细胞周期调控蛋白MPF的研究

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MPF的研究历程

Nurse回忆说："我发现这个遗传学方法相当好。 "所以在他拿到phD学位后，就来到了英国 Edinburgh大学工作，也开始在另一种酵母--裂殖酵母中来找细胞周期基因，跟Hartwell一样，也很快拿到一系列突变基因，也叫“wee”突变，它们作用在酵母进入有丝分裂的初期，其中 wee2,也就是Nurse开始称为cdc2的基因，被他证明是控制细胞分裂起始的。Nurse后来又转到了Sussex大学，稍后又来到Oxford，期间他跟同事一起发现cdc2基因编码一种蛋白激酶，而且他们发现cdc2跟Hartwell在裂殖酵母中发现的cdc28有相似之处。就此看来，Nurse的获奖有一定程度上要感谢那部破机器。
2 Willian Wasserman 和Dennis Smith (Puidue大学) 1978发表一篇关于MPF在早期两栖动物发育过

程中的行为报告
3 他们推断： MPF 在早期胚胎中表现的活性只是在卵母细胞中显示出的活性的剩余部分 4 但Wasserman和Smith发现MPF的活性在与细胞周期的变化相关的卵裂过程中表现出明显的波动 5 例如人们发现从受精后30-60min内正在分裂的蛙卵中取出的细胞质表现出很小甚至不表现出可以被人们发现的 MPF 活性（通过将未成熟的卵母细胞注射进去进行化验得知）

6 如果孕酮只是通过在卵母细胞外面表面、介导，从而诱导成熟，那么如果将激素注入卵母细胞内，卵母细胞将没有任何反应。 7 激素在细胞表面的活动诱发了卵母细胞质里的次级变化，导致生发泡破裂和与成熟相关的其他变化

二、 1 为了解更多的细胞质对诱发成熟的反应变化， Yoshio Masui(Toronto 大学 ) 和 Clement Market(yale大学)开始了一系列实验。他们取走经孕酮处理的不同阶段的单独的蛙卵母细胞，将供体细胞质的 40 — 60 纳米注入完全生长的不成熟未经处理的卵母细胞中。 2 他们发现，从卵母细胞（孕酮处理后的第12 小时的卵母细胞）取出的细胞质对受体有很微小甚至没有影响。 3 然而，这一时期之后，细胞质获得了这种在受体细胞内诱导成熟的能力。 4 从供体卵母细胞取出的细胞质在经孕酮处理 20小时后表现出最大效力，到40小时效力开始下降

细胞周期调控蛋白MPF的研究

细胞周期调控蛋白MPF的研究第三节细胞周期调控的分子机理一、MPF的生化本质、活性调节及其功能MPF(卵细胞促成熟因子，matuation-promotingfactor;细胞促分裂因子，mitosis-promotingfactor;M期促进因子，M-phase-promoting factor)。

Johnson和 Rao1970将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体prematurely condensedchromosome，PCC。

不同形态的PCCG1期PCC为单线状，因DNA未复制;S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制;G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。

人M期细胞与袋鼠 (Ptk)G1、S、G2 期细胞融合诱导 PCC:提示M期细胞存在诱导PCC的因子; 不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子maturation promoting factor，MPF。

1971年， Masui和Markert用非洲爪蟾做实验，明确提出MPF的概念 ? ? ? 注射实验表明:孕酮诱导卵母细胞成熟;成熟卵细胞质中，含有Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射卵母细胞成熟的因子，称做MPF1979年，到蛙卵母细胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂因子MF。

后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性质的MF。

这类物质被统称为MPF。

在此后20年里，许多学者致力于MPF的提纯，试图揭示MPF的生化本质。

第二个研究领域是为了弄清楚细胞周期调节基因，遗传学家们利用裂殖酵母和芽殖酵母温度敏感突变株，分离细胞增殖必需的基因(cdc genes cell division cyclegenes) 1960s L. Hartwell以芽殖酵母为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株(在适宜的温度下和野生型一样)，分离出了几十个与细胞分裂有关的基因cell division cycle gene，CDC，如芽殖酵母的cdc28基因，在G1/S或G2/M转换点发挥重要的功能。

