真核細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤

1、.1第一講第一講細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤Cell cycle regulation and tumor .2第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞周期概述細(xì)胞周期概述第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞周期的各元素及其相互作用細(xì)胞周期的各元素及其相互作用第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤.3 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞周期概述細(xì)胞周期概述 一、細(xì)胞周期一、細(xì)胞周期 細(xì)胞增殖周期，細(xì)胞增殖周期，簡稱細(xì)胞周期簡稱細(xì)胞周期(cell (cell cycle)cycle)，是指連續(xù)分，是指連續(xù)分裂的細(xì)胞從上一次有裂的細(xì)胞從上一次有絲分裂結(jié)束開始絲分裂結(jié)束開始, ,到下到下一次有絲分裂結(jié)束為一次有絲分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的整

2、個(gè)過程。止所經(jīng)歷的整個(gè)過程。.4G1G1期：（期：（DNADNA合成前期）合成前期）從有絲分裂完成到從有絲分裂完成到DNADNA復(fù)復(fù)制之前的一段時(shí)期；制之前的一段時(shí)期；S S期：期：（DNADNA合成期合成期）為為DNADNA復(fù)制的時(shí)期；復(fù)制的時(shí)期；G2G2期期：（：（DNADNA合成后期合成后期）從從DNADNA復(fù)制完成到有絲分復(fù)制完成到有絲分裂開始的一段時(shí)期；裂開始的一段時(shí)期；M M期：（有絲分裂期）期：（有絲分裂期）從細(xì)胞分裂開始到結(jié)束從細(xì)胞分裂開始到結(jié)束的一段時(shí)期。的一段時(shí)期。 u細(xì)胞分裂周期細(xì)胞分裂周期4 4個(gè)時(shí)相個(gè)時(shí)相DNADNA合成前期合成前期DNADNA合成期合成期DNADNA

3、合成后期合成后期有絲分裂期有絲分裂期 MphaseG01. Phases of Cell Cycle.52. Characteristics of Cell Cycle PhasesG G1 1期：期：n細(xì)胞周期的大部分時(shí)相處于細(xì)胞周期的大部分時(shí)相處于G G1 1期，動(dòng)物細(xì)期，動(dòng)物細(xì)胞一般為胞一般為6-126-12小時(shí)。該期主要的生化活動(dòng)小時(shí)。該期主要的生化活動(dòng)是是合成合成RNARNA和蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)。S S期：期：n此期一般持續(xù)此期一般持續(xù)6-86-8小時(shí)，其長短主要由基因小時(shí)，其長短主要由基因組的復(fù)雜度決定。該期主要的生化活動(dòng)是組的復(fù)雜度決定。該期主要的生化活動(dòng)是復(fù)制復(fù)制DNADNA。.6

4、G G2 2期：期：n該期主要的生化活動(dòng)是該期主要的生化活動(dòng)是合成一些與有絲分合成一些與有絲分裂有關(guān)的蛋白質(zhì)裂有關(guān)的蛋白質(zhì)。 M M期：期：n該期很短，一般持續(xù)該期很短，一般持續(xù)0.5-20.5-2小時(shí)。該期生小時(shí)。該期生化合成停止，化合成停止，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，一個(gè)母一個(gè)母細(xì)胞分裂成細(xì)胞分裂成2 2個(gè)子代細(xì)胞個(gè)子代細(xì)胞。.73. Checking Points of Cell Cycle真核細(xì)胞的分裂增殖必須經(jīng)過兩個(gè)關(guān)鍵的真核細(xì)胞的分裂增殖必須經(jīng)過兩個(gè)關(guān)鍵的調(diào)控點(diǎn)：即調(diào)控點(diǎn)：即DNADNA合成開始時(shí)的合成開始時(shí)的G G1 1SS期的轉(zhuǎn)換期的轉(zhuǎn)換和有絲分裂開始時(shí)的和有絲分裂開始

5、時(shí)的G G2 2MM期的轉(zhuǎn)換期的轉(zhuǎn)換。除此之外，細(xì)胞還有除此之外，細(xì)胞還有G G0 0GG1 1期的轉(zhuǎn)換期的轉(zhuǎn)換，以及，以及S S期期的檢查點(diǎn)。的檢查點(diǎn)。 .8.94. 4. 細(xì)胞周期的特點(diǎn)細(xì)胞周期的特點(diǎn): :單向性：只能沿G1、S、G2、M方向推進(jìn)。階段性：各期細(xì)胞形態(tài)和代謝特點(diǎn)有明顯差異，細(xì)胞可因某種原因在某時(shí)相停止下來，待生長條件適合后重新活躍到下一時(shí)相。檢查點(diǎn)：各時(shí)相交叉處存在檢查點(diǎn)，決定細(xì)胞下一步的增殖趨向。細(xì)胞微環(huán)境：細(xì)胞周期是否順利推進(jìn)與細(xì)胞外信號(hào)和條件等密切相關(guān)。.101.1.周期性細(xì)胞：周期性細(xì)胞：連續(xù)分裂的細(xì)胞連續(xù)分裂的細(xì)胞；始終處于增殖和；始終處于增殖和死亡的動(dòng)態(tài)平衡中（

