细胞增殖及其调控3.pptVIP

1960s Leland?Hartwell，1970s Paul Nurse 以芽殖酵母和裂殖酵母为实验材料，利用温度敏感突变株，发现许多与细胞分裂有关的基因（cell division cycle gene，cdc）。 如： 裂殖酵母 cdc2、 芽殖酵母 cdc28 突变型在限制温度下无法分裂； Wee1 突变型提早分裂，cdc25 突变型细胞体积增大而不分裂； cdc2 和 cdc28 都编码一个 34 KD 的蛋白激酶（ p34cdc2 ，p34cdc28），且属于同源物，均能促进细胞周期的进行，在调节 G1/S 转化中起作用。但这两种激酶只有结合相关蛋白后，才表现激酶活性。wee1 和 cdc25 分别表现为抑制和促进 CDC2 的活性。 Fission yeast budding yeast Cdc 25 Wee1 mutant 1980s Timothy Hunt发现海胆的卵裂过程中两种蛋白质的含量随细胞周期振荡，命名为周期蛋白(cyclin A 和B )。后来发现各类动物来源的细胞周期蛋白 mRNA 均能诱导蛙卵的成熟。 1988年Lohka将非洲爪蟾的MPF纯化。经鉴定 MPF 由32KD 和 45KD 两种蛋白组成，是一种丝氨酸/苏氨酸激酶。 进一步的研究发现MPF=CDC2+clyclin B 二、CDK CDC2 与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)。 CDC2又被称为CDK1，可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行，又称作细胞周期引擎。 如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失； 将 H1 磷酸化导致染色体的凝缩等。 在动物中已知 7 种 CDK。均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守序列，即 PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关。  ◆ CKI 对细胞周期起负调控作用，阻止 Cyclin-Cdk 复合物的装配或活性；而将细胞阻止在不同的检验点。如DNA受损后，细胞将停留于G1 Checkpoint 让 DNA 修复或者凋亡。 ◆CDI 包括 INK4 家族和 CIP/KIP 家族： -----① Ink4（Inhibitor of cdk 4）：P16ink4a, P15ink4b， P18ink4c， P19ink4d。 特异性抑制 cdk4·cyclin D1，cdk6·cyclin D1。 -----② Kip（Kinase inhibition protein）：P21cip1 (cyclin inhibition protein 1） P27kip1、P57kip2，抑制大多数 CDK 的激酶活性。P21cip1 还能与 DNA 聚合酶δ的辅助因子 PCNA(proliferating cell nuclear antigen) 结合，直接抑制 DNA 的合成。 四、细胞周期蛋白（cyclin） 特点：在细胞周期中呈周期性变化。含有一段约 100 个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与 CDK 结合。 作用：激活CDK，决定 CDK 何时、何处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进。 已知30余种，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、 D1-3、E1-2、F、G、H等。 分为4类：G1型、G1/S型、S型、M型。 五、Cyclin-Cdk 复合物的多样性及细胞周期调控 G1期：在生长因子的刺激下，cyclin D表达，并与CDK4、CDK6结合，使下游的蛋白质如 Rb 磷酸化，Rb 释放出转录因子 E2F，促进许多基因的转录，如编码 cyclin E、A 和 CDK1 的基因。 G1-S期：cyclin E 与 CDK2 结合，促进细胞进入 S 期。Cyclin E 的抗体能使细胞停滞于 G1 期。 在G2-M期：cyclin A、cyclin B 与 CDK1 结合，CDK1 使底物蛋白磷酸化、如将组蛋白 H1 磷酸化导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解体。 不同类型的CDK/cyclin复合体 * 包括D1-3，各亚型 cyclin D 在不同细胞中的表达量不同，但具有相同的功效。 cell cycle regulation CDK activating 在中期当 MPF 活性达到最高时，激活后期促进因子 APC （anaphase promoting complex） ，将泛素连接在 cyclinB 上，cyclinB 被蛋白酶体（proteasome）降解，完成一个细胞周期。 分裂期周期蛋白 N 端有一段序列与其降解有关，称降