细胞周期调控

2.cdc基因 Leland Hartwell、 Paul Nurse分别以不同的酵母为实验材料，发现了许多与细胞分裂
有关的基因(cell division cycle gene，CDC)。如芽殖酵母的cdc28、裂殖酵母cdc2基因。进一步研究发现：P34cdc2与P34cdc28是同源物，二者本身并不具有激酶活性，只有当其与有关蛋白结合后，其激酶活性才能够表现出来。例如：P34cdc2必须与另一种蛋白P56cdc13结合后才具有激酶活性。
表皮生长因子（EGF)受体集落刺激因子－1（CSF-1)受体神经生长因子（NGF)受体
酪氨酸激酶丝氨酸激酶 GTP/GDP结合蛋白
转录因子（AP-1) DNA结合蛋白类固醇受体家族成员
3．抑癌基因抑癌基因可抑制细胞周期于静止期，并使DNA复制不完全或损伤的细胞不能进入分裂期，
避免细胞的癌变。
（1）Ink4(Inhibitor of cdk 4) 如P16ink4a、P15ink4b、P18ink4c、P19ink4d，专一地与CDK4、CDK6结合，阻止CDK和 cyclinD的结合。使细胞周期不能从G1期的调控点进入到下一个时相。
（2）Cip/Kip
包括P21cip1 (cyclin inhibition protein 1)、P27kip1(kinase inhibition protein 1)、 P57kip2等，能与多种cyclin - CDK复合物包括cyclinE–CDK2、cyclinD–CDK6、cyclinD– CDK4结合，抑制cyclin - CDK复合物的蛋白激酶活性，使一些细胞增殖所需要的蛋白质磷酸化受阻，细胞停留在G1期。
此外P21cip1还可与DNA聚合酶δ亚单位PCNA (proliferating cell nuclear antigen, PCNA )相互作用，抑制DNA复制，但不影响DNA修复。

细胞周期的理解

一、简述MPF的结构组成及其对细胞周期运转的调控机制？MPF= Cdc2(细胞分裂周期蛋白，催化亚基)+cyclin（周期蛋白，调节亚基）催化亚基与调节亚基两者结合表现出蛋白激酶活性；催化亚基在细胞周期中保持稳定，周期蛋白（调节亚基）呈周期性波动，从而导致MPF的周期性激活与失活，推动细胞周期的进行。

cyclin B在G1晚期开始合成，G2期末CyclinB 含量达最大值，周期蛋白依赖激酶CDC2只有与cyclin B结合,并且其Thr161位磷酸化,Thr14和Tyr15去磷酸化才能被激活，MPF活化后，可促使H1组蛋白磷酸化，使染色质凝集，促使核纤层蛋白磷酸化，使核膜解体，使微管蛋白磷酸化重排形成纺锤体，调节细胞越过G2/M监控点进入M期，M后期，CyclinB降解，MPF失去活性，染色体去凝集、纺锤体消失、核被膜和核仁重建，细胞从M期向G1期转化。

二、论述真核细胞细胞周期各分期的特点及细胞周期运行的调控机制。

1、细胞周期概念和间期、分裂期各期特点分裂细胞从一次分裂结束开始到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化称为细胞周期,包括细胞间期和分裂期间期：G1期: G1期主要合成大量RNA和专一蛋白质，如DNA复制所需酶、细胞周期蛋白、触发蛋白等，为S期DNA合成作准备。

G1期晚期有限制点（R点），控制着新一轮周期的运转。

S期: DNA复制，组蛋白、非组蛋白也与DNA复制同时进行，中心粒开始复制。

G2期：合成成熟促进因子（MPF），合成微管蛋白，中心粒开始向两极分离。

M期前期：染色质凝集，分裂极确定和有丝分裂器形成，核仁消失和核膜解体前中期：纺锤体微管捕获染色体动粒中期：染色体排列在赤道板上后期：着丝粒分离，姐妹染色单体分开并向细胞两极移动末期：染色体到达两极、解凝集，核膜和核仁重现，形成两个子细胞核胞质分裂一般始于分裂后期，将细胞膜、细胞骨架、细胞器及可溶性蛋白质等分配最终形成两个子细胞。