6、穩(wěn)態(tài)更新），如表皮細(xì)胞、死亡的動(dòng)態(tài)平衡中（穩(wěn)態(tài)更新），如表皮細(xì)胞、骨髓細(xì)胞。骨髓細(xì)胞。2.G2.G0 0期細(xì)胞：期細(xì)胞：休眠細(xì)胞休眠細(xì)胞；暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，適當(dāng)；暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，適當(dāng)刺激可重新進(jìn)入細(xì)胞周期（條件更新）。如肝、刺激可重新進(jìn)入細(xì)胞周期（條件更新）。如肝、腎細(xì)胞。腎細(xì)胞。3.3.終端分化細(xì)胞：終端分化細(xì)胞：不分裂細(xì)胞不分裂細(xì)胞；不可逆的脫離細(xì)胞；不可逆的脫離細(xì)胞周期，喪失增值能力，但具有一定生理功能。如周期，喪失增值能力，但具有一定生理功能。如神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞。神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞。二、機(jī)體活細(xì)胞的分類二、機(jī)體活細(xì)胞的分類.11.12細(xì)胞周期蛋白/素(cyclin，CLN)細(xì)胞周期

7、素依賴激酶 (cyclin-dependent kinase，CDK)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑 （CDK inhibitory protein，CKI）第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞周期的元素及其相互作用細(xì)胞周期的元素及其相互作用 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的3類蛋白質(zhì):.131.1.周期蛋白依賴性蛋白激酶（周期蛋白依賴性蛋白激酶（CDK)-CDK)-CDK1-6,CDK1-6,是調(diào)節(jié)細(xì)胞周是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的主要蛋白質(zhì)，通過使其他蛋白質(zhì)磷酸化而驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期的主要蛋白質(zhì)，通過使其他蛋白質(zhì)磷酸化而驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期進(jìn)程期進(jìn)程, ,其活性受周期蛋白的正調(diào)控，受其活性受周期蛋白的正調(diào)控，受CKICKI的負(fù)調(diào)控。的負(fù)調(diào)控。2.2.周

8、期蛋白（周期蛋白（cyclin)-cyclin)-A, B, C, D, EA, B, C, D, E等，不同的周期蛋等，不同的周期蛋白與不同的白與不同的CDKCDK結(jié)合形成結(jié)合形成cyclin-CDKcyclin-CDK復(fù)合物，可調(diào)節(jié)細(xì)胞復(fù)合物，可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的不同階段。周期的不同階段。3.3.CDKCDK抑制蛋白（抑制蛋白（CKI)-CKI)-與與CDKCDK結(jié)合后可抑制結(jié)合后可抑制CDKCDK的活性，可的活性，可分為兩大家族：分為兩大家族：CIP/KIP(p21,p27,p57CIP/KIP(p21,p27,p57等等):):廣泛抑制多廣泛抑制多種種CDKCDK的活性。的活性。INK4I

9、NK4家族家族(P15,p16,p18,p19(P15,p16,p18,p19等等):):特異性特異性抑制作用。抑制作用。 .14CDK4/cyclin D - CDK2/cyclin E - CDK2/cyclin A - CDK1/Cyclin B .15.16.172001年，年，Leland Hartwell，Paul nurse和和 Tim hunt因成功揭因成功揭示細(xì)胞周期分子機(jī)制而共同獲得第示細(xì)胞周期分子機(jī)制而共同獲得第100屆諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)屆諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這標(biāo)志著細(xì)胞周期的研究已獲得全世界的認(rèn)同，為細(xì)胞周獎(jiǎng)。這標(biāo)志著細(xì)胞周期的研究已獲得全世界的認(rèn)同，為細(xì)胞周期與腫瘤

