第十三章：細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期

第四篇細(xì)胞的基本生命活動(dòng)

第十三章：細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂多細(xì)胞生物體生長(zhǎng)、發(fā)育以及產(chǎn)生后代的基礎(chǔ)單細(xì)胞生物產(chǎn)生新的有機(jī)體成體更新衰老、凋亡和損傷組織

So,cellproliferationisoneofthemostimportantcharactersforlife.重要性:細(xì)胞周期：時(shí)相與事件細(xì)胞周期時(shí)相與事件的調(diào)控：細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)細(xì)胞周期與疾病發(fā)生第一節(jié)：細(xì)胞周期的時(shí)相與事件一、細(xì)胞周期的時(shí)相分為4個(gè)期：M期又稱(chēng)D期(mitosisordivision)，細(xì)胞分裂開(kāi)始到結(jié)束，一分為二。S期(synthesisphase)，指DNA復(fù)制的時(shí)期。G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到期DNA復(fù)制之前的間隙時(shí)間（內(nèi)容物的復(fù)制）。G2期(gap2)，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開(kāi)始之前的一段時(shí)間（內(nèi)容物的復(fù)制和修復(fù)）。一、細(xì)胞周期的時(shí)相細(xì)胞在多個(gè)不連續(xù)的步驟中完成復(fù)制首先，細(xì)胞內(nèi)容物的復(fù)制其次，通過(guò)分裂將內(nèi)容物平均分配到一對(duì)子細(xì)胞中一、細(xì)胞周期的時(shí)相大部分蛋白質(zhì)，RNA和其他細(xì)胞內(nèi)大分子在細(xì)胞周期中被連續(xù)合成。膜性細(xì)胞器，通過(guò)事先存在的細(xì)胞器的連續(xù)生長(zhǎng)與分裂：線粒體、溶酶體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。中心體，僅被復(fù)制一次，在S期一、細(xì)胞周期的時(shí)相細(xì)胞周期的時(shí)相發(fā)生的順序受到獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)的控制真核細(xì)胞包含了復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)——稱(chēng)為細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)——控制細(xì)胞周期的時(shí)序和協(xié)調(diào)性。這個(gè)控制系統(tǒng)本質(zhì)上是個(gè)強(qiáng)大可靠的生化計(jì)時(shí)器，能夠在新細(xì)胞周期起始時(shí)被激活，在正確的時(shí)間，以正確的順序，程序性地開(kāi)啟細(xì)胞周期事件。一、細(xì)胞周期的時(shí)相二、細(xì)胞周期的事件新細(xì)胞周期的進(jìn)入必須與細(xì)胞的生長(zhǎng)相協(xié)調(diào)，以維持細(xì)胞大小的恒定。細(xì)胞周期中染色體必須復(fù)制加倍，且僅能復(fù)制一次。DNA必須在沒(méi)有損傷的情況下被復(fù)制，細(xì)胞也必須在DNA損傷被修復(fù)后才進(jìn)入有絲分裂。復(fù)制的染色體必須在正確的時(shí)間平均地分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。G1SG2M三、細(xì)胞周期的不同形式：不同的模式系統(tǒng)三、細(xì)胞周期的不同形式減數(shù)分裂：一次復(fù)制，兩次分裂核內(nèi)再?gòu)?fù)制：染色體重復(fù)復(fù)制，不發(fā)生有絲分裂或細(xì)胞分裂。形成由很多染色體拷貝組成的大的多線染色體。三、細(xì)胞周期的不同形式線蟲(chóng)胚胎：對(duì)稱(chēng)性不對(duì)稱(chēng)性三、細(xì)胞周期的不同形式四、細(xì)胞周期事件的監(jiān)控系統(tǒng)早期胚胎細(xì)胞周期中，細(xì)胞控制系統(tǒng)如同自動(dòng)的單道計(jì)時(shí)器，它的轉(zhuǎn)動(dòng)是程序性的，可以在合適的時(shí)間點(diǎn)，有序地觸發(fā)細(xì)胞周期事件。即使在細(xì)胞周期事件未完成時(shí)，計(jì)時(shí)器依然能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)(Start)：?jiǎn)?dòng)DNA復(fù)制、中心體加倍G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)(Entry)：促進(jìn)紡錘體組裝細(xì)胞帶入中期。