2、细胞周期运行的调控机制细胞存在一系列监控机制，可鉴别细胞周期进程中的错误，阻止细胞周期进一步运行，这些监控机制即为检验点。

细胞周期调控与检测

➢ 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。
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。
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DNA合成前期（G1期）细胞间期 DNA合成期（S期）
细
DNA合成后期（G2期）
胞
周
前期
期
有丝分裂期（M期）
中期后期
末期
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（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。
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（３）S期是细胞合成的主要时相
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，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。
B、细胞周期素（cyclin) ➢ 特点：在细胞周期中呈周期性变化。 ➢ 作用：能与CDK结合，激活CDK，间接调节细胞周期运行。 ➢ 已知30余种，在脊椎动物中为cyclinA1-2、B1-3 、C、 D1-3、 E1-2、F、G、H等。

CELLCYCLE一、MPF的发现及其作用

人们猜测，在M期的细胞中存在着某中分别提取出了能够促进细胞分裂的的因子，统称为成熟促进因子 (maturation promoting factor，MPF)。
爪蟾卵子成熟过程
处于第六期的爪蟾卵母细胞（RD前期I），具GV。
MPF的生化成分：含有两个亚单位 MPF =Cdc2+cyclin （催化亚单位+调节亚单位）
•后来Paul Nurse（1990）进一步的实验证明P32 实际上是Cdc2的同源物，而P45是cyclinB的同源物，从而将细胞周期三个领域的研究联系在一起。
•即MPF是由cyclin和CDC基因编码的依赖于 cyclin的蛋白激酶(cyclin-dependent kinase， CDK)，
不具有活性，使CDK/cyclin不断积累。 • 在M期，Wee1的活性下降，CDC25使CDK去磷酸化，去除
了CDK活化的障碍。 • CDK的激活需要Thr161的磷酸化，它是在CDK激酶(CDK
activating kinase CAK)的作用下完成的。
CDK activating
DNA复制的控制
S-CDK触发 pre-RC的启动，同时阻止了DNA 再次进行复制，因为S-CDK将 CDC6磷酸化，使其脱离ORC，磷酸化的CDC6随后被SCF参与的遍在蛋白化途径降解。从而保证了 DNA的复制当且仅当一次
限制点在细胞周期中的作用
•细胞要分裂，必须正确复制DNA和达到一定的体积，在获得足够物质支持分裂以前，细胞不可能进行分裂。细胞周期的运行，是在一系列称为检验点（check point）的严格检控下进行的，当DNA发生损伤，复制不完全或纺锤体形成不正常，周期将被阻断。
–G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制细胞是生命的最基本单位，每个细胞都经历着重要的两个过程，即细胞周期和细胞死亡。

在细胞周期中，细胞不断地复制其DNA和细胞器，并最终分裂成两个完全相同的细胞。

而当细胞出现异常或者受到外部因素的影响时，细胞就会经历死亡过程。

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制影响着许多生物学现象，如肿瘤的发生和治疗、细胞分化和再生等，因此具有极大的研究价值。

一、细胞周期细胞周期是一个持续的过程，包含G1期、S期、G2期和M期四个阶段。

在G1期，细胞增长并复制基因组；在S期，DNA被复制；在G2期，细胞继续增长并制备分裂所需的细胞器和物质；最后在M期，细胞分裂成两个完全相同的细胞。

细胞周期的过程由许多分子调控，如细胞周期蛋白（Cyclin）和细胞核分裂素激活蛋白激酶（MPF）等。

Cyclin与CDK（Cyclin Dependent Kinase）相结合，形成复合物，其活性被MPF调节。

在M期，MPF活性升高，将细胞推向促进微管聚合和核分裂的过程。

二、细胞死亡细胞死亡是细胞生命周期中的一个重要事件，细胞死亡方式包含凋亡、坏死、自噬等多种类型。

细胞凋亡是一个常见的死亡方式，它是一种有序的细胞死亡方式，是一个高度调控的过程，包括内在途径和外在途径两种途径。

在内在途径中，细胞发生损伤或遭受外界刺激，释放出细胞死亡蛋白酶（Caspase），从而启动死亡程序。

在外在途径中，外界刺激通过细胞的受体，例如Fas受体，激活一个叫作“死亡信号复合物”的蛋白质结构。

该复合物能够激活Caspase酶活性，并导致细胞死亡。

三、细胞周期和细胞死亡的相互作用细胞周期和细胞死亡有着密切的相互作用。

在细胞周期过程中，细胞必须通过一系列的准备工作，如复制DNA、制备细胞器，才能成功完成分裂。

但是如果细胞周期中存在一些异常因素，例如突变或DNA损伤，细胞需要通过死亡来保证其正常生长发育，以避免畸形或肿瘤的形成。

在细胞死亡的过程中，也会发生一些异常，如无端凋亡。

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.2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3一、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)41、MPF 的发现5G1期PCC S 期PCC G2期PCC1970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 promotingfactor ，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。