10、的研究奠定了基礎(chǔ)。期與腫瘤的研究奠定了基礎(chǔ)。.18 Cyclin (CLN)Cyclin (CLN)又稱周期素，是一組結(jié)構(gòu)又稱周期素，是一組結(jié)構(gòu)相似相似, ,并能結(jié)合和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白依賴并能結(jié)合和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白依賴激酶激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)(cyclin-dependent kinase, CDK)活活性的蛋白質(zhì)。性的蛋白質(zhì)。 1. Structure and Function of Cyclin.19n周期素都是周期素都是CDKCDK的調(diào)節(jié)亞基的調(diào)節(jié)亞基，分別在細(xì)胞周期，分別在細(xì)胞周期的不同時(shí)期積累，激活的不同時(shí)期積累，激活CDKCDK，使其具有

11、催化關(guān)，使其具有催化關(guān)鍵底物磷酸化的作用并調(diào)節(jié)底物活性。鍵底物磷酸化的作用并調(diào)節(jié)底物活性。n在高等真核細(xì)胞中，周期素至少分為在高等真核細(xì)胞中，周期素至少分為A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G等幾大類。等幾大類。.20 不同的周期蛋白（不同的周期蛋白（cyclin A,B,C,D,E, cyclin A,B,C,D,E, F,G,HF,G,H等）能與不同的等）能與不同的CDKCDK結(jié)合，可調(diào)節(jié)細(xì)結(jié)合，可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的不同階段。胞周期的不同階段。 G1G1 S G2 MS G2 M D-CDK4/6E-CDK2A-CDK2B-CDK1G1期運(yùn)行期運(yùn)行S期啟動(dòng)期啟動(dòng)G2期啟期啟動(dòng)

12、和進(jìn)行動(dòng)和進(jìn)行M期啟動(dòng)期啟動(dòng)和進(jìn)行和進(jìn)行.21G1SG2MprophasemetaphaseanaphasetelophaseCyclin DCDK4/6Cyclin BCDK1Cyclin ACDK2Cyclin ECDK2Cyclins/CDKs in the different phases of cell cycle.22The Expressional Levels of Cyclins during Cell Cycle.23CyclinsCyclins的時(shí)相性起伏的時(shí)相性起伏DEABCyclinCyclin的功能調(diào)控主要依靠其蛋白質(zhì)水平的的功能調(diào)控主要依靠其蛋白質(zhì)水平的細(xì)胞周期特

13、異性起伏。細(xì)胞周期特異性起伏。.24The Relationship of Cyclin Expressional Levels with DNA Replication.25100aa組成組成cyclin boxCyclin Combine催化亞基催化亞基 所有所有Cyclin蛋白分子上都有一段與蛋白分子上都有一段與CDK結(jié)合并使之激活結(jié)合并使之激活的保守區(qū)，稱為的保守區(qū)，稱為細(xì)胞周期素盒細(xì)胞周期素盒(Cyclin box)。 .26n 此外，周期蛋白還含有此外，周期蛋白還含有降解盒降解盒（destruction boxdestruction box）或）或PESTPEST序列（脯序列（脯-

14、 -谷谷- -絲絲- -蘇），蘇），可通過定時(shí)降解或快速轉(zhuǎn)換來可通過定時(shí)降解或快速轉(zhuǎn)換來調(diào)節(jié)周期素的水平。調(diào)節(jié)周期素的水平。.27周期素的家族成員周期素的家族成員.28Cyclins通過泛素通過泛素-蛋白酶體途徑降解蛋白酶體途徑降解 .292. Structure and Function of CDK CDKCDK是一組是一組絲氨酸絲氨酸/ /蘇氨酸蘇氨酸蛋白激酶，蛋白激酶，需與相應(yīng)的需與相應(yīng)的cyclincyclin結(jié)合才能顯示活性，結(jié)合才能顯示活性，故故CDKCDK稱為依賴稱為依賴cyclincyclin的蛋白激酶。的蛋白激酶。不同階段有相應(yīng)的不同階段有相應(yīng)的cyclin/CDKcycl

15、in/CDK。.30n人們對(duì)人們對(duì)CDKCDK的認(rèn)識(shí)，最初是通過研究培養(yǎng)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)，最初是通過研究培養(yǎng)細(xì)胞和酵母細(xì)胞而得到的。和酵母細(xì)胞而得到的。n目前已經(jīng)確定的目前已經(jīng)確定的CDKCDK有：裂殖酵母中有：裂殖酵母中CdC2CdC2；釀；釀酒酵母中的酒酵母中的CdC28CdC28、PHO85PHO85、KIN28KIN28以及人類細(xì)以及人類細(xì)胞中胞中CDKCDK1 110 10 。2.1 Types and Characters of CDK.31脊椎動(dòng)物的CDK CDK結(jié)合的相應(yīng)cyclin 作用的細(xì)胞周期 CDK1CDK2 CDK3CDK4CDK5CDK6CDK7 CyclinA,BCyc

