细胞周期限制点

细胞周期调控(cell cycle regulation)
二、历史回顾
Leland H. Hartwell 1970s “Checkpoint” Yeast genetics ~100 CDC genes Start gene
Paul M. Nurse 1970s CDKs yeast
Tim Hunt 1980s Cyclins Sea Urchins
2001 Nobel Prize
生命复制之谜的揭开
（1）1858年建立细胞理论： 生命的基本形式是细胞，机体由细胞构成，细胞的生长复制形成 了生物体的生长繁衍，细胞的异常或死亡导致机体的疾病或死亡。 （2）1951年发现了细胞分裂周期：G1 S G2 细胞生长中有两种形式---- 有丝分裂期和细胞间期
２、S 期（ DNA 合成期，从 DNA 合成开始到 DNA 合成结束的 全过程，是细胞增殖周期的关键阶段）
S期是细胞进行大量DNA复制的阶段，组蛋白及非组蛋白也在此期大 量合成，最后完成染色体的复制
（１）DNA复制需要多种酶的参与
包括DNA聚合酶、DNA连接酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、核 苷酸还原酶等。随着细胞由 G1期进入 S期，这些酶的含量或活 性可显著增高
三、细胞周期各时相的动态变化
１、G1 期（ DNA 合成前期，指有丝分裂完成到 DNA 合 成之前的一段时间）
RNA在此期大量合成，导致蛋白质量明显增加。 S期所需的
DNA 复制相关的酶系，如 DNA 聚合酶， G1 期向 S 期转变相关的 蛋白质如触发蛋白、钙调蛋白、细胞周期蛋白等均在此期合成。
DNA合成前期（G1期） DNA合成期（S期） DNA合成后期（G2期） 前期 中期 后期 末期
M
G0
细胞间期 细 胞 周 期
有丝分裂期（M期）
细胞分裂周期图
（3）随着成熟刺激因子（maturation promoting factor, MPF），细胞周期素（cyclin），细胞周期素依赖 性蛋白激酶(cyclin dependent kinase，CDK)的发 现使对细胞周期及与肿瘤的发生发展关系的研究 有了很大进展
４、M 期（有丝分裂期，细胞经过分裂将染色体平均分配到两个子细 胞中） 在此期细胞中，染色体凝集后发生姊妹染色单体的分离，核膜 核仁破裂后再重建，胞质中有纺锤体收缩环出现，随着两个子核的 形成，胞质也一分为二，由此完成细胞分裂。
M期（有丝分裂期） • DNA、RNA、蛋白质合成停止。 • 细胞发生一系列形态变化、结构建 成。将加倍的DNA平均分配到两个子 细胞中
此时细胞质中可出现大量的组蛋白mRNA，新合成的组蛋白
从胞质进入胞核，与复制后的DNA迅速结合，但绕成核小体，进
而形成具有两条单体的染色体。除了蛋白质合成以外，在 S期细 胞中不断进行着组蛋白的持续磷酸化。
（４）中心粒的复制也在S期完成
原本垂直的一对中心粒发生分离，各自在其垂直方向形成一
个子中心粒，由此形成的两对中心粒在以后的细胞周期进程中，
将发挥微管组织中心的作用，纺锤体微管，星体微管的形成均与 此相关。
３、G2期（DNA合成后期，从DNA复制完成到有丝分裂开始前的时期， 为有丝分裂 进行物质条件）
为细胞分裂准备期，细胞中合成一些与M期结构功能相关的蛋白 质，与核膜破裂，染色体凝集相关的成熟促进因子在此期合成。 微管蛋白G２期合成达高峰，为M期纺锤体微管的形成提供了丰 富的来源。 已经复制的中心粒在G2期逐渐长大，并开始向细胞两极分离。
（２）DNA复制具有严格的时间顺序
通常， GC 含量较高的 DNA 序列在早 S 期复制，晚 S 期复制 的主要为ＡＴ含量高的DNA序列；就染色体而言，常染色质的 复制较异染色质要早，典型的例子如人类女性的细胞中，当其 它染色体都被复制完以后，才开始进行纯化的X染色体复制。
（３）S期是细胞合成的主要时相
生命是如何生长、生存、繁衍和死亡？在每一个生命个体中都存在一 个精密的程序，或生物钟。生物钟决定着细胞是否、何时生长、分裂、或 死亡。这就是细胞周期调控机制，它在相关基因的控制下，依据一定的规 则和节奏运行着，调控细胞的生长、分裂和死亡。在胚胎细胞，细胞周期 保持快速运行，在一些成年细胞中其运行慢得多，而在神经元细胞细胞周 期几乎完全不运行。在生长过程中的细胞，如果细胞周期不能运行，结果 是死亡。而在成熟细胞，细胞周期不正确的运行，结果则是肿瘤的发生。
G1期：为DNA合成准备所需要的RNA、 蛋白质、脂类、糖类等 • G1早期：细胞的生长 • G1晚期：为S期的DNA合成做准备
G2期（DNA合成后期） • 有活跃的RNA和蛋白质合成 • 微管蛋白，促有丝分裂因子（MPF） • 中心粒向两极移动
蛋白质的磷酸化作用在G1 期开始增加，这将有利于 G1 晚期 染色体结构成分的重排。非组蛋白、一些蛋白激酶在 G1 期也可 发生磷酸化，已知大多数蛋白激酶磷酸化发生于其丝氨酸或苏氨 酸、酪氨酸部位。
触发蛋白是一种不稳定蛋白，它对细胞从G1期进入S期 是必须的。只有当其含量积累到临界值，细胞周期才 能朝DNA合成方向进行。 钙调蛋白是真核细胞内重要的钙受体，它调节细胞内 钙的水平，钙调蛋白的含量，在G1晚期可达峰值，用 抗钙调蛋白药物处理细胞，可延缓其从G1期到S期的进 程。 G1期蛋白质量的增加，可能与蛋白质合成增强有关， 而另一原因则可能使其降解的减弱。
提 纲
一、基本概念介绍 二、历史回顾 三、细胞周期各时相的动态变化 四、细胞周期的调控 五、细胞周期得以进行的两大机制 六、细胞周期的界面机制 七、肿瘤与细胞周期 八、常用的细胞周期检测方法 九、细胞周期同步化
Hale Waihona Puke Baidu
一、基本概念介绍
细胞周期(cell cycle)
“细胞周期”也称“细胞分裂周期”，是指一个细胞经生长、分裂而 增殖成两个所经历的全过程，通常可分为若干阶段，即G1期、S期、G2期 和M期。细胞在G1期完成必要的生长和物质准备，在S期完成其遗传物 质——染色体DNA的复制，在G2期进行必要的检查及修复以保证DNA复制 的准确性，然后在M期完成遗传物质到子细胞中的均等分配，并使细胞一 分为二。