7MPF 激酶p32p45MPF 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。

细胞增殖调控

• 1998年分离获得了MPF：1998年，科学家们以非洲爪蟾卵为材料，分离获得了微克级的纯化MPF，并证明其主要含有p32和p45两种蛋白，并且是一种蛋白激酶。
非洲爪蟾卵细胞成熟过程（Ⅰ~Ⅵ）、受精和第一次卵裂示意图（图14-2）
成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子（ MPF ）的存在（图14-3）
周期蛋白含量随细胞周期的变化
部分周期蛋白分子结构特征（图14-4）
细胞周期蛋白的降解盒与降解途径
部分哺乳动物（A）和酵母细胞（B牙殖和C裂殖）周期蛋白在细胞周期中的积累及其与CDK活性的关系（图14-5）
四、CDK和CDK抑制因子
• 周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase, CDK）：由周期蛋白结合并活化的调控细胞周期进程的蛋白激酶。 CDK通过磷酸化其底物而对细胞周期进行调控。
• CDK有多种：在人体中发现并命名的CDK包括 CDK1（Cdc2）~CDK13。不同的CDK在细胞周期中起调节作用的时期不同。
• 某些CDK与cyclin的配对关系及执行的功能的时期：见表14-1。
• CDK激酶结构域：各种CDK的CDK激酶结构域保守程度有所不同，但其中有一小段序列则相当保守，即PSTAIRE序列，与周期蛋白结合有关。
要高得多；在细胞中，提高cyclinE的表达，该
S
G2-M
芽殖酵母 Cln3- CDC28 Cln1/2- CDC28 Clb5/6- CDC28 Clb1-4 -CDC28
裂殖酵母 Cig1- CDC2
Cig2- CDC2
Cig2- CDC2 Cdc13- CDC2
脊椎动物 CycD- CDK4/6 CycE- CDK2 CycA- CDK2 CycA/B- CDK1

细胞周期调控

1.APC （Anaphase Promoting Complex ）（后期促进因子）的功能

APCБайду номын сангаасM期调控的核心成员
1.调控蛋白质的降解

M期周期蛋白的泛素化降解非周期蛋白质的降解
2.调控纺锤体装配检验点
1.调控蛋白质的降解
M期周期蛋白的泛素化降解非周期蛋白质的降解
APC主要介导两类蛋白降解: Anaphase Inhibitors和Mitotic Cyclin。前者维持姐妹染色单体粘连, 抑制后期启动；后者的降解意味着有丝分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。
这些基因有一定的分工，各自发挥作用时期
不同。在不同的细胞周期阶段不同的CDK与不同的细胞周期蛋白结合，推动细胞周期的运转。
（三）细胞周期蛋白依赖激酶
1. 细胞周期蛋白依赖激酶 CDKs家族的基础成员是一些同源的 34KD基因编码的蛋白
2.CDK的抑制蛋白
芽殖酵母：far1、Sic1 裂殖酵母：Rum1 哺乳动物细胞
2.MPF导致一系列磷酸化活动
（1）
促进微管组织中心的一些蛋白质及其微管结合蛋白磷酸化，促使细胞骨架重排，形成纺锤体。（2）促进核纤层蛋白磷酸化，促使核膜崩解。（3）促进核仁组织者的结合蛋白如核仁素等蛋白磷酸化，从而使核仁解体。（4）促使H1组蛋白两臂上的一些位点磷酸化，引发染色质凝集。
（3）APC活性受到纺锤体装配检验点
(spindle assembly checkpoint)的检控
（六）DNA复制检验点参与调控S/G2/M期的转化
细胞中存在着一系列检验DNA复制进程的
检验机制，DNA复制没有完成，细胞就不能向下一个阶段转化 DNA复制尚未完成时，CDK激酶的活性不能表达

细胞生物学-细胞周期的调控 (2)