16、linACyclinD1,D2,D3CyclinE CyclinD1,D2,D3P35*, CyclinD1,D2,D3CyclinD1CyclinH, P36*G2/M轉(zhuǎn)換； M早期S期；G2期G1期G1/S 轉(zhuǎn)換G1期G0/G1轉(zhuǎn)換、G1期神經(jīng)纖維的磷酸化、G1期G0/G1轉(zhuǎn)換活化CDK* P35，P36的結(jié)構(gòu)與細(xì)胞周期蛋白無相似性 .32nCDKCDK的分子量一般為的分子量一般為353540kD40kD，不同，不同CDKCDK的氨基的氨基酸組成有酸組成有40%40%以上的同源性以上的同源性。nCDKCDK催化亞基的活性中心約由催化亞基的活性中心約由300300個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基組成

17、，當(dāng)處于組成，當(dāng)處于單體或非磷酸化狀態(tài)時(shí)，單體或非磷酸化狀態(tài)時(shí)，CDKCDK沒沒有催化活性有催化活性。 .33Molecular Structure of CDK2.34n在在激活因素激活因素中，目前認(rèn)為中，目前認(rèn)為CDKCDK與與周期素的結(jié)合周期素的結(jié)合以及保守的以及保守的蘇氨酸殘基蘇氨酸殘基(Thr(Thr161161) )的磷酸化的磷酸化是較是較為重要的兩種調(diào)節(jié)因素；為重要的兩種調(diào)節(jié)因素；n而在而在抑制因素抑制因素中，中，CDKCDK的的N-N-端氨基酸殘基的端氨基酸殘基的抑抑制性磷酸化制性磷酸化(Thr(Thr1414和和TyrTyr1515) )以及以及抑制蛋白抑制蛋白(CKI)(C

18、KI)的結(jié)合的結(jié)合是主要的調(diào)節(jié)因素。是主要的調(diào)節(jié)因素。2.2 Regulation of CDK Activity.35.36 周期素的激活作用：周期素的激活作用：n周期素中的“周期素盒”結(jié)構(gòu)域直接和CDK結(jié)合，并與CDK的激活相關(guān)。n周期素的結(jié)合與激活作用主要通過周期素在細(xì)胞周期中的濃度波動(dòng)來調(diào)控。2.2.1 Activation of CDK.37CyclinA-CDK2 Complex with ATP Bound.38 磷酸化修飾的激活作用：磷酸化修飾的激活作用：nCDKCDK的激活還必須依賴于其保守的蘇氨酸殘的激活還必須依賴于其保守的蘇氨酸殘基的磷酸化，如在人基的磷酸化，如在人CDK

19、CDK1 1（p34p34cdc2cdc2）的）的ThrThr161161和和CDKCDK2 2的的ThrThr160160的磷酸化，就與這兩個(gè)的磷酸化，就與這兩個(gè)酶的激活相關(guān)。酶的激活相關(guān)。.39n催化CDK1和CDK2磷酸化的酶是CAK， 催化亞基為CDK7 CAK 調(diào)節(jié)亞基為周期素周期素H 組裝蛋白因子MAT1（MAT1 CDK-activating kinase assembly factor 1） .40Complex of CDK7 - CyclinH-MAT1 Cyclin HCDK7MAT1.41CAKCDK的激活機(jī)制的激活機(jī)制:CDK Thr 160/161磷酸化磷酸化 CD

20、K/Cyclin cell cycle.42nCDKCDK的激活和失活還與的激活和失活還與 Thr14 /Tyr15 Thr14 /Tyr15 的磷酸的磷酸化和去磷酸化有關(guān)。化和去磷酸化有關(guān)。nThr14/Tyr15Thr14/Tyr15的去磷酸化的去磷酸化導(dǎo)致導(dǎo)致CDKCDK的激活的激活, ,使其使其去磷酸化的去磷酸化的磷酸酶是磷酸酶是CDC25CDC25。 .43CDKCDK啟動(dòng)啟動(dòng)cell cycle:cell cycle:CDK激活激活Cyclin與與CDK結(jié)合結(jié)合CAK對(duì)對(duì)CDK Thr 160/161的磷酸化的磷酸化Cell cycleCDC25 對(duì)對(duì)CDKThr14/Tyr15去

