山大醫(yī)學細胞生物學課件11細胞分裂與細胞周期

1、第四篇 細胞的基本生命活動山東大學醫(yī)學院細胞生物學研究所1個體發(fā)育過程中，細胞增殖與分化的結果第十一章 細胞分裂與細胞周期3細胞增殖(cell proliferation)的意義個體數(shù)量的增加；是多細胞生物繁殖的基礎；成體生物仍然需要細胞增殖；機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等。4基本事件：DNA復制 細胞分裂51.無絲分裂：低等生物細胞的增殖過程2.有絲分裂：形成有絲分裂器，遺傳物質均等地 分配到兩個子細胞中。見于體細胞中.3.減數(shù)分裂： 生殖細胞成熟過程的分裂方式。第一節(jié) 細胞分裂（cell division）6一、無絲分裂(amitosis)無絲分裂直接分裂特點：直接快速，核保持完整

2、，染色質不凝集，無有絲分裂器裝配表現(xiàn)：細胞生長DNA復制細胞核拉長核中部縊陷呈啞鈴形，核頸部有環(huán)狀微絲環(huán)繞（無絲分裂裝置）兩個子核形成胞質分裂兩個子細胞。子細胞中的遺傳物質可能變得不均等。 7無絲分裂Bacterial Reproduction8二、有絲分裂 (mitosis)有絲分裂間接分裂（indirect division）真核細胞的主要分裂方式，在分裂過程中既有紡錘體的形成，又能形成染色體，是能保證遺傳物質均等分配的分裂方式。由于這一時期的主要特征出現(xiàn)紡錘體，故稱為有絲分裂。通常包括核分裂和胞質分裂兩個過程。9根據(jù)細胞在有絲分裂過程中的形態(tài)學特征，可分為 細胞核 細胞質 胞質分裂分裂前

3、期分裂中期分裂后期分裂末期主要事件1011（一）分裂前期（prophase） 標志：染色質凝集成染色體分裂極的確定核仁消失，核膜解體紡錘體形成12(1)染色質凝集成染色體 組蛋白發(fā)生磷酸化，促進染色質凝集。 染色質 核小體串 染色質絲 染色體。13（2）分裂極確定中心體：中心粒+無定形基質星體：中心體+星體微管星體向細胞兩極移動確定分裂方向標志紡錘體裝配開始14中心體的復制周期和微管組織中心前期,兩個中心體向兩極移動 15（3）核仁消失和核膜解體 發(fā)生在前期末，是前期結束的標志。 核纖層蛋白磷酸化核纖層解聚核膜破裂以小泡形式分散在胞質中。 核仁隨染色質的凝集組裝到染色體中而消失。核膜的崩解與再

4、組裝機制16（4）紡錘體的形成（spindle）a. 紡錘體有絲分裂前期末出現(xiàn)，由星體微管（aster microtubule）、動粒微管（kinetochore microtubule）和重疊微管 （overlap microtubule）縱向排列構成。臨時性細胞器。 功能:將遺傳物質均等分配到兩個子細胞。重疊微管 /極間微管 （polar microtubule）17紡錘體微管由間期動態(tài)平衡中的微管重新裝配形成中心體的復制和微管組織中心微管依賴性馬達蛋白的作用染色體的作用b. 紡錘體的組裝18微管依賴性馬達蛋白的作用驅動蛋白（kinesin）（大部分）向微管正極端運動重疊微管之間反向相對滑

5、動的動力；動力蛋白（dynein）向微管負極端運動使微管負極端聚集而形成紡錘體兩極、重疊微管之間的聚集力。M-Cdk參與馬達蛋白的作用。19c.星體（aster）細胞分裂前期微管以中心體（centrosome）為核心組裝并向四周輻射，中心體與此種微管合稱為星體。20（二）分裂中期(metaphase)1.染色體達到最大程度的凝集。 標志：染色體整齊排列在細胞赤道板（metaphase plate）上染色體列隊21中期赤道板的形成過程222. 主要事件：紡錘體(spindle)捕獲染色體動粒；標志：染色體劇烈地活動、旋轉、振蕩、徘徊于兩極之間，并被紡錘體“捕獲”（此過程隨機發(fā)生）。23中期赤道板