中后期轉(zhuǎn)換點(diǎn)(Exit)：姊妹染色單體分離，核分裂和胞質(zhì)分裂四、細(xì)胞周期事件的監(jiān)控系統(tǒng)：正方為了能對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)程進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，大部分細(xì)胞的周期控制系統(tǒng)還補(bǔ)配了分子剎車(chē)機(jī)制，在必要的情況下，能夠抑制驅(qū)動(dòng)細(xì)胞躍過(guò)三個(gè)主要檢驗(yàn)點(diǎn)的Cdks和其他一些調(diào)節(jié)因子的活性：Rb,p53,p21,p27。細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)可被看成相互聯(lián)系的一系列緊密調(diào)節(jié)的分子開(kāi)關(guān)，任何一個(gè)開(kāi)關(guān)，都能在特定的調(diào)節(jié)點(diǎn)上觸發(fā)細(xì)胞周期事件的起始。四、細(xì)胞周期事件的監(jiān)控系統(tǒng)：反方Restrictionpoint四、細(xì)胞周期事件的監(jiān)控系統(tǒng)：正反方的博弈第二節(jié)細(xì)胞周期時(shí)相與事件的調(diào)控本質(zhì)上是個(gè)強(qiáng)大可靠的生化計(jì)時(shí)器，能夠在新的細(xì)胞周期起始時(shí)被激活，在正確的時(shí)間，以正確的順序，程序性地開(kāi)啟細(xì)胞周期事件。

Cyclin和Cdks形成復(fù)合體。其中Cyclin為調(diào)節(jié)亞基，Cdks為催化亞基。一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的特性：Cyclin:細(xì)胞周期蛋白，表達(dá)量隨細(xì)胞周期的運(yùn)行而變化。Cdks:依賴(lài)于細(xì)胞周期蛋白的蛋白激酶。含量在細(xì)胞周期中保持不變。特點(diǎn)：周期蛋白依賴(lài)的蛋白激酶活性振蕩一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的特性：一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的特性：第一，細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)包括反饋環(huán)和其他調(diào)節(jié)的相互作用，使大部分周期蛋白-Cdk復(fù)合物產(chǎn)生不可逆的，開(kāi)關(guān)樣的激活和失活。因此，細(xì)胞周期事件通常是以“全或無(wú)”的方式進(jìn)行，以使細(xì)胞避免一些事件的部分激活造成的傷害。第二，不同周期蛋白-Cdk開(kāi)關(guān)的相互調(diào)節(jié)作用確保它們之間的有序與協(xié)調(diào)。第三，系統(tǒng)具有可適應(yīng)性，在各種細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的調(diào)節(jié)因子的作用下，主要調(diào)控開(kāi)關(guān)的時(shí)間點(diǎn)可以作出相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)一個(gè)配體結(jié)合并激活激酶，激酶再磷酸化下游分子的系統(tǒng)包括了正反饋。可能太過(guò)敏感：即，即使最小的刺激就可觸發(fā)一個(gè)完全的反應(yīng)。通過(guò)一些機(jī)制來(lái)進(jìn)行增補(bǔ)，以避免反饋環(huán)被一些小的，非生理量的刺激所過(guò)早觸發(fā)。磷酸酶；小量的抑制蛋白開(kāi)關(guān)樣活化的形成：二、細(xì)胞周期蛋白和Cdks細(xì)胞周期蛋白在細(xì)胞周期過(guò)程中表現(xiàn)出劇烈的濃度變化，以幫助產(chǎn)生Cdk活性的震蕩變化，這是形成細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。細(xì)胞周期蛋白基因表達(dá)：↑蛋白酶解：↓三個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)；四類(lèi)細(xì)胞周期蛋白：G1型、G1/S型、S型、M型。屬于絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶家族，其成員都是小分子量蛋白質(zhì)（～34-40kDa），所有的Cdks都有一個(gè)共同的特征，即它們酶活性的激活需要結(jié)合細(xì)胞周期蛋白調(diào)節(jié)亞單位。一個(gè)大的可彎曲的環(huán)——T-環(huán)或激活環(huán)——從羧基端小葉伸出，可阻止蛋白底物結(jié)合到活性位點(diǎn)縫隙入口處。二、細(xì)胞周期蛋白和Cdks使得Cdk構(gòu)象發(fā)生變化，最明顯的變化發(fā)生在T環(huán)（T-loop）處Cyclin的結(jié)合也使T環(huán)發(fā)生重構(gòu)，不再堵塞蛋白底物的結(jié)合位點(diǎn)，而是在縫隙入口處幾乎平坦排列。