21、磷酸化去磷酸化.44 磷磷酸化修飾的抑制作用：酸化修飾的抑制作用：n在人的在人的CDKCDK1 1和和CDKCDK2 2中，中，ThrThr1414和和TyrTyr1515殘基的磷酸殘基的磷酸化可抑制化可抑制CDKCDK的催化活性。的催化活性。n其原因在于上述殘基的側(cè)鏈位于該酶活性中心其原因在于上述殘基的側(cè)鏈位于該酶活性中心ATPATP結(jié)合部位的頂端。結(jié)合部位的頂端。2.2.2 Inhibition of CDK.45n催化催化ThrThr1414和和TyrTyr1515磷酸化的是兩種不同的蛋白激磷酸化的是兩種不同的蛋白激酶，使酶，使ThrThr1414磷酸化的為蛋白激酶磷酸化的為蛋白激酶My

22、t1Myt1 ，使，使TyrTyr1515磷酸化的是蛋白激酶磷酸化的是蛋白激酶Wee1/Mik1Wee1/Mik1 。n催化催化ThrThr1414和和TyrTyr1515脫磷酸化的是蛋白磷酸酶脫磷酸化的是蛋白磷酸酶CDC25CDC25。n因此，蛋白激酶因此，蛋白激酶Wee1Wee1和和Myt1Myt1及蛋白磷酸酶及蛋白磷酸酶CDC25CDC25的相對(duì)活性，決定的相對(duì)活性，決定CDKCDK1 1和和CDKCDK2 2的活性高低。的活性高低。.46Regulation of CDK ActivityCAK.47 抑制蛋白的作用：n抑制蛋白，即周期素依賴性蛋白激酶抑制子（CKI），大部分CKI都是

23、抑癌基因的編碼產(chǎn)物。n在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，目前已經(jīng)確定的CKI主要有： P15和P16、 P19、P21、P27、P53和PRb，可分別抑制各型CDK的活性。.48P16INK4A和P15INK4B：n是分別由抑癌基因INK4A/MTS1和INK4B/ MTS2編碼合成的蛋白質(zhì)，能專一性的與CDK4和CDK6結(jié)合，并阻止其與周期素的結(jié)合反應(yīng)，從而抑制其蛋白激酶活性，使細(xì)胞停留于G1期。.49 P16 CDK4 cyclinD1 一一 P cdk介導(dǎo)的磷酸化 Rb Rb P 一 G1 S DNA轉(zhuǎn)錄.50P21WAF1/CIP1：n是由抑癌基因WAF1/CIP1編碼合成的蛋白質(zhì)，幾乎能與所有的周期

24、素-CDK復(fù)合物結(jié)合，抑制其蛋白激酶活性，使細(xì)胞停留在G1期。.51P27KIP1：n是由抑癌基因KIP1編碼合成的蛋白質(zhì)，也能與幾乎所有的周期素-CDK復(fù)合物結(jié)合，抑制其蛋白激酶活性，使細(xì)胞停留于G1期。.52p27-cyclin-cdk complex.53P53：n由抑癌基因p53編碼合成的蛋白質(zhì)，是WAF1/CIP1基因（P21）的轉(zhuǎn)錄激活因子。n因此，P53的表達(dá)可促進(jìn)P21WAF1/CIP1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而抑制CDK的蛋白激酶活性。.54Function of P53：.55.56.57PRb：n是由Rb抑癌基因編碼合成的蛋白質(zhì)，有低磷酸化型和高磷酸型兩種型式。n低磷酸化型的PRb

25、可與轉(zhuǎn)錄因子E2F形成復(fù)合體，抑制其轉(zhuǎn)錄激活作用，阻止細(xì)胞分裂；而高磷酸化型的PRb則不能與E2F形成復(fù)合體。n催化PRb由低磷酸化型轉(zhuǎn)變?yōu)楦吡姿峄偷牡鞍准っ妇褪歉餍虲DK。.58RbRb在細(xì)胞周期內(nèi)的磷酸化在細(xì)胞周期內(nèi)的磷酸化 .59Cyclin D與CDK結(jié)合使Rb釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子E2F .60.61Figure. Regulation of Rb and E2F activities in late G1. Interaction of E2Fs with nonphosphorylated Rb protein initially inhibits E2F activity. Wh

26、en signaling from mitogens is sustained, the resulting initiate the phosphorylation of Rb, converting some E2F to the active form, which activate target genes whose products are essential for S phase.62Rb function is linked to other tumor suppressors.63小結(jié)小結(jié)RbRb的生理作用的生理作用: : RbRb基因是視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的致病基因，位于基因是