6、的形成過程中期赤道板形成的力243.有絲分裂器(mitotic apparatus) ： 中期分裂細胞中，染色體、紡錘體與兩極星體合稱有絲分裂器。25（三）分裂后期(anaphase)標志：著絲粒斷裂，姐妹染色單體幾乎同時分開并分別向細胞兩極移動；分為后期A和后期B；12m/min。26 27后期A（anaphase A）與后期B（anaphase B）后期A：指染色體向兩極移動的過程。 染色體動粒處動力蛋白與微管解聚的作用而縮短。后期B：指兩極間距離拉大的過程。 極間微管延長:驅動蛋白提供動力; 星體微管去組裝:星體微管正極的馬達蛋白牽引.28微管動力蛋白在后期染色體分離中的作用29（四）分

7、裂末期(telophase)標志 兩子細胞形成（包括染色體解聚、紡錘 體消失、核膜重建和核仁出現(xiàn)） 胞質分裂30子細胞形成過程： 染色體解旋形成染色質(H1去磷酸化）； Golgi體和ER等細胞器重新形成并生長；重新形成新的核膜，核孔重新組裝。 核纖層去磷酸化，重新形成核纖層； 核仁重新出現(xiàn)，rRNA合成恢復。3132胞質分裂(cytokinesis)開始于細胞分裂后期，將細胞膜、細胞骨架、細胞器以及可溶性蛋白質等分配給兩個子細胞的過程。紡錘體解體;收縮環(huán)*形成并縊縮使胞質分裂形成兩個子細胞33分裂溝的形成 胞質分裂開始時，赤道板周圍細胞表面下陷，形成環(huán)形皺褶，此結構稱為分裂溝(cleavag

8、e furrow)。34收縮環(huán)（contractile ring)的形成收縮環(huán)：為胞質分裂過程中的一種動態(tài)結構，胞質分裂開始時，大量肌動蛋白和肌球蛋白等成分在赤道面質膜下方組裝成微絲束并環(huán)繞細胞，由其不斷收縮完成細胞膜融合，最終形成兩個子細胞。 收縮環(huán)的位置由紡錘體決定。35收縮環(huán)與胞質分裂36核分裂與胞質分裂的關系： a. 胞質分裂發(fā)生的時間部位與紡錘體的作用 密切相關； b. 核分裂及胞質分裂：與細胞骨架密切相關； c. 與蛋白質的磷酸化、去磷酸化密切相關：37植物細胞的分裂過程(百合細胞)38動物細胞的分裂過程39三、減數(shù)分裂主要特征：染色體組數(shù)目減半 發(fā)生遺傳重組意義：生殖細胞進行的產

9、生配子的分裂過程40meiosis41（一）第一次減數(shù)分裂（Meiosis I）兩個特點同源染色體分開，分別進入兩個子細胞。同源染色體分開之前通常要發(fā)生交換、重組。在染色體組中，同源染色體的分離是隨機的，同源染色體組重新自由組合。421.前期I（The Stages of meiosis I）完成同源染色體的配對，在此過程中要發(fā)生配對同源染色體間的分子重組該期細分為細線期、偶線期、粗線期、 雙線期、終變期。43（1）細線期(leptotene tage) 又稱凝集期(condensation stage)染色體已加倍，并凝縮成細線狀，但 看不到染色體的雙重性。44（2）偶線期(zygotene

10、 stage) 又稱配對期(Pairing stage)同源染色體的聯(lián)會(synapsis) 聯(lián)會復合體(synatonemal complex)二價體（bivalent) 四分體(tetrad)Z-DNA合成同源染色體配對（聯(lián)會）45 側生組分：2040nm聯(lián)會復合體 中央組分 L-C纖維細絲 100nm46聯(lián)會與聯(lián)會復合體功能：(1)SC作為聯(lián)會時二價體的軸心；(2)SC參與同源染色體聯(lián)會和交換，為染色體重組提供了結構基礎。47（3）粗線期(pachytene stage) 又稱重組期(recomination stage)同源染色體之間發(fā)生DNA片段的交換，產生重組的基因組合。持續(xù)時間長