泛素加到周期蛋白上需要三种不同的酶介导: 1.泛素的羧基端通过与泛素激活酶(E1) 的半胱氨酸残基形成硫酯键而激活。 2.泛素从E1转移到泛素结合酶(E2) 的半胱氨酸残基。 3.E2和泛素连接酶(E3)一起将泛素转移到底物蛋白的赖氨酸残基, 在那里进行泛素的聚合化,最后作为蛋白酶体的降解底物, 被快速降解。
这类蛋白激酶常以磷酸化的形式直接作用于细胞周期，包括DNA合成的启动和终止，核膜、核仁的崩解和重新形成，核纤层的降解和重新聚合，纺缍体的形成和消失等。它们可根据作用的时期不同分为G1、G1/S、S期CDK，及M期 CDK。
细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子
细胞中还具有细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDK inhibitor，CDKI）对细胞周期起负调控作用，目前发现的CDKI分为两大家族：
其次， APC 受到Cdc20的正调控； Cdc20位于染色体的动粒上.
在未被被动粒微管捕捉的动粒上Mad2 蛋白与Cdc20结合抑制其活性若动粒被动粒微管捕捉,则Mad2从动粒上消失,对Cdc20的抑制解除,促使APC活化，纺锤体装配不完全，或所有动粒不能被动粒微管全部捕捉，APC则不能被激活。
不同类型的CDK/cyclin复合体
脊椎动物激酶复合体 Cyclin G1-CDK G1/S-CDK S-CDK M-CDK Cyclin D* Cyclin E Cyclin A Cyclin B CDK CDK4 、6 CDK2 CDK2 CDK1(CDC2)
四、CDK激酶和CDK激酶抑制物
Cdk activity can be suppressed both by inhibitory phosphorylation and by inhibitory proteins (CKIs).

第十二章-细胞分裂与细胞周期习题集及参考答案

第十三章细胞分裂与细胞周期一、名词解释1、细胞周期2、细胞周期检验点3、有丝分裂4、减数分裂5、有丝分裂器6、MPF（细胞促分裂因子）7、细胞周期蛋白8、终端分化细胞二、填空题1、在细胞有丝分裂中, 微管的作用是、；微丝的作用是。

2、中心粒是由_________构成的，每个中心体各含有一对互相__________的中心粒，在细胞周期的______________期进行复制。

3、动物细胞的有丝分裂器有、、和四种类型的微管；植物细胞中没有。

4、细胞分裂的方式有、和。

5、细胞周期可分为四个时期即、、、和。

6、按照细胞增殖能力不同，可将细胞分为三类、和。

7、在细胞周期调控中，调控细胞越过G1/S期限制点的CDK与周期蛋白的复合物称为。

8、MPF由两个亚单位组成，即和。

当两者结合后表现出蛋白激酶活性，其中为催化亚单位，为调节亚单位。

9、肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型，肝细胞在受到损伤情况下能进行分裂，而肌细胞却不行，由此可判断肝细胞属于，而肌细胞属于。

10、细胞周期中重要的检验点包括、、和。

11、在减数分裂的前期发生同源染色体的和等位基因的；在有丝分裂后期中，是发生分离，而在减数分裂后期I中则是发生分离。

三、选择题1、若在显微镜下观察到的某细胞具有核仁, 并且核物质与细胞质的界限清晰, 则可判定此细胞处于细胞的( )。

A、间期B、前期C、中期D、后期2、在细胞分裂中期与纺锤体的动粒微管相连，保证染色体平均分配到两个子细胞中的结构是（）。

A、复制源B、着丝粒C、端粒D、动粒3、关于细胞周期限制点的表述，错误的是（）。

A、限制点对正常细胞周期运转并不是必需的B、它的作用是细胞遇到环境压力或DNA受到损伤时使细胞周期停止的"刹车"作用，对细胞进入下一期之前进行“检查”。

C、细胞周期有四个限制点：G1/S、S/G2、G2/M和M/ G1限制点D、最重要的是G1/S限制点4、MPF 的分子组成是（）。

细胞周期调控(图文并茂)

第四节：细胞周期调控佚名一、研究背景Rao和Johnson(1970、1972、1974)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurely condensed chromosome，PCC)，这种现象叫做早熟染色体凝集(premature chromosome condensation)。

G1期PCC为单线状，因DNA未复制。

S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制。

G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。

图13-15 不同形态的PCC不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)。

早在1960s，Yoshio Masui发现成熟蛙卵的提取物能促进未成熟卵的胚胞破裂(Germinal Vesicle Breakdown，GVBD)，后来Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射到蛙卵母细胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂因子(MF)。

