细胞分裂与细胞周期.ppt

三 细胞周期及其进程 G0期 也称静止期 细胞暂时离开细胞周期 细胞转化为G0期多发生在G1期 G0期细胞一旦得到信号 会返回细胞周期 典型的人的体细胞的细胞周期时间为24小时 一 细胞周期进程1 G1期是DNA合成准备期细胞质分裂结束即进入G1期主要特点 RNA 蛋白质合成旺盛 细胞生长体积变大多种蛋白质磷酸化 H1组蛋白磷酸化与基因转录活跃相适应 一 细胞周期进程1 G1期是DNA合成准备期细胞质分裂结束即进入G1期主要特点 细胞膜对物质转运作用加强 细胞对氨基酸 核苷酸 葡萄糖等小分子营养物质摄入增加 保证G1期进行的大量生化合成有充足原料 另外 细胞对一些可能参与G1期向S期转变调控物质的转运也增加 2 S期DNA完成复制DNA复制开始即进入S期主要特点 进行DNA和染色体复制DNA复制组蛋白合成组蛋白的合成与DNA复制同步进行 相互依赖组蛋白磷酸化中心体复制完成 2 S期DNA完成复制 GC含量较高的DNA序列早复制 AT含量较高的DNA序列复晚制常染色质复制在先 异染色质复制在后组蛋白的合成与DNA复制是同步进行 相互依存的 新合成的组蛋白迅速进入胞核 与已复制的DNA结合 组装成核小体 形成染色体 S期末 当DNA复制完成 组蛋白mRNA在短时间内大量降解 2 S期DNA完成复制 S期组蛋白继续磷酸化 继G1期进行丝氨酸磷化后 在S期H1另外丝氨酸位点也将发生磷酸化 而H2A的磷酸化则存在于整个细胞周期中心粒复制 相互垂直的一对中心粒彼此分离 各自在其垂直方向形成一个子中心粒 3 G2期为细胞分裂准备期DNA 染色体复制完成即进入G2期主要特点 细胞生长合成大量RNA ATP及一些与M期结构功能相关的蛋白质 微管蛋白合成旺盛合成某些由G2期向M期转化所必需的蛋白 4 M期有丝分裂期细胞核分裂和细胞质分裂不同细胞的M期时间差异不大 细胞周期各时相的生物化学变化 二 细胞周期调控 一 细胞周期调控系统的核心1 细胞周期蛋白cyclin特性 哺乳动物包括cyclinA H在细胞周期的进程中发生周期性的合成与降解 因此命名为周期蛋白在细胞周期的各特定阶段 不同周期性蛋白相继表达 与细胞中其他蛋白结合后 对细胞周期相关活动进行调节 cyclinC D E只在G1期表达并只在G1期向S期转化过程中执行调节功能 称为G1期周期蛋白 cyclinB在间期表达积累 到M期才表现出调节功能 称为M期周期蛋白 细胞周期蛋白类型 CyclinA B经多聚泛素化途径被降解 4 多聚泛素化降解途径 泛素 由76个氨基酸残基组成的高度保守蛋白 2 细胞周期蛋白依赖性激酶cyclin dependentkinase CDK特性 是一类蛋白激酶 但必须与cyclin结合并且特定的氨基酸残基处于合适的磷酸化状态后才可能具有激酶活性通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白 在细胞周期调控中起关键作用在细胞周期的不同阶段 不同的Cdk分子被激活 由此引发或调控细胞周期的主要事件 并促进了G1期向S期 G2期向M期 中期向后期等关键过程不可逆的转换现已被鉴定的Cdk为Cdk1 8在细胞周期进程中cyclin可不断合成与降解 Cdk对蛋白质磷酸化的作用也因此呈现出周期性的变化 周期蛋白依赖性激酶的活化 抑制cyclin Cdk复合物形成p16 p21抑制Cdk4p15抑制Cdk4 Cdk6p24抑制Cdk1 Cdk2p27抑制全部的Cdk cyclin活性 影响Cdk活性的因素 三 细胞周期的运转 细胞周期的运转就是细胞周期调控系统的关键蛋白激酶被激活或失活的过程 细胞周期事件的胞内调控机制 cyclin Cdk复合物是细胞周期调控体系的核心 其周期性的形成及降解 引发了细胞周期进程中的特定事件的出现 并促成了G1期向S期 G2期向M期 中期向后期等关键过程不可逆的转换 两种关键的cyclin CDK复合物G1CDK