11、。合成特定組蛋白、P-DNA重組小結（Recombination noduble)48重組小結(recombination nodules)是同源染色體配對聯(lián)會復合體中的球形、橢圓型或棒狀的結節(jié)，直徑為90nm?？煞植级鄠€。是一種含有多種酶的重組機器，橫跨100nm的SC寬度，將來自父本、母本的單體DNA的局部區(qū)域結合在一起，通過它發(fā)生活躍的重組過程。49（4）雙線期(diplotene stage) 又稱合成期(synthesis stage) 同源染色體分開，明顯可見四分體； 出現(xiàn)交叉 交叉端化50染色體重組-交換與交叉在同源染色體聯(lián)會期間，同源染色體要發(fā)生 斷裂和重接，在此過程中發(fā)生同源

12、染色體間 的交換，在顯微鏡下可見到交叉（chiasma）交叉(crossover)是交換的結果。51同源染色體間的交換重組52（5）終變期(diakinesis) 又稱再凝集期(recondensation stage) 染色體變成緊密凝集狀態(tài)；大多數(shù)核仁消失,持續(xù)交叉端化, 姐妹 染色體由著絲粒連接在一起。532. 中期I核被膜的破裂是前期向中期轉化的標志。紡錘體侵入核區(qū),分散于核中的四分體開始向細胞中部移動。與有絲分裂不同的是,四分體上有兩個著絲點, 一側紡錘體只和同側的著絲點相連。最后染色體排列在赤道板上。543.后期I同源染色體分開，發(fā)生數(shù)量的減半；每極含有兩套染色體；不同的同源染色體

13、隨機、獨立的移向兩極。父方、母方來源的染色體發(fā)生隨機組合,有利于減數(shù)分裂產物的基因組變異。55染色體組的重組合564.末期I在自然界中,末期的類型有二：沒有明顯可見的染色體去凝集完全逆轉到間期核的狀態(tài)57（二）間期大多數(shù)種類, 間期是在第一次及第二次減數(shù)分裂期之間的短暫停頓,在所知的生物中,未見有DNA的合成。58（三）第二次減數(shù)分裂（Meiosis II） 分為前期II、中期II、后期II、末期II，最后形成4個單倍體細胞59減數(shù)分裂I和減數(shù)分裂II60減數(shù)分裂與有絲分裂的比較6162減數(shù)分裂的生物學意義保證了染色體數(shù)目在世代交替中的恒定, 先減半成1n, 形成合子時, 又成為2n;染色體間

14、分離時的重組,提供了遺傳的多樣性;同源染色體配對時交換重組,提高了基因內、基因間重組的頻率,加快了進化的速度。 【在減數(shù)分裂過程中發(fā)生了兩種方式的遺傳重組同源染色體的部分交換（基因重組）染色體分離時的自由組合（染色體組重組）】。63第二節(jié) 細胞周期及其調控（cell cycle）一、細胞周期的基本概念細胞周期（cell cycle）一個細胞經(jīng)過一系列生化事件而復制它的組分，然后一分為二，這種周期性的復制和分裂過程稱為細胞周期。所需的時間稱為細胞周期時間（ TC ）。關鍵事件： 復制S期, DNA復制 分裂M期,染色單體分開細胞周期 分裂間期：細胞生長階段（、） 分裂期：核、質分裂（） TC T

15、G1 + TS + TG2 + TM前期中期后期末期G1（DNA合成前期）分裂期G2（DNA合成后期） S（DNA合成期）間期TC長短主要取決于G1期時間限制點（restriction point，R點）： 調節(jié)細胞增殖周期開和關的“閥門”。 它接受多種環(huán)境信號的調節(jié)，控制著細胞 周期的進程，是細胞增殖與否的轉折點。細胞類群：繼續(xù)增殖細胞：在細胞周期中連續(xù)分裂的細胞。靜止期細胞（G0期細胞）：一般情況下不增殖，受到一定刺激后，可重新進入細胞周期，恢復增殖能力。終末分化細胞：某些細胞分化程度很高，完全失去 增殖能力。二、細胞周期各時相的動態(tài) 與生物大分子的合成G1期S期G2期M期（一）G1期 （

