细胞周期课件.ppt

概述细胞周期调控细胞周期相关的癌基因和抑癌基因细胞增殖异常与疾病细胞增殖活性的检测方法 细胞增殖异常与疾病 概述 细胞是机体内最基本的结构和功能单位细胞的生长和增殖形成了生物体的生长繁衍细胞的异常增殖可能导致机体的疾病 细胞增殖 细胞分裂和生长的过程细胞通过分裂进行增殖 把遗传信息传给子代 保持物种的延续和数量增多细胞增殖 分化不良 组织器官发育不全细胞增殖 分化不全 低分化 去分化或逆分化 肿瘤发生 细胞增殖过程 细胞周期 Cellcycle Cellcycleisdefinedasaperiodfromtheendofonedivisiontothebeginningofnextdivisionofaproliferativecell 细胞周期分期G1 S G2 MG1期 DNA合成前期 RNA和蛋白质合成 InterphaseS期 DNA合成期 DNA复制 组蛋白和非组蛋白合成 G2期 分裂前期 微丝 微管蛋白 成熟因子等合成 MphaseM期 分裂期 三类细胞 持续分裂细胞 continuouslydividingcell 肿瘤细胞 表皮 呼吸 消化 生殖道粘膜上皮 淋巴造血细胞 间皮细胞不分裂细胞 nondividingcell 神经元 骨骼肌 心肌细胞静止细胞 quiescentcell G0期 腺体或腺样器官的实质细胞 间叶细胞 肝细胞等 细胞周期的调控 Regulationofthecellcycle Regulationofthecellcycle Regulationofthecellcyclebyintracellularsignals Regulationofthecellcyclebyextracellularsignals 细胞周期素 Cyclin 细胞周期素依赖性激酶 Cyclin dependentkinase CDK 细胞周期调控机制的核心细胞周期素依赖性激酶抑制剂 CDKinhibitor CKI 1 细胞周期自身调控机制 Keyspot Cyclin CDKs CKI Checkpointofcellcycle Cyclin周期变化图 CyclinCyclinA CyclinB CyclinC CyclinE CyclinD1 D2 D3 CyclinH Cyclins主要通过泛素化降解泛素 由76个氨基酸组成 广泛存在于真核细胞 共价结合泛素的蛋白质被蛋白酶体识别和降解 Cyclins的作用 激活CDK 决定CDK何时将何种底物磷酸化而推动细胞周期进行 CDK 一组丝氨酸 苏氨酸蛋白激酶CDK1 CDK2 CDK3 CDK4 CDK5 CDK6 CDK7CDK与Cyclin结合形成复合物 磷酸化而激活控制G1期 CDK4 CDK6 CDK2控制S和G2期 CDK2控制M期 CDK1 Cdk1 CDK活化与调控细胞周期 CDK2与cyclinE结合 CDK4 CDK6与cyclinD1 D2 D3结合Rb磷酸化游离E2F释放 启动G1期 CDK2与cyclinE和A结合后识别染色体ARS促进S期 CDK1与cyclinA结合启动G2期 CDK1与cyclinB1结合 MPF Mitosispromotingfactor 启动M期 PRb 细胞在生长因子的刺激下 G1期cyclinD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CDK2的基因 CDKs活化部位与抑制部位 活化部位 CDK1Thr161 磷酸化 CAK对CDK1活化部位磷酸化 抑制部位 CDK1Thr14 Tyr15 去磷酸化 依赖于P80cdc25酶作用 CKI可特异性抑制CDK的活性 Ink4 inhibitorofcdk4 P16INK4a P15INK4b P18INK4c和P19INK4d特异性抑制CDK4 CyclinD1 CDK6 CyclinD1复合物 Cip Kip cyclininhibitionprotein kinaseinhibitionprotein p21Cipl P27Kip1和P57Kip1抑制多数CDK活性 抑制途径 CKIs通过直接结合CDK cyclin复合物的磷酸化活化部位 抑制CDK的激酶活性 P16INK4a通过结合CDK4单体 阻断它与cyclins的结合 细胞周期校验点 Checkpoint 细胞内存在监控机制 校验点G1 S校验点DNA损伤 外环境适宜 体积足够 CheckpointS期校验点DNA复制完成 G2 M校验点DNA损伤 体积足够 纺锤体组装校验点着丝点正确连接纺锤体 校验点系统通过促进抑制通路或抑制激活通路使细胞周期停止 校验点丢失可导致基因组的不稳定 正常细胞转化为肿瘤细胞 Checkmechanism G1 S期 P53DNA损伤 P53水平上调 磷酸化P53上调p21Cipl基因转录 P21Cipl能与多种CDK cyclin复合物结合 抑制CDKs的激活 阻滞G1 S的过渡 为DNA修复提供足够时间 G2期 Cdc25 P80 一个蛋白激酶结合在损伤的DNA上 激活Chk1 checkpointkinase Chk1使Cdc25失活 使其不能活化cdc2 导致细胞周期中断 