cyclin的結(jié)合改變Cdk的構(gòu)象針對(duì)細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)：三、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)的調(diào)控控制Cdk的活性：多種機(jī)制:轉(zhuǎn)錄調(diào)控：G1/S轉(zhuǎn)換磷酸化與去磷酸化：G2/M轉(zhuǎn)換蛋白質(zhì)降解：中期/后期轉(zhuǎn)換三、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)的調(diào)控有絲分裂原（mitogen）：能促進(jìn)細(xì)胞增殖和分裂的細(xì)胞外分子。生長(zhǎng)因子(growthfactor)：能刺激細(xì)胞生長(zhǎng)（細(xì)胞質(zhì)量增加）的細(xì)胞外因子。這一名詞有時(shí)也會(huì)被錯(cuò)誤地與有絲分裂原混淆。1,G1/S轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)錄調(diào)控有絲分裂原如PDGF，EGF通過(guò)促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄決定細(xì)胞分裂：1,G1/S轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)錄調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子E2F家族調(diào)控了G1期末段大多數(shù)基因的表達(dá)，人類(lèi)細(xì)胞可能超過(guò)一千個(gè)。兩個(gè)重要的G1/S基因產(chǎn)物：G1/S周期蛋白：周期蛋白ES周期蛋白：周期蛋白A1,G1/S轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子：E2FE2F的抑制因子：pRB蛋白：pRB，p107和p130。每一個(gè)pRB蛋白質(zhì)只與特定的E2F家族成員相互作用，在靜止細(xì)胞中抑制E2F靶基因的表達(dá)：從靜止期細(xì)胞重新進(jìn)入到細(xì)胞周期需要去除pRB蛋白質(zhì)的抑制作用。1,G1/S轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)錄調(diào)控How?Rb抑制E2F的轉(zhuǎn)錄活性。CyclinD-cdk4可使Rb部分磷酸化，使E2F表現(xiàn)出部分活性，并激活CyclinE的轉(zhuǎn)錄。CyclinE-Cdk2進(jìn)一步使Rb超磷酸化，徹底釋放E2F,并形成正反饋，激活CyclinE的大量表達(dá)。周期蛋白D是G/S轉(zhuǎn)換的點(diǎn)火引擎。表達(dá)依賴(lài)于有絲分裂原。有絲分裂原的存在使cyclinD-Cdk4,6的活性逐步增加，G1期的晚期達(dá)到閾值，促使基因調(diào)節(jié)因子E2F激活，刺激編碼G1/S期cyclinE以及S期cyclinA的基因表達(dá)。1,G1/S轉(zhuǎn)換1,G1/S轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)錄調(diào)控周期蛋白D-Cdk復(fù)合物只催化了部分pRB的磷酸化和E2F的激活。E2F的完全激活只有在G1期的末段G1/S-Cdk：周期蛋白E-Cdk2的活性升高并完成pRB蛋白的磷酸化作用后。1,G1/S轉(zhuǎn)換兩個(gè)周期蛋白：G1周期蛋白：cyclinDG1/S周期蛋白：cyclinE三個(gè)Cdk：Cdk4Cdk6Cdk2兩個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子：E2FRb1,G1/S轉(zhuǎn)換兩個(gè)周期蛋白結(jié)合三個(gè)Cdk，調(diào)控兩個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的活性。1,G1/S轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)錄調(diào)控2,DNA復(fù)制且僅復(fù)制一次的保證DNA復(fù)制是全或無(wú)的過(guò)程。一旦DNA分子復(fù)制開(kāi)始，它通常進(jìn)行直到完成。如果不能這樣的話，未完成復(fù)制的染色體可能在有絲分裂期被拉開(kāi)而斷裂。一旦復(fù)制完成，同一細(xì)胞周期內(nèi)不會(huì)再次發(fā)生復(fù)制。這就避免了子細(xì)胞遺傳到多余的任何DNA序列。這種一次且僅有一次的DNA復(fù)制特性是通過(guò)將起始過(guò)程分成兩個(gè)時(shí)間上不同的步驟而實(shí)現(xiàn)的。有絲分裂末期以及G1早期：在起始位點(diǎn)裝配前復(fù)制復(fù)合物，并做好啟動(dòng)的準(zhǔn)備。有時(shí)也稱(chēng)為復(fù)制點(diǎn)許可。在S期早期：前復(fù)制復(fù)合物轉(zhuǎn)型成為活化的前起始復(fù)合物，能夠解開(kāi)復(fù)制點(diǎn)，裝載DNA合成裝置。