細(xì)胞周期調(diào)控(精)

《細(xì)胞周期調(diào)控(精)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

細(xì)胞周期調(diào)控生物工程學(xué)院王丹

1ⅠMPF的發(fā)現(xiàn)及其作用:MPF,即卵細(xì)胞促成熟因子(maturation-promotingfactor),或細(xì)胞促分裂因子(mitosis-promotingfactor),或M期促進(jìn)因子(Mphase-promotingfactor).背景一:Rao和Johnson(1970、1972、1974)將Hela細(xì)胞同步于不同階段，然后與M期細(xì)胞在滅活仙臺(tái)病毒介導(dǎo)下誘導(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)各異的染色體凝集,稱之為染色體超前凝集(prematurelycondensedchromosome，PCC)。如圖所示:

2G1期PCC為單線狀，S期PCC為粉末狀，G2期PCC為雙線染色體，因DNA未復(fù)制;因DNA由多個(gè)部位開始復(fù)制;說明DNA復(fù)制已完成。

3人M期細(xì)胞與袋鼠（Ptk）G1、S、G2期細(xì)胞融合誘導(dǎo)PCC：這就意味著M期細(xì)胞具有某種促進(jìn)間期細(xì)胞進(jìn)行分裂的因子，稱為細(xì)胞促分裂因子。不僅同類M期細(xì)胞可以誘導(dǎo)PCC，不同類的M期細(xì)胞也可以誘導(dǎo)PCC產(chǎn)生:

4背景二：1971年,Masui和Markert用非洲爪蟾做實(shí)驗(yàn)，明確提出了MPF這一概念。非洲爪蟾卵細(xì)胞發(fā)育過程分為六個(gè)階段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ期。前四個(gè)時(shí)期為卵母細(xì)胞生成和生長(zhǎng)階段。其中第Ⅳ期時(shí)細(xì)胞核較大，稱為生發(fā)泡(germinalvesicle,GV),此時(shí)細(xì)胞就停留在該時(shí)期，等待成熟。

5因此，在成熟卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中必然有一種物質(zhì)，可以誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟，稱之為促成熟因子，MPF。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明：在成熟卵母細(xì)胞中，MPF已經(jīng)存在，只是處于非活性狀態(tài)，稱為前體MPF(preMPF)。非活性態(tài)的前體MPF通過翻譯后修飾，可以轉(zhuǎn)化為活性態(tài)的MPF。

6分離純化出MPF：直到1988年，Maller實(shí)驗(yàn)室的Lohka等人才以非洲爪蟾為材料，分離得到了微克級(jí)的純化的MPF。證明其含有p32和p45兩種蛋白。二者結(jié)合后表現(xiàn)出蛋白激酶活性，可以使多種蛋白質(zhì)底物磷酸化。證明，MPF是一種蛋白激酶。

7Ⅱp34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系：另一批生物學(xué)家以酵母為材料,從另一個(gè)側(cè)面對(duì)細(xì)胞周期調(diào)控進(jìn)行著深入研究.如:L.Hartwell以芽殖酵母為實(shí)驗(yàn)材料,P.Nurse以裂殖酵母為實(shí)驗(yàn)材料。他們的實(shí)驗(yàn)原理都相同：均是在不同溫度下培養(yǎng)酵母,獲得不同的溫度敏感突變體,這些不同的突變體在限定溫度下，會(huì)滯留在細(xì)胞周期的某個(gè)階段以及表現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)。這些與細(xì)胞分裂和周期調(diào)控有關(guān)的基因被稱為(celldivisioncycle)cdc基因，根據(jù)被發(fā)現(xiàn)的先后順序被命名。