27、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的致病基因，位于13q1413q14。 RbRb蛋白蛋白p105p105 兩種形式：磷酸化兩種形式：磷酸化RbRb和非磷酸化和非磷酸化RbRb（活性形式）（活性形式） RbRb蛋白的蛋白的作用：作用：1.1. 非磷酸化非磷酸化RbRb與轉(zhuǎn)錄因子與轉(zhuǎn)錄因子E2FE2F結(jié)合，抑制其活性，使細(xì)胞停留結(jié)合，抑制其活性，使細(xì)胞停留在在G1G1期。期。E2FE2F 是很強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)許多參與是很強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)許多參與S S期的酶期的酶和蛋白質(zhì)如和蛋白質(zhì)如DNADNA聚合酶、胸苷激酶、二氫葉酸還原酶等的表聚合酶、胸苷激酶、二氫葉酸還原酶等的表達(dá)，增強(qiáng)達(dá)，增強(qiáng)DNADNA的復(fù)制，促進(jìn)

28、細(xì)胞通過的復(fù)制，促進(jìn)細(xì)胞通過G1/SG1/S控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)。2 2Rb Rb 磷酸化磷酸化 磷酸化的磷酸化的RbRb釋放釋放E2F E2F 促進(jìn)促進(jìn)DNADNA的合成的合成 細(xì)胞分裂增殖。細(xì)胞分裂增殖。.643. 3. 病毒癌蛋白（病毒癌蛋白（SV40 SV40 大大T T抗原，腺病毒抗原，腺病毒EIAEIA和人乳頭瘤病和人乳頭瘤病毒毒E7E7等）和等）和RbRb結(jié)合，釋放結(jié)合，釋放E2FE2F，從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂增，從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂增殖和轉(zhuǎn)化。殖和轉(zhuǎn)化。4. Rb4. Rb基因的突變失活（點(diǎn)突變，缺失或基因的突變失活（點(diǎn)突變，缺失或GCGC島的高甲基化島的高甲基化等）使之失去結(jié)合等）使之失

29、去結(jié)合E2FE2F和抑制細(xì)胞增殖的能力。和抑制細(xì)胞增殖的能力。5. 5. 生長因子如生長因子如EGFEGF、PDGFPDGF和癌基因和癌基因c-mycc-myc等都可促進(jìn)等都可促進(jìn)cyclinD1cyclinD1的表達(dá)和的表達(dá)和D1-CDK4/6D1-CDK4/6的形成，從而促進(jìn)細(xì)胞的的形成，從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂增殖。分裂增殖。6 6 CDKCDK抑制蛋白抑制蛋白P16P16是抑癌基因是抑癌基因 P16P16可競爭性地與可競爭性地與CDK4/6CDK4/6結(jié)合，抑制結(jié)合，抑制CDK4/6CDK4/6的活性，的活性，從而抑制細(xì)胞從從而抑制細(xì)胞從G1SG1S過渡，使細(xì)胞停留在過渡，使細(xì)胞停留在G1G

30、1期。期。.653.3. 細(xì)胞周期調(diào)控中各元素間的相互作用細(xì)胞周期調(diào)控中各元素間的相互作用 細(xì)胞周期的調(diào)控可分為外源和內(nèi)源性調(diào)控. 外源性調(diào)控主要是細(xì)胞因子以及其它外界刺激引起； 內(nèi)源性調(diào)控主要是通過CyclinCDKCKI的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控來實(shí)現(xiàn)。 .66u生長信號(hào)（生長信號(hào)（GF）：通過早期應(yīng)答基因傳遞到細(xì)通過早期應(yīng)答基因傳遞到細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制時(shí)胞周期調(diào)控機(jī)制時(shí), 首先是首先是cyclinD的表達(dá)增加的表達(dá)增加,與與CDK4/6形成復(fù)合物，使細(xì)胞周期運(yùn)行。形成復(fù)合物，使細(xì)胞周期運(yùn)行。u抑制信號(hào)（抑制信號(hào)（TGF-）：促進(jìn)促進(jìn)CKI表達(dá)增加表達(dá)增加, 抑制抑制CyclinD -CDK4/6復(fù)合物的功

31、能，使細(xì)胞阻滯復(fù)合物的功能，使細(xì)胞阻滯在在G1期。期。.67.68PRbE2FD-CDK 4/6E2F磷酸化磷酸化的的Rb EGF, PDGF, c-myc等等Cyclin-D病毒癌蛋白與病毒癌蛋白與RbRb結(jié)合結(jié)合參與參與S S期期DNADNA合成的合成的蛋白質(zhì)基因的表達(dá)蛋白質(zhì)基因的表達(dá)細(xì)胞的過度增殖細(xì)胞的過度增殖 和癌變和癌變Rb Rb 基因的突變基因的突變P16突變的突變的Rb蛋白蛋白.69.70 各種細(xì)胞周期蛋白隨特定細(xì)胞時(shí)相而出現(xiàn)。各種細(xì)胞周期蛋白隨特定細(xì)胞時(shí)相而出現(xiàn)。 G1G1早期，早期，cyclinDcyclinD表達(dá)表達(dá)并與并與CDK4CDK4或或CDK6CDK6結(jié)合，結(jié)合，成