一旦起始位點(diǎn)被激活，前復(fù)制復(fù)合物發(fā)生去裝配，其重新組裝在下一個(gè)G1期前始終被阻止。因此，每個(gè)起始位點(diǎn)在每個(gè)細(xì)胞周期中使用一次，且僅僅一次。原因？？？2,DNA復(fù)制且僅復(fù)制一次的保證2,DNA復(fù)制且僅復(fù)制一次的保證原因？？？pre-RC的裝配被局限在G1期受到Cdk活性的抑制：當(dāng)S-Cdks在早S期被激活并觸發(fā)DNA合成起始時(shí)，它們也促進(jìn)了單個(gè)pre-RC成分的破壞或抑制，從而阻礙了pre-RC的立即裝配。S-和M-Cdks即使在S期完成后，依然持續(xù)阻斷pre-RC裝配，確保裝配不能再次發(fā)生，一直到有絲分裂晚期所有Cdk活性降低活化磷酸化：不去磷酸化抑制磷酸化：去磷酸化磷酸化與去磷酸化是控制Cdk活性的開(kāi)關(guān)步驟3,G2/M轉(zhuǎn)換：磷酸化與去磷酸化(1)Cdk的活化磷酸化:Cdk活化激酶（CAK）催化、發(fā)生在鄰近激酶活性位點(diǎn)的蘇氨酸殘基發(fā)生磷酸化。3,G2/M轉(zhuǎn)換：磷酸化與去磷酸化(2)Cdk的抑制磷酸化由于Cdks的活化性磷酸化不受去磷酸化的調(diào)控，兩種抑制磷酸化就在調(diào)節(jié)Cdk活性中起著重要作用：一個(gè)是保守的酪氨酸殘基（人Cdks的Tyr15），這存在于所有的Cdks中。附近的蘇氨酸殘基（Thr14）的磷酸化進(jìn)一步阻礙了Cdk的活化。3,G2/M轉(zhuǎn)換：磷酸化與去磷酸化3,G2/M轉(zhuǎn)換：磷酸化與去磷酸化有絲分裂進(jìn)入前Cdk1的活性被蛋白激酶Myt1/Wee1控制的磷酸化抑制，而為磷酸酶Cdc25控制的去磷酸化激活。蛋白激酶Wee1：負(fù)責(zé)Tyr15的磷酸化蛋白激酶Myt1：催化Thr14和Tyr15的磷酸化抑制性位點(diǎn)的去磷酸化由Cdc25家族的磷酸酶來(lái)執(zhí)行。兩種酶都受到它們有絲分裂底物M期cyclin-Cdk復(fù)合物的調(diào)節(jié)：由M-Cdk導(dǎo)致的磷酸化抑制Wee1而激活Cdc25。因此，在有絲分裂開(kāi)始階段，M-Cdk激活了它自身的激活因子，抑制了自身的抑制因子，形成了正反饋環(huán)來(lái)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)樣的Cdk激活。有絲分裂前半段的事件：染色質(zhì)凝縮核膜破裂細(xì)胞器片段化形成紡錘體4，細(xì)胞分裂：有絲分裂一、細(xì)胞分裂的類(lèi)型無(wú)絲分裂(amitosis)：又稱(chēng)直接分裂，由Remark（1841）發(fā)現(xiàn)于雞胚血細(xì)胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化。有絲分裂(mitosis)：又稱(chēng)為間接分裂，由Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動(dòng)物，Strasburger(1880)發(fā)現(xiàn)于植物。遺傳物質(zhì)均等分配到兩個(gè)子細(xì)胞。減數(shù)分裂(meiosis）：染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。通過(guò)細(xì)胞分裂完成細(xì)胞的復(fù)制4、有絲分裂4、有絲分裂核內(nèi)染色質(zhì)逐漸凝縮姊妹染色體形成有絲分裂器核膜破裂(核層蛋白磷酸化)

核仁逐漸縮小而消失紡錘體伸展到細(xì)胞中心區(qū)姊妹染色單體連到紡錘體微管上染色體向著赤道面匯集所有染色體都排列在赤道面上姊妹染色單體向兩極移動(dòng)細(xì)胞兩極的遠(yuǎn)離染色體移動(dòng)到兩極(平均分配到兩極)

核膜重建(核纖層蛋白的去磷酸化)

染色體逐漸去凝縮/彌散成染色質(zhì)重新形成核仁有絲分裂器逐漸消失前期前中期中期后期末期核分裂4、有絲分裂有絲分裂器作用：紡錘體檢查點(diǎn)染色體排布染色體分離胞質(zhì)分裂有絲分裂器中期后期轉(zhuǎn)換的時(shí)間的正確性染色體分離的空間精確性一個(gè)細(xì)胞周期事件向下一個(gè)細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換是單向的并且是不可逆的，這個(gè)不可逆性可以通過(guò)Cdk激活的不可逆性來(lái)部分實(shí)現(xiàn)，更重要的保證是cyclin的降解。有絲分裂cyclin降解保證了有絲分裂的退出，也使Cdk活性在G1期維持低的狀態(tài)。周期蛋白，CKI和其他細(xì)胞周期調(diào)控因子通過(guò)泛素化途徑被定向降解。泛素化經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)中完成—泛素激活，泛素偶聯(lián)和泛素—蛋白連接作用，泛素化的蛋白質(zhì)最后被稱(chēng)為蛋白酶體（proteasome）的巨大蛋白酶復(fù)合體識(shí)別并降解。5,中期/后期轉(zhuǎn)換：蛋白質(zhì)降解泛素活化酶（E1）：將泛素轉(zhuǎn)移到一個(gè)泛素結(jié)合酶家族成員（E2）上。