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2022/10/311蒲淑萍基礎醫(yī)學院細胞生物學及遺傳學教研室細胞周期(cellcycle)
12022/10/312★細胞的最終命運：細胞分裂(celldivision)及生長(相關物質(zhì)準備和積累)→細胞增殖(cellproliferation)，受到嚴密的調(diào)控機制所監(jiān)控細胞死亡(celldeath)
22022/10/313受精卵及卵裂
32022/10/314DividingMuscleMyoblast(primativemusclecell)(SEMx8,000)
42022/10/315示植物細胞有絲分裂
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82022/10/319●細胞周期●細胞周期時間(Tc)G1(DNA合成前期)變異范圍大(0h~數(shù)年)間期S(DNA合成期)8~30hG2(DNA合成后期)0h;1~5h分裂期(M)0.5~1h第一節(jié)細胞周期的基本概念細胞周期時間因細胞類型、狀態(tài)和環(huán)境而異。
92022/10/3110●細胞的增殖特性1）連續(xù)增殖細胞（周期性細胞）：能夠增殖，不斷進入周期完成分裂。2）暫不增殖細胞（休眠細胞，G0細胞）：長期停留在G1晚期(G0期)而不越過限制點，未喪失分裂能力，在適當條件下可恢復到增殖狀態(tài)。3）永不增殖細胞（終末分化細胞）：始終停留在G1期，失去增殖能力直到衰老死亡。(p189)
102022/10/3111執(zhí)行某種生物學功能，或進行細胞分化，或走向死亡；或回到細胞周期。(限制點，R點)(p204)
112022/10/3112●細胞周期研究方法細胞周期模型細胞周期同步化如細胞分裂收獲法流式細胞技術
122022/10/3113byflowcytometermicroscopy(包括G0)
132022/10/3114●細胞周期檢驗點(checkpoint)★G1∕S之DNA損傷檢驗點，限制點，R點★S期之DNA復制檢驗點★G2∕M之DNA損傷檢查點★M期中期∕后期之紡錘體組裝檢驗點(p204)
142022/10/3115DNA復制是否完成？damageS期檢驗點
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162022/10/3117第二節(jié)細胞周期的主要事件一、G1期：細胞生長、分裂決定、復制準備1.RNA、蛋白質(zhì)(如與DNA復制有關的酶及與G1期向S期轉(zhuǎn)變相關的蛋白質(zhì)等)合成和代謝活動旺盛（→細胞的第一生長期）2.分裂決定：越過G1期檢驗點3.DNA含量為2n
172022/10/3118二、S期：DNA合成、染色質(zhì)組裝、中心體復制、通過S期檢查點1.DNA復制，2n→4n2.組蛋白、非組蛋白合成3.染色質(zhì)復制（組裝成核小體）4.中心體復制
182022/10/3119DNA復制與組蛋白合成同步的實驗
192022/10/3120
202022/10/3121三、G2期：DNA損傷檢查、分裂準備1.越過G2期檢驗點2.RNA、蛋白質(zhì)(如微管蛋白、染色質(zhì)凝集相關蛋白之成熟促進因子、M期調(diào)控蛋白)合成（→細胞的第二生長期）3.DNA含量4n
212022/10/3122四、M期：染色體分離、胞質(zhì)分裂DNA的精確分配4n2n2n有絲分裂有絲分裂減數(shù)分裂
222022/10/3123第三節(jié)細胞周期的調(diào)控一、周期性基因表達是細胞周期的原動力cyclin-Cdk蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)控系統(tǒng)是細胞周期的引擎分子：催化靶蛋白(如H1、H3、NHP如RNA聚合酶、lamin、其它骨架蛋白等)的磷酸化，參與周期的調(diào)控。其中，G1期為cyclinD-Cdk4/6和cyclinE-Cdk2S期為cyclinA-Cdk2G2/M期為cyclinA/B-Cdk1（p201）
232022/10/3124周期蛋白(cyclin)：細胞周期中周期性合成和降解的蛋白質(zhì)，與Cdk結合，促Cdk對靶蛋白的磷酸化，是復合物的調(diào)節(jié)亞基。目前從酵母和各類動物中分離出的周期蛋白有30余種，在脊椎動物中為A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。所有cyclin含保守的周期蛋白框(cyclinbox)。M期周期蛋白(cyclinA、B)有降解盒(destructionbox)，G1期周期蛋白(cyclinC、D、E)有PEST序列，與這些蛋白質(zhì)的降解有關。依賴周期蛋白的蛋白激酶(cyclindependentkinase，Cdk)：催化靶蛋白的磷酸化，為復合物的催化亞基。Cdk在動物中有9種。各種Cdk以其激酶結構域與周期蛋白框結合。
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25cyclin-Cdk組合的多樣性與活性的周期性變化
262022/10/3127HeLa細胞中cyclin的周期性表達
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282022/10/3129M期引擎分子：cyclinB-Cdk1(成熟或有絲分裂促進因子，MPF)S期已開始合成G2期達峰值M期后期被降解cyclinB（p201）
292022/10/3130(Cdk1)(Cdk1)
