第14章细胞周期的调控与癌细胞

第十四章2012

细胞周期的调控与癌细胞

第一节细胞增殖的调控

一、MPF的发现及其作用（P421，299）

MPF（maturation-promoting factor）

——促成熟因子

细胞促分裂因子(mitosis-promoting factor)

Ｍ期促进因子(M phase-promoting factor)

染色体超前凝集现象（premature chromosome condensation，PCC）——M期细胞与间期细胞的融合实验，导致染色体不同程度的凝集。

G1期细胞与M期细胞融合

G1期PCC呈细单线状

S期细胞与M期细胞融合

S期PCC呈粉末状

G2期细胞与M期细胞融合

G2期PCC呈双线染色体状

(P424)

1988年，从非洲爪蟾中实验分离MPF，并证明主要成分为p32和p45两种蛋白，二者相互结合后，表现出蛋白激酶活性，可以使多种蛋白质底物磷酸化。

二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系（P424，301）

1、cdc基因（cell division cycle）的发现：

L.Hartwell，P. Nurse；酵母温度敏感突变株

2、cdc基因的表达产物

p34cdc2 ，本身不具有蛋白激酶活性，当与p56cdc13结合后，可以使得多种蛋白底物磷酸化，又称p34cdc2激酶；

3、p34cdc2与MPF的关系（P424）

免疫实验和序列分析证明：

p34cdc2与p32为同源蛋白

4、细胞周期蛋白（cyclin）与MPF（P425）

1983年，Tim Hunt在海胆中发现两种细胞周期蛋白（cyclin A，B），广泛分布于各种真核生物中，含量随细胞周期而变化，间期积累，分裂期消失。

序列分析表明，周期蛋白B与p45是同源物。

MPF由2个亚单位：

——Cdc2蛋白（催化亚单位）和周期蛋白B（调节亚单位）组成，二者结合具有蛋白激酶活性。

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001

"for their discoveries of key regulators of the cell cycle"

三、周期蛋白（cyclin）（P425，302）

1、分类：发现众多周期蛋白，表达时期不同，功能多样：

G1期周期蛋白：只在G1期表达，调节G1/S，存在时间较短；

M期周期蛋白：间期表达和积累，调节M，存在时间较长。

2、周期蛋白分子结构

（1）均含有一段保守的氨基酸序列——周期蛋白框（cyclin box）, 约100氨基酸残基，介导周期蛋白和周期蛋白依赖性蛋白激酶（CDK激酶）结合；

（2）M期周期蛋白分子近N端含有一段由9个氨基酸残基组成的破坏框（destruction box）

RXXLGXIXN

参与由泛素介导的周期蛋白的降解。

（3）G1期周期蛋白分子不含破坏框，但C端含有PEST序列，与该类蛋白的更新有关。

3、cyclin在细胞周期中的变化（P426）

不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时期不同，且与不同的CDK结合，调节不同的CDK激酶活性。

四、CDK和CDK抑制因子(p427，303)

1、定义

CDK激酶（cyclin－dependent kinase）

——细胞中的该类蛋白与周期蛋白结合（作为调节亚单位），表现出蛋白激酶活性；

不同的CDK激酶结合不同的周期蛋白，执行不同的调节功能。

2、CDK激酶分子结构（P428）

具有类似的CDK激酶结构域（CDK kinase domain），该域中的PSTAIRE序列非常保守，可结合周期蛋白；

存在被磷酸化修饰的位点，对酶活性起到调节作用。

五、细胞周期运转调控（P429，304）

CDK激酶对细胞周期起核心调控作用；

不同的CDK激酶在细胞的不同时期表现出活性，从而对细胞周期的不同时期进行调节。（一）G2/M期转化和CDK1激酶的调节

1、CDK1激酶的周期性

MPF＝CDK1 or p34cdc2＋周期蛋白B

p34cdc2——含量稳定；

周期蛋白B——含量周期性变化；

CDK1激酶活性依赖于周期蛋白B的积累

2、CDK1激酶的功能（P430）

催化某些蛋白质特异位点的丝氨酸/苏氨酸残基，改变其结构和启动其功能，实现调控细胞周期的目的。

如：

组蛋白H1 磷酸化→促进染色体凝集

核纤层蛋白磷酸化→促使核纤层解聚

核仁蛋白磷酸化→促使核仁解体

见P430 表14－2

3、CDK激酶活性的调节因素

周期蛋白和CDK激酶的结合（先决条件）

↓

Wee1/Mik1激酶和CAK（CDK激活激酶）催化CDK的Thr14、Tyr15和Thr161磷酸化

↓

磷酸酶Cdc25催化Thr14、Tyr15去磷酸化

↓

CDK表现出激酶活性

（二）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转换（P431，306）

分裂中期，M期周期蛋白A和B迅速降解，CDK1激酶活性丧失。被CDK1激酶磷酸化的蛋白质去磷酸化，细胞从M期向后期转化。

周期蛋白Ａ和Ｂ的降解依赖于泛素化途径，分子结构中的破坏框起到重要调节作用

后期促进复合物（APC）（P432）

组分在分裂间期中表达，多种组分，但只在M期才表现出活性，可能受到CDK激酶活性的调节。

APC活性受到多种因素的综合调节。如Cdc20的正调控和纺锤体装配检验点的检控。（三）G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK（自学）

（四）S/G2/M期转换与DNA复制检验点（自学）