E2與靶向特異性泛素連接的酶（E3）合作，催化泛素活化的甘氨酸羧基端與靶蛋白的賴(lài)氨酸側(cè)鏈形成肽鍵。被26S蛋白酶體識(shí)別，降解泛素化蛋白成短肽。降解周期蛋白B：抑制Cdk1活性，促使有絲分裂的退出降解染色體黏連蛋白：解除染色單體的綁定5,中期/后期轉(zhuǎn)換：蛋白質(zhì)降解什么原因？紡錘體檢驗(yàn)點(diǎn)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的一些組分抑制了APCcdc20對(duì)安全子和M期周期蛋白的酶解，并一直持續(xù)到姊妹染色單體被正確地整列前中期時(shí)，沒(méi)有被正確附著的動(dòng)粒產(chǎn)生一種信號(hào)：后期等待信號(hào)。這個(gè)信號(hào)抑制APCcdc20活化，從而阻止安全子的酶解和姊妹染色單體的分離。值得注意的是，細(xì)胞內(nèi)即便僅一個(gè)未附著動(dòng)粒的存在就可以阻滯后期啟動(dòng)。(1)時(shí)間的正確性：控制APC激活的時(shí)間產(chǎn)生后期等待信號(hào)：動(dòng)粒微管附著和拉力缺陷如何產(chǎn)生？未附著或者無(wú)拉力的動(dòng)?？梢源呋a(chǎn)生可擴(kuò)散的抑制信號(hào)，從而抑制APCcdc20的活性。這個(gè)可擴(kuò)散信號(hào)包括了一些可以緊密結(jié)合Cdc20的蛋白質(zhì)，如Mad2。關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子APCCdc20：2.APCCdc20：securin，separase，切割？？1.APCCdc20：周期蛋白A,B的酶解,啟動(dòng)Cdk的失活A(yù)PC控制的蛋白降解：中/后期轉(zhuǎn)化后期A:姐妹染色體相對(duì)運(yùn)動(dòng).(2)染色體分離的空間精確性:后期A和后期B后期B:紡錘體極相對(duì)運(yùn)動(dòng).(2)染色體分離的空間精確性:后期A和后期B后期與染色體運(yùn)動(dòng)：(3)，胞質(zhì)分裂(3)，胞質(zhì)分裂(3)，胞質(zhì)分裂(3)，胞質(zhì)分裂星體刺激假說(shuō)中間紡錘體假說(shuō)星體松弛假說(shuō)四、Cdk靶蛋白的去磷酸化驅(qū)動(dòng)有絲分裂的最后步驟末期的主要事件有紡錘體的解聚染色體的解壓縮細(xì)胞核膜的組裝所有真核細(xì)胞驅(qū)動(dòng)末期事件發(fā)生的主要作用機(jī)制：APCCdc20依賴(lài)的周期蛋白的酶解，使Cdk靶蛋白去磷酸化?；罨疉PCCdh1:繼續(xù)降解其他有絲分裂相關(guān)蛋白：Plk，Aurora兩種APC：APCCdc20和APCCdh1M期Cdh1被Cdk磷酸化，與APC的結(jié)合被抑制。APCCdh1：降解Cdc20，徹底關(guān)閉APCCdc20的功能。APCCdh1：酶解不被APCCdc20識(shí)別蛋白質(zhì)，如Plk和AuroraA。1、紡錘體解聚在有絲分裂期升高的微管動(dòng)態(tài)變化此時(shí)被逆轉(zhuǎn)，動(dòng)粒從微管上脫離，中心體和紡錘體極恢復(fù)到間期的狀態(tài)。很可能是由于Cdk靶蛋白和其他蛋白激酶靶蛋白的去磷酸化驅(qū)動(dòng)了中心體和微管行為的有絲分裂改變。例如，微管的負(fù)端交聯(lián)蛋白NuNA是Cdk的靶蛋白，有絲分裂后半段的去磷酸化啟動(dòng)了其與紡錘體極的解離。1、紡錘體解聚有絲分裂的后半段APCCdh1的激活幫助了紡錘體解聚的起始。在一些動(dòng)物體細(xì)胞，APCCdh1依賴(lài)的蛋白激酶Plk和AuroraA的酶解有助于他們的紡錘體底物的去磷酸化。在動(dòng)粒上Kinesin-7馬達(dá)蛋白CENP-E的酶解，可以促使微管與動(dòng)粒的解離。2、核膜重構(gòu)就像其他有絲分裂后半段的事件一樣，核膜重構(gòu)也設(shè)及到Cdk靶蛋白的去磷酸化。有絲分裂周期蛋白-Cdk復(fù)合物磷酸化了許多核孔復(fù)合體、核內(nèi)膜和核纖層的蛋白組分，這些組分在有絲分裂的后半段的去磷酸化被認(rèn)為是核膜重構(gòu)所必需。2、核膜重構(gòu)細(xì)胞核膜小泡在染色體表面的結(jié)合，由核內(nèi)膜蛋白與染色體表面蛋白質(zhì)直接相互作用介導(dǎo)。同時(shí)，核孔復(fù)合體亞單位也與染色質(zhì)結(jié)合，然后再與結(jié)合在核膜小泡上的其他核孔復(fù)合體亞單位蛋白質(zhì)相互作用。接著核膜小泡聚集并側(cè)向溶合，首先封閉一小簇染色體，最后包裹整個(gè)染色體組。與此平行進(jìn)行，核孔復(fù)合體聚集成間期的最后形態(tài)。細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)很快建立了細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核蛋白在間期細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核正確定位。3、染色體解壓縮末期的另外一個(gè)主要事件是染色體壓縮的反向過(guò)程。