302022/10/3131MPF活性周期Cdk1激酶活性首先依賴于cyclinB含量的積累。cyclinB的含量達到一定值并與Cdk1蛋白結合，同時在其他一些因素的調(diào)節(jié)下，在M期逐漸表現(xiàn)出最大激酶活性。
312022/10/3132MPF在M期的調(diào)節(jié)作用：啟動細胞從G2期進入M期的相關事件。（p202）Cdk1激活APCRNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ核仁解體染色體凝集核膜破裂紡錘體形成
322022/10/3133M期cyclin的降解盒(破壞框)與泛素化降解（蛋白酶體）（后期啟動復合物）二、細胞周期的清道夫——周期性蛋白質(zhì)的泛素化降解多聚泛素鏈（泛素）
332022/10/3134泛素（Ubiquitin，Ub）是一種高度保守的小蛋白（含76個氨基酸），普遍存在于真核細胞內(nèi)。如人類和酵母的泛素有96%的相似性。泛素共價地結合于底物蛋白質(zhì)的賴氨酸殘基，被泛素標記的蛋白質(zhì)將被蛋白酶體特異性地識別并迅速降解。E1：泛素激活酶E2：泛素結合酶E3：泛素連接酶，泛素化的關鍵酶，包括APC、SCF等。APC(后期啟動復合物)的活性變化是分裂中期/后期轉(zhuǎn)化的關鍵問題。SCF(蛋白酶解復合體)
34(A)SCF介導CKI(cdk抑制蛋白)的降解；(B)APC介導M-cyclin的降解。
35細胞周期運轉(zhuǎn)到分裂中期后，M期周期蛋白A和B迅速降解，Cdk1激酶活性喪失，細胞周期便從M期中期向后期轉(zhuǎn)化。S期周期蛋白D和E降解后，推動細胞進入G2期。
362022/10/3137泛素是蛋白質(zhì)降解標簽。泛素化蛋白降解機制是細胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑，是非溶酶體的蛋白質(zhì)分解系統(tǒng)。
372022/10/3138蛋白酶體：26S，一種巨型蛋白質(zhì)復合物，特異識別泛素化的蛋白質(zhì)并降解之，蛋白質(zhì)被切割為約7-8個氨基酸長的肽段；這些肽段可以被進一步降解為單個氨基酸分子，然后被用于合成新的蛋白質(zhì)。2004年諾貝爾化學獎的獲獎主題是泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)酶解過程的發(fā)現(xiàn)。三位獲獎者為阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和歐文·羅斯。
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392022/10/3140三、細胞周期的負調(diào)控細胞至少可通過兩種不同機制阻遏細胞周期的運轉(zhuǎn)：◆Cdk抑制因子(CKI)：主要通過與Cdk結合來抑制cyclin-Cdk復合物的裝配或其活性，而將細胞阻止在不同的檢驗點。根據(jù)CKI的分子質(zhì)量，分別被命名為p15、p16、p21、p27、p53等。這些蛋白質(zhì)具有一定的同源性?！糁芷谡{(diào)控系統(tǒng)組分停止合成，如G0細胞，大部分cyclin和Cdk都消失，這在多細胞生物尤其明顯。（p199，200）
402022/10/3141CKI的抑制作用
412022/10/3142p21抑制G1期Cdk和PCNA(DNA聚合酶δ的輔助因子)
422022/10/3143p53基因：屬于抑癌基因，其產(chǎn)物主要是細胞周期負調(diào)控因子，可抑制細胞的生長和分裂。位于人類染色體17p13，表達的p53蛋白是一種入核蛋白，能阻止DNA損傷或突變的細胞通過DNA損傷檢驗點，從而將細胞阻于G1期，抑制細胞增殖。作用方式之一為p53/p21聯(lián)合機制。（p201，圖15-11）
432022/10/3144p21主要對G1期Cdk起抑制作用，還直接抑制DNA復制。DNA損傷導致細胞阻滯于G1期的p53/p21機制DNA損傷通過一種間接機制活化p53：正常細胞中，p53高度不穩(wěn)定且濃度很低，這是由于p53與Mdm2相互作用，Mdm2作為泛素連接酶使p53成為蛋白酶破壞的靶蛋白。DNA損傷激活磷酸化p53的蛋白激酶，降低它與Mdm2的結合，使p53濃度增高，也增強了p53促進基因轉(zhuǎn)錄的能力。
442022/10/3145如果p53基因突變或缺失，等于失去了“分子警察”，DNA損傷引起的突變會導致細胞癌變。p53基因與周期負調(diào)控、細胞凋亡和癌變
452022/10/3146甲狀旁腺良性瘤、乙型肝炎病毒誘發(fā)的肝癌、乳腺癌、淋巴細胞瘤和cyclinA或D等的過度表達有關。cyclinA與HBV基因的一段有同源性，故HBV可整合入cyclinA基因，使其表達的嵌合蛋白缺乏cyclin的降解盒，而不能被降解，使cyclinA持久作用，促細胞惡性增殖。原發(fā)性食道磷狀細胞癌及家族性黑色素瘤中發(fā)現(xiàn)INK4基因有移位、缺失，而它編碼的P16是Cdk4/Cdk6的抑制蛋白。第四節(jié)細胞周期與疾病
462022/10/3147AIDS病病毒HIV感染時，使T細胞的Cdk1的酪氨酸殘基過分磷酸化而失活，并使cyclinB積累，造成細胞停留于G2期而不能進入M期，最終導致細胞死亡。
472022/10/3148細胞周期調(diào)控因子在腫瘤中的異常
482022/10/3149（七）細胞周期復習題基本概念：細胞周期、細胞周期檢驗點、cyclin-Cdk復合物、CKI、蛋白質(zhì)的泛素化降解根據(jù)細胞的增殖特性把細胞分為三類。四個檢驗點。細胞周期各時相的主要事件。M期cyclin-Cdk復合物(MPF)的作用。p53基因與細胞周期調(diào)控、與細胞癌變。
492022/10/3150預習：細胞衰老與細胞死亡