后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性质的MF。

这类物质被统称为MPF。

1960s Leland Hartwell以芽殖酵母（图13-16）为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株（在适宜的温度下和野生型一样），分离出了几十个与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene，CDC)。

如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M转换点发挥重要的功能。

Hartwell还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了checkpoint（细胞周期检验点）的概念，意指当DNA受到损伤时，细胞周期会停下来。

2009考研细胞生物学试题

细胞生物学09年1月11日下午一、填空题（每空1分，共10分，请按顺序把答案写在答题簿上，并注明序号）1、2007年国际十大科技新闻之一的“万能细胞”技术的核心内容是基因重新编排技术。

2、哺乳动物的bc12基因产物在功能上与线虫参与编程性细胞死亡中的CED-4基因产物相当。

3、一种溶酶体贮存病是由于病人缺损N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶，而不能产生6-磷酸甘露糖，因而溶酶体酶在运转时，不能被受体识别进入溶酶体中，溶酶体中的生物大分子不能被降解。

4、新合成的，没有分选信号的蛋白质被保留在细胞质基质中。

5、人的细胞在进行有丝分裂时，总共有92个动粒。

6、膜两侧由于正离子和负离子的差别造成的电位差（通常是60mV），称为静息电位。

7、电化学质子梯度是指膜两侧pH梯度和离子电荷梯度之和。

8、信号识别颗粒SRP是一种核糖核蛋白复合物，它能与新合成多肽N端的信号序列结合，并引导新合成的多肽及与其相连的核糖体与ER结合。

9、德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森因发现导致宫颈癌的人乳头状瘤病毒（ＨＰＶ）、法国科学家佛朗索瓦丝·巴尔—西诺西和吕克·豪塔尼因发现人类免疫缺陷病毒（ＨＩＶ）、而分享了2008年度的诺贝尔生理学或医学奖。

二、判断题（判断各题正误，无论正确与否都要说明判断的依据，否则不得分，每题2分，共20分。

请将答案写在答题簿上，并标明题号）1、所有进入早期内体的分子都毫无列外地进入后期内体，在那里与新合成的酸水解酶会合并最终在溶酶体中被水解。

错2、转运蛋白既可以进行主动运输，也可以进行被动运输；而通道蛋白进行的都是被动运输。

对3、大多数动物细胞中，负端走向的微管发动机蛋白是将货物运送到细胞周边，而正端走向的微管发动机蛋白将货物向细胞内部运送。

错，相反。

4、为了使肌细胞质膜去极化，肌质网（SR）中的Ca2+泵是使用A TP水解释放的能量将Ca2+从SR的腔输往胞质溶胶，以启动肌收缩。

细胞生物学-12

细胞生物学-12(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、判断题(总题数：9，分数：9.00)1.cdc2与周期蛋白结合后才能活化，具有蛋白激酶活性。

（分数：1.00）A.正确√B.错误解析：2.细胞周期蛋白也是cdc2基因的产物。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：3.有亮氨酸拉链模式(Leucine-Zipper motif)的jun和fos蛋白质是以多聚体的形式结合DNA的。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：4.永生细胞和癌细胞的主要共同点就是既没有细胞分裂次数的限制，也没有细胞间的接触抑制。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：5.抑癌基因突变而转变成癌基因。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：6.细胞分化是多细胞有机体独有的特征。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：7.细胞的分化是多细胞生物体发育的基础，也是单细胞生物体生活的周期变化的基础。

（分数：1.00）A.正确√B.错误解析：8.就是在理论上也不是所有的分化细胞都可以发生去分化现象的。

（分数：1.00）A.正确√B.错误解析：9.体外培养的任何动物二倍体细胞，均只能传代50次左右。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：二、填空题(总题数：9，分数：9.00)10.细胞周期中的引擎是 1和 2。