盡管很顯然Cdk靶蛋白的去磷酸化對(duì)這一過(guò)程十分重要，但是去壓縮是如何定時(shí)啟動(dòng)，如何與其他有絲分裂后半段的事件協(xié)調(diào)，對(duì)這些過(guò)程的了解仍然很少。脊椎動(dòng)物細(xì)胞中，大多數(shù)染色體的解壓縮發(fā)生在細(xì)胞核膜重構(gòu)之后。第五節(jié)特殊的有絲分裂：減數(shù)分裂減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎(chǔ)，是生物遺傳、生物進(jìn)化和生物多樣性的重要基礎(chǔ)保證。確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；增加變異機(jī)會(huì)，確保生物的多樣性，增強(qiáng)生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力。減數(shù)分裂的特點(diǎn)遺傳物質(zhì)只復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，導(dǎo)致染色體數(shù)目減半。S期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。同源染色體在減數(shù)分裂期I(MeiosisI)配對(duì)聯(lián)會(huì)，發(fā)生基因重組。減數(shù)分裂同源染色體配對(duì)排列在中期板上，第一次分列時(shí)，同源染色體分開(kāi)。稱(chēng)前減數(shù)分裂間期或前減數(shù)分裂期(premeiosis)。間期也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期。減數(shù)分裂的S期：時(shí)間較長(zhǎng)，DNA不完全復(fù)制（約0.3%左右是在合線期合成的。一、間期二、分裂期（一）減數(shù)分裂I1、前期I減數(shù)分裂的特殊過(guò)程主要發(fā)生在前期I，通常分為5個(gè)時(shí)期：①細(xì)線期（leptotene），②合線期（zygotene），③粗線期（pachytene），④雙線期（diplotene），⑤終變期（diakinesis）。染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。端粒通過(guò)接觸斑與核膜相連（花束期）1,細(xì)線期（凝集期）：同源染色體配對(duì)的時(shí)期，概念：聯(lián)會(huì)復(fù)合體(synaptonemalcomplex,SC）二價(jià)體（bivalent）四分體（tetrad）。這一時(shí)期合成約0.3%左右的DNA，稱(chēng)為Z-DNA。配對(duì)從核膜開(kāi)始，象拉拉鏈一樣。2）合線期\偶線期\配對(duì)期。同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生交換的時(shí)期,發(fā)生重組，又叫重組期。同時(shí)合成減數(shù)分裂專(zhuān)有的組蛋白，rDNA擴(kuò)增。3、粗線期\重組期：聯(lián)會(huì)的同源染色體相互排斥、開(kāi)始分離，交叉開(kāi)始端化(terminalization)。聯(lián)會(huì)復(fù)合體消失。合成大量蛋白質(zhì)、mRNA等，又叫合成期。4、雙線期\合成期：許多動(dòng)物卵細(xì)胞中雙線期停留的時(shí)間非常長(zhǎng)。人的卵母細(xì)胞在五個(gè)月胎兒中已達(dá)雙線期，而一直到排卵都停在雙線期，排卵年齡大約在12-50歲之間。魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)以及無(wú)脊椎動(dòng)物的昆蟲(chóng)中，雙線期的二階體解螺旋而形成燈刷染色體，這一時(shí)期是卵黃積累的時(shí)期。二價(jià)體顯著變短。由于交叉端化過(guò)程的進(jìn)一步發(fā)展，故交叉數(shù)目減少，通常只有一至二個(gè)交叉。核仁此時(shí)開(kāi)始消失，核被膜解體。5、終變期（再凝集期）：概念一、減數(shù)分裂中期I和有絲分裂中期減數(shù)分裂：兩個(gè)動(dòng)粒融合，微管附著：同源染色體分離。有絲分裂：微管附著在單個(gè)動(dòng)粒上：姐妹染色單體分離。Chromosomerecombination1：中期IMinimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=23概念二、遺傳多樣性Chromosomerecombination2：粗線期SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。SC幫助交換的完成，SC上有重組節(jié)(recombinationnodules)，是交換發(fā)生的部位。SC主要由堿性蛋白質(zhì)和RNA組成，并含有少量DNA。SC形成合線期，成熟于粗線期，消失于雙線期。在細(xì)線期或合線期加入DNA合成抑制劑，則抑制SC的形成。概念三、