16、DNA合成前期） 細胞生長和DNA合成準備期，合成大量RNA和蛋白質G1早期細胞生長大分子物質的合成和細胞器的裝配G1期限制點G0期細胞（R點）G1晚期為S期DNA合成作準備DNA復制所需酶、因子、底物細胞周期蛋白、觸發(fā)蛋白、鈣調蛋白等組蛋白、非組蛋白、相關蛋白激酶的磷酸化（二）S期 （DNA復制期）DNA合成的啟動DNA復制主要事件在復制單位內同時進行，由數(shù)個至上百個復制起始點組成蛋白質合成活躍合成與DNA復制相關的酶：如：胸苷激酶、胸苷酸合成酶、DNA聚合酶等合成周期蛋白等組蛋白與染色體合成關聯(lián)、同步中心粒復制DNA復制與組蛋白合成同步S期的復制（黑色銀顆粒）72中心體的復制周期和微管組織

17、中心前期兩個中心體向兩極移動 （三）G2期（有絲分裂準備期）成熟促進因子（MPFmaturation promoting factor）由Cyclin B與CDK1組成凝集素等微管蛋白的合成中心體生長、分離（四）M期（有絲分裂期） 染色體等分到兩個子細胞中去的過程細胞周期調控系統(tǒng)的主要作用在適當時候激活細胞周期各個時相的相關酶和蛋白,然后自身失活(正調控)確保每一時相事件的全部完成(負調控) 對外界環(huán)境因子起反應（如多細胞生物對增殖信號的反應）三、細胞周期的調控Prize citation: for their discoveries of key regulators of the cell

18、 cycle The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001 Leland Hartwell, born 1939.Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA, USA. 發(fā)現(xiàn)了一類細胞周期調控基因；引入了“檢測點（checkpoint）”概念，Paul Nurse, born 1949.Imperial Cancer Research Fund, Lincolns Inn Fields, London, UK. 首次鑒定、克隆出細胞周期的關鍵調控子之CDK分子。他還發(fā)現(xiàn)CDK在進化中高度

19、保守，它可使其他蛋白質磷酸化，從而調控細胞周期。Tim Hunt, born 1943.Imperial Cancer Research Fund, Clare Hall Laboratories, South Mimms, UK. 第一個發(fā)現(xiàn)了周期素(cyclin)，這是一類蛋白質，是CDK的調控分子。細胞分裂周期基因（cdc gene）： 其產物可以調節(jié)細胞周期的進程或者是基因本身的表達依賴于細胞周期。Cdc28芽殖酵母細胞Cdc2裂殖酵母細胞（一）細胞周期調控系統(tǒng)的組成細胞周期蛋白與細胞周期蛋白依賴性激酶（細胞周期調控系統(tǒng)的核心 ）Cdk活性抑制因子促進Cdk調節(jié)因子降解的酶復合物1.細

20、胞周期蛋白（cyclin） 在真核細胞分裂周期中，其濃度有規(guī)律地升高和降低的蛋白，它可以激活周期蛋白依賴性激酶（CDK）的活性，調控細胞周期的進程。特點細胞周期中含量周期性變化結合并調控Cdk活性周期性變化調節(jié)亞單位存在周期蛋白框（cyclin box）家族成員：高等真核細胞為AH, T不同成員表達時間不同，執(zhí)行功能不同Cyclins的種類及表達時相Cyclin+Cdk=細胞周期引擎細胞周期蛋白可分為三（四）類：結構特點：存在約100個aa組成的與Cdk結合的周期蛋白框2.細胞周期蛋白依賴性激酶 （cyclin-dependent kinase, Cdk）（1）特點:含有Cdk激酶結構域，通過

21、與 細胞周期蛋白結合并被激活 Cyclin 水平升高和降低是Cdk活性主要決定因素是細胞周期調控的催化亞單位作用于細胞周期事件的靶蛋白磷酸化而產生相應的生理效應，促進細胞周期的不斷運行自身可被磷酸化，多為絲/蘇氨酸磷酸化激酶成員：Cdk18（9？）Cyclin-Cdk復合物的多樣性 G1 S G2/M Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Budding Yeas CLN1,2,3-CDC28 CLB5,(3,4)-CDC28 CLB1,2(3,4)-CDC28 Fission Yeast CIG1-CDC2 CIG2-CDC2 CIG13-CDC2 Higher

22、Eukaryotes CyclinD1,2,3-CDK4/6 CyclinA-CDK2 CyclinB-CDC2 CyclinE1,2-CDK2 （CDK1）G1 SubstratesS SubstratesG2/M SubstratesGrowth and MorphogenesisDNA ReplicationMitosisCyclin-CdK Complexes at Different Stages of the CycleModified from Figure 17-3, from: Molecular Cell Biology by Lodish etal. 2000（2）CDK