CDK4 6 cyclinD活性出现在细胞通过G1期检查点之前 使细胞由G1期向S期转化MPF CDK1 cyclinB活性出现在细胞通过G2期检查点之后 驱动有丝分裂开始 1 G1期的调控 G1 CDK使RB蛋白磷酸化而释放转录因子E2F 促进G1期细胞跨越限制点 向S期发生转化 2 S期的DNA复制 CyclinA Cdk复合物形成 CyclinA Cdk复合物能启动DNA的复制 并且阻止已复制的DNA再次发生复制 细胞融合实验表明 只有G1期的细胞有能力开始DNA复制 而完成了S期的细胞G2期细胞则不能进行DNA复制 3 G2 M期转化中cyclinB CDK复合物的作用 G2晚期形成cyclin CDK复合物 在促进G2期向M期转换的过程中起重要作用 该复合物又被称为成熟促进因子 maturationpromotingfactor MPF 意为能促进M期启动的调控因子 MPF磷酸化M期启动有关的蛋白质 如MPF可催化组蛋白HI磷酸化 从而调节染色体高级组装 引起染色质凝集与启动有丝分裂 MPF可磷酸化核纤层蛋白 促使核纤层结构解体 MPF Cdk1 cyclinB MPF对M期早期细胞形态结构变化的作用 染色质凝集核膜裂解 核纤层蛋白丝氨酸磷酸化 引起核纤层纤维结构解体 核膜破裂成小泡纺锤体形成 对多种微管结合蛋白进行磷酸化 合微管发生重排 促进纺锤体的形成MPF还可通过诱导着丝粒分离而促进中期细胞向后期的转换 MPF促进中期细胞向后期的转化 中期染色体两姐妹染色单体的分离是启动后期的关键MPF作用 使APC Anaphase promotingcomplex 后期促进复合物 磷酸化 引起securin蛋白降解 分离酶释放 分解Scc1 着丝粒分离 进入后期 MPF在细胞退出M期中的作用 四细胞周期检测点监控细胞周期的运行 一 细胞周期中的主要检测点 1 G1期检测点在酵母细胞周期中称为起始点 startpoint 是哺乳动物细胞的首要检查点 又称为限制点 restrictionpoint R点 通过R点的细胞一般可以完成整个细胞周期循环 2 G2期检测点 3 M期检测点 G2 M期检测点 M G1期检测点 G1 S期检测点 检测点的本质细胞周期调控系统的组成分子被激活或失活 尤其是细胞周期调控系统的关键蛋白激酶被激活或失活的信号传导过程检测点 可对细胞周期发生的重要事件及出现的故障加以检测 只有当这些事件完成或故障修复后 才允许细胞周期进一步运行 该监控系统即为检测点 细胞周期检测点的特点及作用机制 检测点类型 作用特点 与作用相关的主要蛋白质 未复制DNA检测点 纺锤体组装检测点 染色体分离检测点 DNA损伤检测点 监控DNA复制 决定细胞是否进入M期 监控纺锤体组装 决定细胞是否进入后期 监控后期末子代染色体在细胞中的位置 决定细胞是否进入末期及发生胞质分裂 监控DNA损伤的修复 决定细胞周期是否进行 ATR Chl1 Cdc25 cyclinA B Cdk1 Mad2 APC securin Tem1 Cdc14 M期cyclin ATM ATR ChK1 2 Cdc25 p53 五多种因素与周期调控密切相关 生长因子抑素cAMP与cGMPRNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特异激酶 六原癌基因和抑癌基因对细胞周期的调控 原癌基因 proto oncogene 和抑癌基因 tumorsuppressorgene 均是细胞生命活动所必需的基因 其表达产物对细胞增殖和分化起着重要的调控作用 原癌基因维持细胞正常增殖 对细胞周期的进程起正的推动作用 非正常表达可导致细胞转化 增殖过程异常 甚至癌变 MYC RASCYCLIND 抑癌基因表达产物对细胞增殖起负性调节作用RB基因 pRb蛋白 1986年 第一个被克隆的抑癌基因P53基因 p53蛋白 以原癌基因为代表推动细胞周期进程的正的调控作用和以抑癌基因为代表