聯(lián)會(huì)復(fù)合體SC的結(jié)構(gòu):側(cè)生組分，中間區(qū)（L-C纖維，中央組分）。當(dāng)兩條姐妹染色單體上的側(cè)生組分軸心靠近距離達(dá)100nm左右時(shí)，二者借大量的橫向垂直伸出的纖維相互交錯(cuò)形成中央組分，繼而單鏈Z-DNA或RNA或蛋白順序識(shí)別分子組合到SC之中。在細(xì)線期或合線期加入DNA合成抑制劑，則抑制SC的形成。說(shuō)明Z-DNA的合成對(duì)SC的形成致關(guān)重要第四節(jié)細(xì)胞周期與醫(yī)學(xué)細(xì)胞的社會(huì)原則：和諧組織的最佳的大小是基于個(gè)體需要，以及組織中每一種細(xì)胞類(lèi)型的數(shù)目和大小決定的。為了獲得和維持這個(gè)理想的大小，每一種細(xì)胞的成長(zhǎng)、分裂、死亡和分化都必須受到嚴(yán)格的調(diào)控。自覺(jué)性：內(nèi)在的程序外界的監(jiān)督：社會(huì)關(guān)系組織中的細(xì)胞緊密結(jié)合組織的隔室化當(dāng)細(xì)胞不再對(duì)通?？刂扑鼈冃袨榈纳鐣?huì)信號(hào)做出反應(yīng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生癌癥這樣的疾病。腫瘤細(xì)胞中不該生長(zhǎng)和分裂的時(shí)候卻生長(zhǎng)、分裂，在該死亡的時(shí)候卻不死亡。它們喪失了在原來(lái)組織中的附著，卻擴(kuò)展到其他組織中去。癌癥的進(jìn)程是由基因突變驅(qū)動(dòng)的演進(jìn)過(guò)程不依賴(lài)有絲分裂原抗凋亡端粒酶高活性一、細(xì)胞周期與腫瘤發(fā)生瘤體內(nèi)三類(lèi)細(xì)胞：增殖細(xì)胞：這類(lèi)細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間短，始終保持旺盛的增殖活性，分化程度低，能量代謝和物質(zhì)代謝水平高，與腫瘤增大直接有關(guān)，其數(shù)量的多少?zèng)Q定腫瘤惡性的程度。暫不增殖細(xì)胞：即增殖的靜止?fàn)顟B(tài)G0期細(xì)胞，對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)無(wú)直接的影響。但這些細(xì)胞在一定條件下可重新進(jìn)入細(xì)胞周期，成為增殖細(xì)胞，因此是腫瘤復(fù)發(fā)的根源，與腫瘤干細(xì)胞相關(guān)。不再增殖細(xì)胞：是一些脫離細(xì)胞周期，喪失分裂能力，日趨衰老的死亡的細(xì)胞。這類(lèi)細(xì)胞對(duì)腫瘤增長(zhǎng)沒(méi)有影響，所占數(shù)量越多，腫瘤的惡性程度越低。旺盛增殖腫瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：腫瘤細(xì)胞以非正常的速度進(jìn)行生長(zhǎng)和分裂，其原因或者是由于細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂不再需要有絲分裂原和生長(zhǎng)因子的刺激，或者是由于它獲得了抵御細(xì)胞外因子抑制增殖或促分化的能力。腫瘤細(xì)胞攜帶的突變基因使通常狀況下應(yīng)該凋亡的細(xì)胞得以繼續(xù)存活，例如，腫瘤細(xì)胞經(jīng)常表現(xiàn)出對(duì)細(xì)胞外存活因子的需求降低。多數(shù)腫瘤細(xì)胞不再受到由于端粒退化而限制細(xì)胞分裂次數(shù)的抑制，這常常是由于腫瘤細(xì)胞和其它大多數(shù)正常細(xì)胞不同，腫瘤細(xì)胞通過(guò)表達(dá)端粒酶或者其它機(jī)制維持端粒的穩(wěn)定性。細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)中與腫瘤相關(guān)的突變細(xì)胞內(nèi)外控制細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、死亡和DNA損傷反應(yīng)的蛋白分為兩類(lèi)：促進(jìn)細(xì)胞數(shù)目增加的正向調(diào)節(jié)因子抑制細(xì)胞數(shù)目增加的負(fù)向調(diào)節(jié)因子腫瘤中細(xì)胞數(shù)目的增加是通過(guò)影響這兩大類(lèi)蛋白的突變來(lái)驅(qū)動(dòng)：Proto-oncogens:Gain-of-functionmutationsRas：RetainbindGTPBcl-2:Preventapoptosis一是正向生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子的過(guò)度激活的突變，突變通常是顯性的。突變后的基因稱(chēng)為癌基因(Oncogene)，它們的正常形式被稱(chēng)為原癌基因(Prooncogene)。Tumorsuppressorgenes:Loss-of-functionmutations二是降低負(fù)向調(diào)節(jié)因子的活性的突變。這些基因被稱(chēng)為腫瘤抑制基因(Tumorsurppresorgene)。突變通常引起隱性遺傳的功能喪失。