23、的活性調節(jié)Cdk活性促進因子 Cyclin ：CDK的激酶活性需要結合cyclin并經(jīng)磷酸化作用才能被激活。Cdk 活化激酶（Cdk activating kinase, CAK）起重要的催化作用由Cyclin H、Cdk7和P36組成（脊椎動物）CAK通過磷酸化作用， 活化絕大多數(shù)Cdk激酶， 在多個細胞周期時相的 轉換與前進中發(fā)揮調控 作用.在整個細胞周期中維持 恒定的高水平。CDK的活化機理注：weel絲氨酸/蘇氨酸激酶Cdk1Cdk1CDK的活化機理通過磷酸化和蛋白降解調節(jié)Cdc253. CDK激酶抑制物（CdK inhibitor,CKI）p294Cdk活性抑制因子對CDK激酶起負性

24、調控作用的蛋白質直接結合CDK或cyclin-CDK復合物作用：抑制CDK激酶活性，延遲或阻斷細胞周期 運行，將細胞阻止在不同的檢測點，主要作用于 G1和S期 在DNA受損后，細胞將停留于G1 Checkpoint ， 待DNA修復或者凋亡哺乳動物中，包括：CIP/KIP家族: p21、p27、p57 Cdk2/4INK4家族: p16、p15、p18、p19 Cdk4/6P27對CDK的抑制作用4. 促進cyclin和CKI降解的酶復合物細胞周期各個時相的過渡需要細胞周期蛋白和其他蛋白質的降解泛素化途徑能降解Cyclin、CKI等天然蛋白質，是細胞周期調控的基礎。對細胞周期調控的泛素化途徑

25、依賴SCF和APC/C的泛素化途徑。SCF和APC/C都是泛素連接酶E3，它們分別在細胞周期不同的時期被激活，而實現(xiàn)對細胞周期的不同時期的調節(jié)作用。E1（ubiquitin-activating enzyme，泛素激活酶）E2（ubiquitin-conjugating enzyme，泛素結合酶E3（ubiquitin-ligase，泛素連接酶）泛素-依賴性的蛋白質水解E1E2E326S proteosome底物eNH2ATP泛素The control of Anaphase: SCF and APC activities during the cell cycleCohesin細胞周期中SC

26、F與APC的活性: SCF和APC是多亞基復合體，它們將底物蛋白泛素化，致使底物由蛋白酶體降解。SCF (SKP1, CUL1, Fox-蛋白) 泛素 E3 連接酶復合物識別并泛素化CKI及某些cyclinSCF主要在間期有活性，從G1期一直延續(xù)到S期末。SKP1FBSKP2 (F-box 蛋白)LRRCUL1ROC1底物結合E2SKP2:底物結合特異性蛋白APC(Anaphase- promoting complex) 有絲分裂后期促進復合物，是促進Cdk失活的主要機制識別并泛素化cyclinAPC的活性存在于M期的中期到G1向S期過渡的這段時間。APC有兩種(1113個亞單位)， 它們的區(qū)

27、別在于激活時分別含Cdc20或Cdh1亞基，亞基改變APC識別的底物。有絲分裂中，APCCdc20比APCCdh1早激活。 G1期中cyclin-Cdk復合物的作用S期中cyclin-Cdk復合物的作用G2/M期轉換中cyclin-Cdk復合物的作用M期中cyclin-Cdk復合物的作用5. Cyclin-Cdk的調控作用（1） G1期中cyclin-Cdk復合物的作用激活物： CyclinD-CDK4：R點之前 CyclinD-CDK6：R點檢測 CyclinE-CDK2：啟動S期 抑制活性：SCF識別并泛素化CKI及某些cyclin， 從G1期一直延續(xù)到S期末。（2）S期中cyclin-C