32、為始動(dòng)細(xì)胞周期的啟動(dòng)子；成為始動(dòng)細(xì)胞周期的啟動(dòng)子； G1G1晚期、晚期、進(jìn)入進(jìn)入S S早期后早期后cyclinEcyclinE表達(dá)，并與表達(dá)，并與CDK2CDK2結(jié)合，推動(dòng)細(xì)胞進(jìn)入結(jié)合，推動(dòng)細(xì)胞進(jìn)入S S期；期； 進(jìn)入進(jìn)入S S期后，期后，cyclin Acyclin A表達(dá)表達(dá)，cyclin A cyclin A 和和CDK2CDK2相結(jié)合可以調(diào)節(jié)相結(jié)合可以調(diào)節(jié)S S期進(jìn)入期進(jìn)入G2G2期；期； S S晚期、晚期、G2G2早期，早期，cyclIin AcyclIin A、cyclin Bcyclin B表達(dá)，表達(dá)，并與并與cdc2cdc2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入M M期。期。.7

33、1 P53 P16 介導(dǎo) 抑制CDK4 p21 CDK4 cyclinD1 抑制CDK4 活化CDK4 P cdk介導(dǎo)的磷酸化 Rb Rb P E2F 無活性復(fù)合物 E2F啟動(dòng) DNA轉(zhuǎn)錄 G1 S DNA轉(zhuǎn)錄.72 CDKCDK活性狀態(tài)是以磷酸化形式存在的活性狀態(tài)是以磷酸化形式存在的。 CAKCAK可誘導(dǎo)可誘導(dǎo)CDKCDK磷酸化（磷酸化（ThrThr161161），而），而p27p27通通過與過與CDKCDK亞單位的結(jié)合亞單位的結(jié)合，使，使CAKCAK不能與不能與CDKCDK直接發(fā)直接發(fā)生作用。非活化的生作用。非活化的CDKCDK不能使不能使RbRb蛋白磷酸化，蛋白磷酸化，使使細(xì)胞停留在細(xì)胞

34、停留在G1G1期，對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行負(fù)調(diào)控。期，對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行負(fù)調(diào)控。 P27P27還可阻止還可阻止RbRb蛋白磷酸化蛋白磷酸化，其過度表達(dá)，其過度表達(dá)能抑制細(xì)胞進(jìn)入能抑制細(xì)胞進(jìn)入G1G1期。期。 .73小結(jié)小結(jié):n細(xì)胞周期由一系列瀑布式的細(xì)胞周期由一系列瀑布式的CDKsCDKs激活激活所驅(qū)動(dòng)所驅(qū)動(dòng)nCDKsCDKs的激活受控于的激活受控于四大機(jī)制四大機(jī)制 (cyclin, CAK, (cyclin, CAK, Weel/CDC25, CKIs)Weel/CDC25, CKIs)nCDKsCDKs激活執(zhí)行細(xì)胞周期的兩大生物學(xué)功能激活執(zhí)行細(xì)胞周期的兩大生物學(xué)功能: : 復(fù)復(fù)制和分裂制和分裂.74第三

35、節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤n 科學(xué)家在研究中逐漸發(fā)現(xiàn)，幾乎所有科學(xué)家在研究中逐漸發(fā)現(xiàn)，幾乎所有癌基因、癌基因、抑癌基因抑癌基因的生物學(xué)效應(yīng)，最終都會(huì)聚到的生物學(xué)效應(yīng)，最終都會(huì)聚到細(xì)胞周期細(xì)胞周期機(jī)機(jī)制上。制上。n 許多癌基因、腫瘤抑制基因許多癌基因、腫瘤抑制基因直接參與細(xì)胞周期直接參與細(xì)胞周期的調(diào)控的調(diào)控，或者本身就是細(xì)胞周期調(diào)控復(fù)合體的主要或者本身就是細(xì)胞周期調(diào)控復(fù)合體的主要成分成分。這些基因變異的結(jié)果，導(dǎo)致了細(xì)胞周期的失。這些基因變異的結(jié)果，導(dǎo)致了細(xì)胞周期的失控，直接誘發(fā)腫瘤?？?，直接誘發(fā)腫瘤。.75驅(qū)動(dòng)機(jī)制驅(qū)動(dòng)機(jī)制檢查機(jī)制檢查機(jī)制CKI-checkpointCDK4,