（分数：1.00）解析：周期蛋白(cyclin)；周期蛋白依赖激酶(CDKs)。

11.各种周期蛋白均含有一段相当保守的氨基酸序列，这段序列称为 1。

（分数：1.00）解析：周期蛋白框。

12.CDK是一种周期的白依赖性的蛋白源酶，可使靶蛋白的 1残基磷酸化。

（分数：1.00）解析：丝氨酸或苏氨酸。

13.细胞周期中的两个关键时期相互转化的点是 1和 2，其中 3是催化亚基， 4相当于调节亚基。

（分数：1.00）解析：CDK；周期蛋白；CDK；周期蛋白。

14.在胚胎发育过程中所以能相继出现新类型细胞是由于 1的结果。

细胞凋亡和细胞周期的调控机制

细胞凋亡和细胞周期的调控机制细胞是构成生物体的最基本单位，细胞的生长、分裂和死亡是维持生物体内稳定状态的关键过程。

在生物体内，细胞的数量是通过细胞周期和细胞凋亡这两个过程相互调控而得以维持的。

细胞周期调控细胞生长和分裂，而细胞凋亡则是一种主动的细胞死亡形式，能够消除受到损伤或发生异常的细胞。

本文将讨论细胞凋亡和细胞周期的调控机制。

一、细胞凋亡的诱导和执行过程细胞凋亡是由一系列信号分子的作用引起的，包括外源性和内源性信号分子。

外源性信号分子包括细胞因子、抗癌药物、放射线等，内源性信号分子包括细胞内的DNA损伤和细胞周期阻滞等。

这些信号分子能够通过激活细胞凋亡途径，诱导细胞执行凋亡程序。

细胞凋亡的执行过程可以分为两个主要部分：信号传导和凋亡效应。

信号传导包括细胞内生死信号的识别和转导等，凋亡效应包括线粒体途径（释放细胞色素c等激活caspase进行凋亡）、死亡受体途径（结合死亡受体激活caspase进行凋亡）、内质网应激途径（释放内质网钙离子等激活caspase进行凋亡）等。

这些凋亡效应可以通过细胞膜发生位置不同等特征进行区分，但不同的途径可能会彼此影响，从而出现复杂的凋亡效应。

二、细胞周期的调控机制细胞周期包括G1、S、G2和M四个阶段，不同阶段的细胞周期调控机制也不同。

下面将对各个阶段的调控机制进行介绍。

G1阶段：这是细胞周期开始的阶段，也是细胞周期最长的阶段。

在这个阶段，细胞会检查自身是否适合进行DNA复制。

如果细胞内存在DNA损伤或者细胞内信号不足，那么细胞将在G1阶段停滞。

G1阶段的细胞周期调控主要是由p53这个关键基因调控的。

S阶段：在G1阶段结束后，细胞将进入S阶段。

在这个阶段，细胞会复制DNA，并检查自身是否拥有足够的DNA复制物质。

如果没有足够的DNA复制物质，那么细胞将无法进入S期。

S阶段的细胞周期调控主要是由Rb这个关键基因调控的。

G2阶段：在S阶段结束后，细胞将进入G2阶段。

医学细胞生物MPF

而发生凝集
核膜裂解：核纤层蛋白丝氨酸残基磷酸化，引起核纤层纤维结构解体，
核膜破裂成小泡。
纺锤体形成：多种微管结合蛋白进行磷酸化，使微管发生重排，促进
纺锤体形成。
②
MPF促进中期细胞向后期转换
粘着蛋白：主要由Scc1与Smc两类蛋白构成 Securin蛋白：与分离酶结合，抑制分离酶活性，从而保证粘着蛋白连接活性 MPF作用：使APC磷酸化，引起seurin蛋白降解，分离酶释放，分解SCC1,着丝点分开，进入后期。
MPF
具有激活Cdk1及选择激酶底物的功能，为MPF的调节单位，表达随细胞周期进程发生变化
cyclinB
MPF的形成及激活
Cdc25 Tyr15,Thr14去磷酸化
• cyclinB表达达到峰值
Cdk1
与Cdk1结合 Thr161保持磷酸化
Cdk1被激活
MPF活性增高
促进G2期向M期转换
•
MPF
成熟促进因子
细胞周期：细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个细胞周期，S期为DNA合成时期
细胞周期蛋白（cyclin)
• 细胞周期蛋白是真核细胞中的一类蛋白，
随细胞周期进程周期性出现于消失，真核生物的周期蛋白是是一些功能相似的同源蛋白，哺乳动物的周期蛋白包括cyclin-A~H几大类
cyclinB-Cdk又被称为成熟促进因子（MPF）,是能促进M期启动的调控因子，形成于G2期晚期，在G2/M期转换中起关键作用——引擎分子。 MPF为促有丝分裂因子，是M期细胞特有的物质
分子结构由两种蛋白亚基组成的异二聚体
•
Cdk1: 为一种Ser/Thr激酶，可催化
蛋白质Ser/Thr残基磷酸化，是MPF的活性单位，在整个细中的CyclinB的表达开始于S期，在G2/M时达高峰，随M期结束而被降解、消失。