28、dk復合物的作用CyclinA-Cdk2（SCdK）：該蛋白復合體控制DNA準確復制通過控制DNA復制的啟動以防止重復復制。細胞融合實驗S期起始調控的分子機理S期的DNA復制真核細胞復制起始點上結合有起始識別復合體（Origin recognition complex, ORC）。調節(jié)因子Cdc6結合在ORC上，在ATP供能下，促進Mcm復合體和其他一些蛋白結合到ORC上，形成 預復制復合體（pre-replicative complex, pre-RC）； Mcm：微小染色體維持蛋白，6個亞單位構成,具DNA解旋酶（helicase）活性。S-CDK觸發(fā)pre-RC的啟動，同時將Cdc6磷酸

29、化，使其脫離ORC，被SCF參與的泛素化途徑降解。預復制復合體（pre-replicative complex，pre-RC）包括：起始識別復合體（Origin recognition complex, ORC）CDC6 Mcm蛋白S期DNA復制準確性的保證S-CDK將Cdc6磷酸化，使其脫離ORC，被SCF參與的泛素化途徑降解，pre-RC去組裝。S-CDK還可以將某些Mcm磷酸化，使其被輸出細胞核，不再與ORC結合，保證了DNA僅復制一次。Mcm“DNA復制執(zhí)照因子” ，經(jīng)G1進入S期，隨DNA的復制在核內減弱并消失；G2期細胞核不再含有“執(zhí)照”，故DNA復制不能再起始。S-CDK在G2早

30、期保持高水平，阻止Cdc6和Mcm在起始點重組裝；M-CDK磷酸化Cdc6和Mcm。顯微注射實驗：孕酮誘導卵母細胞成熟；成熟卵細胞質 中 M-Cdk（MPF）是卵母細胞成熟的因子（3） G2/M期中cyclin-Cdk復合物的作用激活物： CyclinB-CDK1（cdc2）：G2晚期形成M-Cdk（有絲分裂促進因子，成熟促進因子, Maturation-Promoting Factor, MPF ）M期的進入細胞融合技術顯示PCC早熟染色體凝集超前凝集染色體（premature condensed chromosome, PCC） 由于M期的MPF活性最高，用M期細胞和間期細胞進行融合，可以

31、使間期細胞出現(xiàn)類似于有絲分裂期的變化：染色質凝集、核膜破裂及核仁消失等，將這種經(jīng)過誘導、在間期細胞中形成的染色體稱為超前凝集染色體。M-Cdk周期性變化M期cyclinB的積累及激活CdK的激酶活性M-Cdk周期性變化： cyclinB： G2期開始合成M中期達高峰后期驟 然下降APC泛素化途徑被降解。 MPF活性： G2晚期活性升高M中期達高峰后期 驟然下降。 激活機制： M-Cdk：使多種底物蛋白磷酸化 組成： M-CdkCyclinB-Cdk1 調節(jié)亞單位細胞周期蛋白B（cyclin B，p56） 具有激活p34cdc2 激酶和選擇激酶底物的功能 催化亞單位細胞周期蛋白依賴性激酶 1 (

32、 Cdk1，p34cdc2 ） 具有Ser/Thr激酶活性功能：啟動細胞從G2期進入M期的相關事件M-Cdk激活機制有絲分裂事件的觸發(fā)早期事件包括：紡錘體裝配染色質凝集核膜崩解核仁消失動粒微管與染色體動粒連接胞質骨架重排細胞器（ER、Golgi complex等）的再組裝（4）M期中cyclin-Cdk復合物的作用113染色質的凝集 在間期DNA復制完成后，黏著蛋白(cohesin)復合物介導兩條染色單體聚集在一起。四亞基蛋白質復合體. Scc1,Scc3,Smc1,Smc3114黏著蛋白的作用：對抗來自紡錘體兩極微管引起的張力，使細胞將兩條經(jīng)復制過程生成的一致的染色體識別為姐妹染色單體；伴隨

33、其解離，使姐妹染色單體準確分離分配到兩個子代細胞中去。 The structure of Cohesin and condensin115凝集素 （Condensin）與M-Cdk磷酸化有關 進入有絲分裂前期開始，部分由于凝集素（Condensin）的磷酸化作用而致染色體凝集。 黏著蛋白逐漸向著絲粒區(qū)集中。 晚期事件：APC在后期染色體分離中的作用117 有絲分裂后期促進復合體（APC） M-Cdk失活 分離酶抑制蛋白securin降解 分離酶(separase)活化 黏著蛋白亞基降解 姐妹染色單體分離有絲分裂后期促進復合體 M期的退出 MPF失活，CyclinB被降解相應蛋白的去磷酸化，導致

