14 细胞周期(二)

细胞生物学

第十四章细胞周期(二)

The Cell Cycle Control System

•The cell cycle control system is regulated by both internal and external controls.

•The clock has specific checkpoints where the cell cycle stops until a go-ahead signal is received.

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细胞周期调控

一、细胞周期调控因子的发现

二、细胞周期调控因子

三、细胞周期调控的机制

四、其他

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一、细胞周期调控因子的发现

1、有丝分裂促进因子（mitosis promoting factor，MPF）

2、成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF）

3、细胞分裂周期基因（cell division cycle gene，cdc）

4、细胞周期蛋白(cyclin)

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1、MPF 的发现

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G1期PCC S 期PCC G2期PCC

1970年，Johnson RT

和Rao PN 发现M 期HeLa 细胞与间期细

胞融合形成早熟染色

体凝集（PCC ）。这一现象提示在M 期细

胞中存在诱导染色体

凝集的因子，称为有

丝分裂促进因子

（mitosis promoting

factor ，MPF ）。•1971年，Masui Y 和Markert CL 通过非洲爪蟾卵实验发现成熟卵母细胞细胞质中含有促卵母细胞成熟的因子，称为成熟促进因子（maturation promoting factor ，MPF ）。

卵细胞成熟示意图：细胞质移植实验发现MPF ：

MPF 的发现

•1988年，James Maller 实验室在爪蟾卵中分离出MPF ，证明MPF 由p32和p45两种蛋白构成，p32和p45结合后表现出蛋白激酶的活性。

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MPF 激酶

p32

p45

MPF 的组成•1970s ，Leland Hartwell 利用芽

殖酵母发现了几十个细胞分裂

周期（cell division cycle,cdc ）

基因，如cdc28。•与此同时，Paul Nurse 则利用裂

殖酵母发现了许多细胞周期基

因，如cdc2、wee1和cdc25。

2、cdc 激酶的发现

芽殖酵母裂殖酵母

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cdc2和cdc28编码蛋白激酶

•裂殖酵母中的cdc2是第一个被分离出来的cdc基因，编码分子量为34 kD的蛋白激酶p34cdc2。

•芽殖酵母中的cdc28是第二个被分离出来的cdc基因，编码

34 kD的蛋白激酶p34cdc28。

•p34cdc2和p34cdc28同源，对G1/S、G2/M转换非常重要。

•p34必须和另一个蛋白p56结合才有激酶活性。

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3、细胞周期蛋白的发现

•1983年Tim Hunt发现海胆受精卵分裂过程中两种蛋白质的含量在G

/M时达到高峰，M期结束后突然消失，下轮周期

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又重新合成和消失，故命名为周期蛋白（cyclin A, B）。蛋白水平

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爪蟾MPF ：p32 p45

酵母cdc ：p34 p56

海胆cyclin ：cyclin B

（激酶）•James Maller 与Paul Nurse 及Tim Hunt 合作，证明爪蟾MPF 中的p32与酵母p34是同源蛋白，而爪蟾MPF 中的p45和酵母p56、海胆cyclin B 是同源蛋白。

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殊途同归：MPF 由两个亚基构成

2001年Leland Hartwell 、Tim Hunt 、Paul Nurse 因对细胞周期调控机理研究的贡献荣获诺贝尔生理医学奖。

Leland H. Hartwell 美国哈钦森癌症研究中心1939年—Tim Hunt 英国英国帝国癌症研究基金会1943年—Sir Paul M. Nurse 英国

英国帝国癌症研究基金会1949年—

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二、细胞周期调控因子

1.细胞周期蛋白(cyclin)

2.细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）

3.细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDKI）

1. 细胞周期蛋白（cyclin）

周期蛋白：细胞周期中表达水平有规律地升高和降低的蛋白，可激活周期蛋白依赖激酶，调控细胞周期的进程。

目前在人体中已发现25种细胞周期蛋白。哺乳动物芽殖酵母裂殖酵母

细胞周期蛋白

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2. 细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）

•CDK：可结合细胞周期蛋白并以细胞周期蛋白为调节亚单位，进而表现出丝/苏氨酸激酶的活性。

•第一个被发现的CDK是cdc2，命名为CDK1。

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细胞周期蛋白调控CDK 激酶活性

17 Cyclin binding activates CDK

抑制性磷酸化

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不同的cyclin结合不同的CDK

•细胞周期不同时期有不同的周期蛋白

•不同时期的周期蛋白调节不同的CDK

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3. CDK抑制因子（CDKI）

CDK也受到一类被称为CDK抑制因子的蛋白的负调控。

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