细胞周期的调控

DNA复制起始的控制
①将同步培养的G1期Hela细胞同S期细胞进行融合，G1 期的细胞质受到S期细胞质的激活，开始了DNA复制。表明：正在复制的细胞的细胞质中含有促进G1期细胞进行DNA复制的起始因子。 ②将S期细胞与G2期细胞进行融合，发现G2期细胞不能
再启动DNA的复制。
表明：S期的细胞质中的DNA复制起始因子对于已复制的 G2期的DNA没有作用。
综上所述：p32-p45 即MPF(促进爪蟾卵母细胞G2/M转换的激酶) p34cdc2 - p56cdc13(即促进裂殖酵母G2/M转换的激酶) 实验证明：p32相当于p34cdc2。 •问题： •p45与p56cdc13是否也有一定关系呢？
(三)以Tim Hunt 为代表的科学家以海胆为材料对细胞周期调控的研究

p34cdc2与 p34cdc28是同源物。
(二)p34cdc2激酶与MPF的关系
1.p34cdc2与MPF都具有激酶活性并促进细胞G2/M转换。
2.J.Maller实验室和P.Nurse实验室合作，证明MPF中的 p32可以被p34cdc2特异抗体所识别(MPF由p32和p45两种蛋白组成)，表明p32与p34cdc2为同源物。
细胞在生长因子的刺激下，G1期cyclin D表达，并与CDK4、CDK6结合，
使下游的蛋白质如Rb磷酸化，磷酸化的Rb释放出转录因子E2F，促进许多基因的转录，如编码cyclinE、A和CDK1的基因。
• cyclinE与CDK2结合，促进细胞通过G1/S 检验点而进入S期。CyclinA可能
是DNA复制所必需的。 • 到达S期的一定时期，G1 期cyclin通过泛素化途径降解。
• cyclinB在G1期早期开始合成，G2晚期含量达到最大。

细胞周期及其调控机制的研究

细胞周期及其调控机制的研究细胞是生命的基础单位，而细胞周期则是细胞生命周期中的一个重要环节。

细胞周期是细胞从分裂一代到分裂下一代的一系列生理和生化事件的总和，分为四个阶段：G1期、S期、G2期和M 期。

这四个阶段的紧密配合与调控，以及不同的调控机制，是维持生命平衡、维持体内稳定的保障之一。

而对细胞周期和其调控机制的深入研究，则具有极其重要的科学价值和实际应用价值。

一、细胞周期的基本过程及变化G1期（Gap1期）：G1期是细胞周期的第一阶段，也是细胞进行生长和准备进入S期的阶段；此阶段的细胞准备好进入S期，大量进行RNA和蛋白质的合成及细胞器的复制。

S期（DNA同步期）：S期是细胞周期的第二阶段，也是细胞DNA复制的阶段。

此阶段的细胞在DNA双链之间合成单链新DNA，这些新的单链DNA与原来的单链D NA在复制期间通过酶解合成一份完整的双链DNA。

G2期（Gap2期）：G2期是细胞周期的第三阶段，也是细胞增加二倍其生长过程的阶段；此阶段的细胞准备好进入M期，但需要完成DNA复制和准备分裂所需的物质量。

M期：M期是细胞周期的最后一个阶段，也是细胞分裂或有丝分裂的阶段。

此阶段的细胞分裂成两个与母细胞相似的新细胞，包括有丝分裂和质体分裂两个阶段。

对于常见的不稳定癌症细胞，细胞周期可以发生一些不正常的变化。

例如，G1期某种限制点必须受到触发才能进入S期。

在癌症细胞中可以破坏这种限制点进入S期的限制，从而使细胞不断地繁殖。

有些癌症细胞也会经常进入G0期，这种细胞通常不会再进入细胞周期的活动，进而使恶性细胞继续繁殖。

二、细胞周期调控机制细胞周期调控机制包含了多种驱动和抑制细胞周期转变的蛋白质和机制。

细胞周期是由一系列序列化的蛋白质分子互相配合调控的。

这些分子被分为两类：负调控分子和正调控分子。

负调控分子（CDK抑制物质）抑制了细胞周期的进程，例如，CDK抑制物质p27是一种特异性地抑制CDK2和CDK4活性的蛋白质。