34、紡錘體去裝配染色體去凝集核膜、核仁重建胞質骨架重建M-Cdk周期性變化（二）細胞周期檢測點（cell cycle checkpoint）在長期的進化過程中，細胞發(fā)展出了一套保證細胞周期中DNA復制和染色體分配質量的檢查機制，通常稱為細胞周期檢測點 (checkpoint)。這是一類負反饋調節(jié)機制。S Checkpoint（Check for DNA replication）1.未復制DNA檢測點 DNA復制是否完成？在G2期之前介導因子：ATR激酶（感受蛋白）， Chk1激酶作用方式：局部單鏈DNA 依賴ATR的應答 Chk1-Cdc25- （Ser216/287） Cdc25失活 Cycli

35、nB-CDK1不能去磷酸化，暫時失活 DNA復制 PP2.紡錘體組裝檢測點動粒是否正確連接到紡錘體上？阻滯后期啟動限制中期后期轉換進程的調控系統(tǒng)介導因子：Mad2（感受蛋白）作用方式：Mad2 +Cdc20 APC-Cdc20 分離酶抑制蛋白securin不能被降解 姐妹染色單體不能分離3.染色體分離檢測點 子代染色體是否正確分離，并移向細胞兩極？在M期的后期向末期轉換之前介導因子： 有絲分裂退出系統(tǒng)（MEN） （GTPase Tem1,(GEF)Ltel,Bub2和Bfal） Cdc14磷酸酶作用方式：（正常狀態(tài)下）有絲分裂退出系統(tǒng) Cdc14- 活化Cdh1的去磷酸化cyclinB被泛素化

36、降解 末期P釀酒酵母細胞磷酸酶Cdc14的激活4.DNA損傷檢測點DNA是否有損傷？在G1，S， G2期介導因子：ATM/ATR（感受蛋白，激酶）， Chk1/2（效應激酶），P53DNA損傷時，ATR被招募到損傷位點作用方式DNA損傷與檢查G1G2（三）細胞周期的胞外調控因素溫度、pH、營養(yǎng)、藥物、感染、射線生長因子通過與細胞膜上特異受體結合，調節(jié)細胞周期的多肽類物質。 PDGF、EGF、IL、TGF、FGF 、NGF 激素:蛋白類激素: R在細胞膜上 固醇類激素: R在細胞質中信號傳導系統(tǒng)有絲分裂原: 主要作用于G1期而調控細胞分裂速度1.生長因子能夠克服細胞增殖限制的刺激信號分子大多是生

37、長因子 血小板衍生生長因子 (platelet-derived growth factor, PDGF ） 表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF) 白介素（interleukin,IL） 轉化生長因子（transforming growth factor,TGF）等。 生長因子的多樣性 沒有種屬特異性，但有很強的組織特異性 特點：（1）不同種類的細胞具有不同的生長因子受體 （GFR），而每種細胞又可具有幾種不同的GFR， 接受不同生長因子的順序性調節(jié)； （2）不同生長因子對細胞增殖的調節(jié)方式不同。 生長因子的協(xié)同性正常細胞的增殖需要多種生長因子共同調節(jié), 促進增

38、殖。 啟動因子、推進因子生長因子對細胞增殖的促進效應Growth Factor Stimulation 2.抑素(chalone)（1）抑素：是一種細胞自身分泌的糖蛋白，對細胞周期進程有抑制作用。其參與調節(jié)的 途徑與生長因子類似。（2） 特性 對細胞周期的作用是無毒可逆的，具有很強的細胞系特異性； 種類隨細胞類型的不同而有所變化（3）調節(jié)途徑：類似生長因子。 抑素與膜受體結合引起信號轉換并傳遞影響細胞周期相關蛋白表達。 作用于兩個調控點：G1 S S M3.cAMP和cGMPcAMP負調控細胞分裂cGMP促進細胞分裂中組蛋白及DNA的合成4. SR蛋白及SR蛋白特異的激酶（SRPK1） 通過R