MPF mitosispromotingfactor CDC25为一种磷酸酶Cdc2基因的产物为CDK1 Cdc2为启动有丝分裂所必须 2影响细胞周期的细胞外因素G1期存在一个 限定点 restrictionpoint 决定细胞是否进入周期 这 限定点 主要受细胞外信号的调控 刺激信号 生长因子 EGF IGF IL 生长因子通过ras途径 激活MAPK MAPK进入细胞核内 促进细胞增殖相关基因的表达 如通过一种未知的途径激活c myc myc作为转录因子促进cyclinD E2F等G1 S有关的许多基因表达 细胞进入G1期 TGF 可刺激纤维母细胞增殖可下调cyclinD1和CDK4的表达和促进P21wafl P27kipl和P15ink4b等产生 使其他类型细胞阻滞在G1期 细胞生长条件不具备P16INK4a和P15INK4b增加 并抑制CyclinD CDK4 6复合物的功能 细胞阻滞G1期 3细胞周期相关的癌基因和抑癌基因癌基因sis癌基因编码PDGF 可刺激具有该受体的肿瘤细胞增殖fms癌基因编码CSF 1受体中一条肽链CSF 1刺激骨髓细胞增殖 2019 12 20 28 可编辑 ras癌基因编码细胞膜上单链鸟苷酸结合蛋白 小G蛋白当信号从细胞膜传到ras蛋白 raf蛋白 具有丝氨酸 苏氨酸蛋白激酶活性 活化 MAPK Mitogen activatedproteinkinase 磷酸化 促进细胞周期N Ras GTP激活下游信号分子Ras蛋白具GTPase活性 能水解结合的GTP 灭活Ras蛋白活性ras点突变 失去GTPase活性 使Ras蛋白活性长期保持 myc癌基因编码一种核内DNA结合蛋白 起转录因子作用 促进一些细胞分裂所需基因的转录c jun和c fos癌基因编码转录因子AP 1的亚基 AP 1能调节许多基因转录 参与细胞增殖调节N 只在有丝分裂元刺激后短暂表达 抑癌基因抑癌基因表达产物CDK抑制物 P15 P16 P21 P27等抑制细胞周期的蛋白 P53 Rb抑癌基因突变后 不表达或表达无功能的产物 失去对细胞增殖的抑制作用 使细胞出现过度增殖 细胞周期异常与疾病细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常 细胞周期的驱动失控 Cyclin CDK和CKI表达异常 监控 检查 机制受损 Theimpairmentofcheckpointsystem 细胞增殖异常与相关疾病增殖异常增殖分化异常再生障碍性贫血恶性肿瘤前列腺肥大畸胎瘤动脉粥样硬化先天畸形家族性红细胞增多症X 连锁 球蛋白缺乏症高IgM血症 恶性肿瘤细胞增殖异常机制 肿瘤细胞最显著的特点生长失控和幼稚化 不分化 细胞不进入G0期 持续处于细胞周期 1 细胞周期驱动机制失控Cyclins过表达 Overexpressionofcyclins 多种肿瘤cyclinD1 cyclinE过表达 基因扩增CyclinD1 Bcl 1 过表达的主要原因乳腺癌 胃癌 食管癌存在CyclinD1基因扩增过度 染色体倒位 Chromosomeinversion CyclinD1基因倒位于甲状旁腺启动子控制下CyclinD1蛋白合成 甲状旁腺腺癌 染色体易位 Chromosometranslocation Bcl 1t 11 14 q13 q32 易位CyclinD1受Ig重链基因增强子影响CyclinD1表达 基因突变CyclinD1T286突变CyclinD1泛素化受阻CyclinD1 CyclinD过表达致肿瘤机制 CyclinD过表达 生长因子CDKs瀑布效应 细胞增殖过度易发生细胞癌变 CKI表达不足和突变肿瘤细胞中常出现CKI表达不足或突变 p16InK4基因失活突变或缺失 染色体易位 p16InK4高度甲基化 2 细胞周期监控机制受损 Impairmentofcheckpointsystem 主要原因 G1 S G2 M检查点异常失察结果 探测DNA损伤功能降低 如发现不了DNA损伤 会导致基因缺失 易位 染色体重排等 DNA病毒 SV40 HPV 腺病毒等P53蛋白失活 检测细胞增殖活性的常用方法 核分裂计数高倍视野法 highpowerfields HPF 400倍放大 10 视野单位面积核分裂像更具可比性核分裂指数 mitoticindex MI 显微镜目镜放置网格测微尺 计算机软件辅助分析 免疫组织化学法Ki67抗体 所测抗原只表达于G1 G2 M和S期细胞 不表达于G0期细胞 PCNA抗体 proliferatingcellneuclearantigen 36KD高度保守分子 是DNA多聚酶 的辅助因子 不表达于G0期细胞周期素A B C D和E 周期素依赖性激酶CDK检测细胞增殖的辅助标记 DNA含量测定 胸腺嘧啶标记 thymidinelabelling 溴脱氧鸟核甙掺入 bromodeoxyuridineincorporation 放射性核素3H或32P标记胸腺嘧啶或鸟核苷加入培养的细胞液一段时间后 检测细胞的3H或32P的含量 从而了解细胞的DNA合成情况 流式细胞术 flowcytometry 碘化丙锭 PI 可使细胞DNA和RNA同时染色 细胞经PI染色后 FC