycA-CDK2：驅(qū)動(dòng)細(xì)胞通過S期． cycB-cdc2：驅(qū)動(dòng)G2→M期過渡(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、Kip／Cip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)合物； P21(其它名稱WAFI／CIPl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-β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-β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)。 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 生長因子、生長抑制因子、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E2F→DNA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)胞因子對細(xì)胞周期的作用． 1．生長因子在細(xì)胞通鄖點(diǎn)中的作用 GF→GFR→Ras-MAPK→fos/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、生長抑制因子與細(xì)胞周期停止 TGF-β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。