因此，只有這個(gè)基因的兩個(gè)拷貝或者兩個(gè)等位基因都發(fā)生突變才啟動(dòng)腫瘤發(fā)生基因突變機(jī)制點(diǎn)突變：DNA復(fù)制或者修復(fù)的差錯(cuò)可以在這個(gè)基因的蛋白編碼序列中產(chǎn)生一個(gè)堿基的改變，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)超活化的蛋白。Ras等基因擴(kuò)增：細(xì)胞中某一個(gè)基因的拷貝數(shù)增加，導(dǎo)致該基因產(chǎn)物的過(guò)量合成。產(chǎn)生機(jī)制：DNA修復(fù)或者染色體分離的差錯(cuò)導(dǎo)致染色體的結(jié)構(gòu)或者數(shù)目的改變，增加了基因拷貝數(shù)?；蛘逥NA復(fù)制差錯(cuò)導(dǎo)致的遺傳重組也將極大地增加基因拷貝的數(shù)目。MYC等染色體重排：把編碼序列插入到其他調(diào)控區(qū)，從而改變了促有絲分裂蛋白的表達(dá)。慢性骨髓白血病中，9號(hào)和22號(hào)染色體轉(zhuǎn)位產(chǎn)生一個(gè)雜合的染色體—Philadelphia染色體，其中的兩個(gè)基因，BCR和ABL發(fā)生融合。位于Abl氨基端的抑制區(qū)域被Bcr蛋白的序列所取代，結(jié)果Abl發(fā)生超活化導(dǎo)致癌癥的發(fā)生?；蛲蛔儥C(jī)制非基因突變機(jī)制化合物：佛波酯通過(guò)結(jié)合和激活蛋白激酶（PKC）推動(dòng)促有絲分裂信號(hào)通路而促進(jìn)腫瘤的形成。病毒：乳突淋瘤病毒在細(xì)胞中通過(guò)病毒基因組高表達(dá)E6和E7蛋白觸發(fā)腫瘤。這些蛋白分別結(jié)合和抑制pRB和p53，因此將使這兩個(gè)主要的腫瘤抑制基因失活。逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組含有突變激活的癌基因，它們?cè)诟腥炯?xì)胞中的高表達(dá)也可以啟動(dòng)腫瘤的形成。慢性的病毒感染和其它形式的慢性組織損傷：長(zhǎng)期被B型或C型肝炎病毒感染會(huì)引發(fā)肝癌，其部分原因是由于長(zhǎng)期感染引起的炎癥和修復(fù)反應(yīng)啟動(dòng)肝臟細(xì)胞增殖。特定細(xì)菌和寄生蟲(chóng)的慢性感染產(chǎn)生癌癥的發(fā)病原因也與此類(lèi)似。持續(xù)的刺激也將促進(jìn)炎癥和增殖反應(yīng)，比如那些長(zhǎng)期暴露于石棉纖維或者煙草煙霧顆粒中的肺細(xì)胞發(fā)生的反應(yīng)。長(zhǎng)期如此，這些增殖反應(yīng)為基因突變觸發(fā)腫瘤形成提供了充分的反應(yīng)空間。非基因突變機(jī)制治療的目的是殺死癌細(xì)胞但

保持健康細(xì)胞不受損傷理想的癌癥治療必須達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)。首先，治療必須集中在特定的腫瘤細(xì)胞，而正常細(xì)胞不受傷害。其次，腫瘤中的所有細(xì)胞必須被殺死，因?yàn)閮H僅一個(gè)幸存者也有死灰復(fù)燃產(chǎn)生另一個(gè)腫瘤的潛能。最直接的治療途徑是通過(guò)手術(shù)切除腫瘤。沒(méi)有轉(zhuǎn)移和早期轉(zhuǎn)移時(shí)非常有效。腫瘤已經(jīng)不適合手術(shù)，損傷DNA或者抑制DNA合成的治療方法，包括放療和細(xì)胞毒素的藥物，也是常用的抵御癌癥的治療方法。雖然這些方法對(duì)正常細(xì)胞也產(chǎn)生副作用，但癌細(xì)胞一般對(duì)它們更為敏感。多數(shù)情況下，這是由于癌細(xì)胞的遺傳不穩(wěn)定喪失了DNA損傷反應(yīng)，因而不顧DNA的損傷而繼續(xù)進(jìn)入細(xì)胞周期，這將導(dǎo)致它們由于凋亡而死亡。一些腫瘤細(xì)胞不但保留了損傷反應(yīng)，而且對(duì)任何促凋亡刺激極端敏感，推測(cè)原因是腫瘤細(xì)胞中促凋亡信號(hào)和超活化的促有絲分裂信號(hào)一同被組成性地激活治療:

Smallmolecules:Tyrosinekinasesinhibitors(TKI)Biologics:MonoclonalantibodiesOffTranscriptionfactor了解癌癥的分子基礎(chǔ)有助于建立

更合理和更特異的癌癥治療方法了解癌癥的分子基礎(chǔ)有助于建立

更合理和更特異的癌癥治療方法bcr-ablbcr-ablImatinib(GleevecinUS),GlivecinEurope)bcr-ablbcr-ablImatinib(STI-571,Gleevec(inUS),Glivec(inEurope))TheJAK/STATSignalingPathwayAwidevarietyofextracellularsignalsactivatetheSTAT(signaltransducersandactivatorsoftranscription)classoftranscriptionfactors.Manycytokines,lymphokines,andgrowthfactorssignalthrougharelatedsuperfamilyofcellsurfacereceptortyrosinekinasesthatareassociatedwithandactivateJanuskinases(JAK