39、NA剪接調控細胞周期RNA剪接因子SR蛋白的磷酸化或去磷酸化SRPK1專一性作用于SR蛋白（1）SR蛋白：含大量S-R（絲-精）二肽重復序列作用：核斑的組裝與去組裝。通過磷酸化與去磷酸化調節(jié)RNA剪接。N端有RNA結合域，與前體RNA結合,識別、選擇剪接位點，起始剪接。周期性變化： 間期合成磷酸化并聚集（組裝）成核斑啟動剪接去磷酸化M期核斑消失（剪接完畢）。（2）SR蛋白激酶(SRPK1,SR protein-specific kinase): 專一作用于SR蛋白的激酶，呈周期性變化，可促進SR蛋白磷酸化。四、癌基因和抑癌基因 在細胞周期調控中的作用（一）癌基因家族原癌基因 (proto-on

40、cogene,c-onc): 其所編碼的蛋白質為細胞存活、增殖、分化及信號轉導等正常生命活動所必需，在進化上高度保守。 結構與V-onc相似的DNA同源序列V-oncogenecellular oncogene(C-onc) proto-oncogene癌基因(oncogene)：原癌基因活化則變?yōu)榘┗颉?如: Src、Myc、Fos、Ras、Jun 表達產物：生長因子：如sis，生長因子受體：如c-fms、V-erbB，蛋白激酶及其它信號轉導組分：如src、ras、raf細胞周期蛋白：如bcl-1，細胞凋亡調控因子：如bcl-2，轉錄因子：如myc、fos、jun。（二）抑癌基因 正常細胞

41、所具有的起負調控作用的一類基因，主要是抑制細胞增殖，促進細胞分化和抑制細胞遷移。抑癌基因的產物：轉錄調節(jié)因子：如Rb、p53，周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI）： 如p15、 p16、p21，信號通路的抑制因子： 如ras GTP酶活化蛋白(NF-1),磷脂酶（PTEN）； DNA修復因子：如BRCA1、BRCA2，（1）Rb基因 Rb基因即遺傳性視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma)基因，是第一個被發(fā)現(xiàn)的抑癌基因。位于染色體13q14 ,基因產物p105Rb, 分布在核中。 作用：與轉錄因子E2F結合，通過磷酸化和去磷酸化，活化或抑制E2F活性，調節(jié)G1/S期。Retinoblas

42、toma 作用機理：Rb蛋白含有鋅指結構，可插入DNA大溝中發(fā)揮作用。在G0和G1期，p105Rb以去磷酸化狀態(tài)存在，與E2F結合，阻斷S期所需蛋白的轉錄。當p105Rb磷酸化，釋放E2F，基因轉錄，細胞進入S期.Rb bind with E2F transcription factorEg: 抑癌基因的失活與腫瘤發(fā)生結構：N 端酸性轉錄激活區(qū) ：180位aa，含磷酸化位點?？杉せ钷D錄, 介導蛋白間相互作用。這一區(qū)域還可以與MDM2蛋白-p53的負調控因子結合。序列特異性結合區(qū) ( 核 心區(qū) )：102290位aa，保守、重要，含有特異性結合 DNA 的功能寡聚區(qū) ：介導 p53 蛋白自身聚合

43、形 成四聚體。 羧基端 ：可與 DNA 非特異性結合 , 參與核心區(qū)與 DNA 結合的錯構調節(jié)。（2）P53基因P53蛋白的作用：野生型p53蛋白有強的抑癌作用。當DNA損傷時， p53蛋白水平升高 , p53蛋白與DNA相應部位結合（起轉錄因子作用），激活一系列下游靶基因包括 P21 、 GADD45 、 MDM2 、 BAX 、 IGF-BP3 和 PIG3 等的轉錄 , 誘導細胞周期停止于G1 期、細胞凋亡和細胞分化 , 保護基因組的 完整性以及抑制腫瘤細胞的生長等。p53 gene五、卵母細胞減數(shù)分裂及其調控非洲蟾蜍卵母細胞成熟與激活成熟激活G2卵母細胞減數(shù)分裂1期減數(shù)分裂間期停留在減數(shù)分裂中期的卵受精卵第一次有絲分裂MPF是有絲分裂和減數(shù)分裂共同的調節(jié)因子來源于胚胎細胞或者體細胞以及成熟卵細胞MPF具有相同的生物學功能受精一、細胞周期與組織再生生理性再生與補償性再生干細胞工程是根據(jù)細胞增殖分