36、6 /cyclinDCDK2/cyclinECDK2/cyclinACDK1/cyclinBCyclin -CDK+細(xì)胞惡性增殖細(xì)胞惡性增殖驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)檢查機(jī)制失靈檢查機(jī)制失靈v腫瘤細(xì)胞惡性增殖的機(jī)制腫瘤細(xì)胞惡性增殖的機(jī)制.76v腫瘤細(xì)胞惡性增殖的機(jī)制腫瘤細(xì)胞惡性增殖的機(jī)制CyclinCyclin的過表達(dá)的過表達(dá)CDKCDK的增多的增多CKICKI表達(dá)不足和突變表達(dá)不足和突變檢查點(diǎn)功能障礙檢查點(diǎn)功能障礙細(xì)胞增殖過度與腫瘤細(xì)胞增殖過度與腫瘤G G1 1/S/S檢查點(diǎn)功能障礙（檢查點(diǎn)功能障礙（P P5353突變）突變）G G2 2/M/M檢查點(diǎn)功能障礙檢查點(diǎn)功能障礙惡惡性性增增殖殖.77一

37、、腫瘤細(xì)胞周期失控的分子基礎(chǔ)一、腫瘤細(xì)胞周期失控的分子基礎(chǔ) 1 1細(xì)胞周期蛋白異常細(xì)胞周期蛋白異常 G1cyclin基因突變、重排，使這些cyclin異常表達(dá)，從而使細(xì)胞通過G1期，進(jìn)入S期，細(xì)胞即自發(fā)增殖，出現(xiàn)轉(zhuǎn)化特征。許多人類腫瘤中，均發(fā)現(xiàn)有cyclin D1基因的擴(kuò)增。.78Cyclin D1Cyclin D1（原癌基因（原癌基因Bcl-1Bcl-1）過表達(dá)原因）過表達(dá)原因: :基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增（Cyclin D1過表達(dá)的主要機(jī)制）過表達(dá)的主要機(jī)制） 乳腺癌、胃癌、食道癌存在乳腺癌、胃癌、食道癌存在Cyclin D1基因擴(kuò)增過度?；驍U(kuò)增過度。染色體倒位染色體倒位（Chromosome

38、inversion）Cyclin D1基因倒位于甲狀旁腺啟動(dòng)子控制下基因倒位于甲狀旁腺啟動(dòng)子控制下 Cyclin D1蛋白合成蛋白合成 甲狀旁腺腺癌甲狀旁腺腺癌 染色體易位染色體易位（Chromosome translocation) Bcl-1 t(11:14) (q13:q32)易位易位 Cyclin D1受受Ig重重鏈基因增強(qiáng)子影響鏈基因增強(qiáng)子影響 Cyclin D1表達(dá)表達(dá).79.80B型肝炎病毒（hepatitis B virus, HVB）感染人體后成為導(dǎo)致肝癌的因素之一，有研究發(fā)現(xiàn)，HVB基因組整合入cyclinA基因的一個(gè)內(nèi)含子中，產(chǎn)生異常、過量表達(dá)的轉(zhuǎn)錄物。和正常的cycli

39、nA相比，它缺少N端的“destruction box”，逃脫了對(duì)它的降解，大量異常的cyclinA刺激細(xì)胞增殖。.81 2 2CDKCDK和和CKICKI基因的突變基因的突變 研究中發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞CDK的水平一般較高，而CKI基因常見純合性缺失突變，細(xì)胞內(nèi)缺少CKI，或CKI抑制CDK功能的喪失。 .82n CKI的缺失與突變的缺失與突變 可能.83 .84 3 3癌基因和抑癌基因突變癌基因和抑癌基因突變 不少癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Rb或P53基因發(fā)生了突變，使Rb失去了阻斷mRNA轉(zhuǎn)錄，P53失去了使細(xì)胞休止在G1后期的功能，造成細(xì)胞周期失控。 .85細(xì)胞周期素與原癌基因：細(xì)胞周期素與原癌基因：u與與G0G0G1G1期轉(zhuǎn)化有關(guān)的原癌基因期轉(zhuǎn)化有關(guān)的原癌基因有有mycmyc和和rasras，它們?cè)?，它們?cè)谵D(zhuǎn)化細(xì)胞中與轉(zhuǎn)化細(xì)胞中與cyclin Dcyclin D共同作用。共同作用。uE2FE2F刺激