8P.Nurse在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)的cdc2基因就是第一個(gè)被分離出來的cdc基因。其表達(dá)產(chǎn)物是一種相對(duì)分子量為34×103的蛋白，被稱為p34cdc2,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，p34cdc2具有激酶活性，可使多種蛋白底物磷酸化，在裂殖酵母周期調(diào)控中起關(guān)鍵性調(diào)節(jié)作用。L.Hartwell在芽殖酵母中發(fā)現(xiàn)的cdc28基因是第二個(gè)被分離出的cdc基因，其表達(dá)產(chǎn)物也是一種相對(duì)分子量為34×103的蛋白，被稱為p34cdc28，它也是一種蛋白激酶，在G2/M轉(zhuǎn)換過程中起中心調(diào)節(jié)作用。

9由此得出p34cdc2與p34cdc28是同源物。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：二者本身并不具有激酶活性，只有當(dāng)其與有關(guān)蛋白結(jié)合后，其激酶活性才能夠表現(xiàn)出來。例如：p34cdc2必須與另一種蛋白p56cdc13結(jié)合后才具有激酶活性。很快Maller＋Nurse證明：MPF中的p32可以被p34cdc2特異抗體所識(shí)別，并且p34cdc2多肽片斷可以加速M(fèi)PF活性，表明二者是同源物。

10Hartwell還通過研究酵母菌細(xì)胞對(duì)放射線的感受性，提出了checkpoint（細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)）的概念，意指當(dāng)DNA受到損傷時(shí)，細(xì)胞周期會(huì)停下來。芽殖酵母及其細(xì)胞周期

11裂殖酵母及其細(xì)胞周期

12在研究酵母的同時(shí)，以TimHunt為代表的另一批科學(xué)家正在以海膽卵為材料，對(duì)細(xì)胞周期調(diào)控進(jìn)行著深入研究。他們發(fā)現(xiàn)：有兩種蛋白質(zhì)的含量隨細(xì)胞周期進(jìn)程的變化而變化，一般在細(xì)胞間期內(nèi)積累，在細(xì)胞分裂期內(nèi)消失，在下一個(gè)周期中又重復(fù)這一消長(zhǎng)現(xiàn)象。因此稱這兩種蛋白為細(xì)胞周期蛋白(cyclin)。并很快被分離和克隆出來，證明其廣泛存在于從酵母到人類等各種真核生物中，而且在功能上存在互補(bǔ)性。Maller＋Hunt合作證明：MPF中的另一種成分是周期蛋白B。序列分析證明，周期蛋白B與酵母的p56cdc13是同源物。

13由此MPF的生化成分得到確定：MPF=p34cdc2+cyclinB（催化亞單位）（調(diào)節(jié)亞單位）

142001年10月8日美國人LelandHartwell、英國人PaulNurse、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)

15Ⅲ周期蛋白：自1983年首次發(fā)現(xiàn)周期蛋白后，許多科學(xué)家紛紛開展周期蛋白研究，短短10年就從各種生物中克隆分離了數(shù)十種周期蛋白，如酵母的Cln1、Cln2、Cln3、Clb1-Clb6，高等動(dòng)物的周期蛋白A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等等。各種周期蛋白均含有100個(gè)左右的保守氨基酸序列，稱為周期蛋白框，它可介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。M期周期蛋白(A2,B1)分子的N端含有破壞框。G1期周期蛋白分子的C端含有一個(gè)PEST序列。

16部分周期蛋白分子結(jié)構(gòu)特征圖中除Cln3外，均為人的周期蛋白分子，所有這些分子均含有一個(gè)周期蛋白框。

17細(xì)胞周期蛋白的破壞框與降解途徑G1周期蛋白也通過類似的途徑降解，但其N端沒有破壞框，C端有一段PEST序列與其降解有關(guān)。

18部分哺乳動(dòng)物和酵母細(xì)胞周期蛋白在細(xì)胞周期中的積累及其與CDK激酶活性的關(guān)系。不同周期蛋白的表達(dá)時(shí)期不同，與不同的CDK結(jié)合，調(diào)節(jié)不同CDK激酶的活性。

19謝謝！