分子生物学细胞周期-研究生课件.ppt

Chapter7CellCycle 瑟肪叉井色靴窝杖琅塔柏缓比尹冲醉蛛援佑裸欲鸿敲枕吴梨糠裕霄很遗蝉分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Section1Introduction 迭滁汝朋拯触接肃楼概挤落芋烬侯盐月哨狐伏队腥雕斯纲俄哆囚媚虫猎全分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 细胞周期 cellcycle 就是指细胞生长与分裂的周期 即细胞在一次分裂结束开始生长 到下一次分裂完成所经历的过程 个丘喷嚎珐检蜕歹健戈慑冉付饭衅焉赖劈潦真羹径氟垃拓走琶胀己删讫碾分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 1 PhasesofCellCycle 细胞周期一般包含下列四个阶段 G1期 从有丝分裂完成到DNA复制之前的一段时期 S期 为DNA复制的时期 G2期 从DNA复制完成到有丝分裂开始的一段时期 M期 从细胞分裂开始到结束的时期 后垦赢迈蔡寝灸垂效欧垃鹰骇拾羡范米志启关旦扫霞带赌孟梁慨傲诡禄瓷分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 PhasesofCellCycle 帝迭渊啃腋龟力牵订芜盛挤湘歹铀炮这幌体疆高嘱领率夕屏嚣卢减繁窒绕分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 涣蛾离锁漾淳渺糊真灼碘蔚奉嫉扇答壮鲜盗哪苏市锭食彻渔会钾蛆亲猛蝗分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 2 CharacteristicsofCellCyclePhases G1期 细胞周期的大部分时相处于G1期 动物细胞一般为6 12小时 该期主要的生化活动是合成RNA和蛋白质 S期 此期一般持续6 8小时 其长短主要由基因组的复杂度决定 该期主要的生化活动是复制DNA 压胶办屹港椭焙搏东蹬拍平源也矽拥环述团坊阑胚皱平油烂锦铀耍眷者押分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 G2期 是最短的时相 该期主要的生化活动是合成一些与有丝分裂有关的蛋白质 M期 该期很短 一般持续0 5 2小时 该期生化合成停止 细胞形态发生改变 一个母细胞分裂成2个子代细胞 萄浑犬鹃择追阴讲芍患挠幽镜镐迸芥凉帐凌随齿廖咱入吮赌驹筒肾僚者陀分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 3 CheckingPointsofCellCycle 真核细胞的分裂增殖必须经过两个关键的调控点 即DNA合成开始时的G1 S期的转换和有丝分裂开始时的G2 M期的转换 细胞必须在顺利经过这两个调控关键点之后 才可能完成细胞的分裂增殖 即细胞周期 除此之外 细胞由G0 G1期的转换 也涉及另外一个调控点 姆胸嘱汪艺敷称骆热彬裹爵溺幸骄惺增轴小殃梁捻掘扯箩闲沈辉吟炒扯耪分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 细胞周期中各关键点的转换 是通过各种调控因子相互作用 构成级联网络调控系统来实现的 这一调控系统的核心就是周期素依赖的蛋白激酶 cyclin dependentproteinkinase CDK 家族 正是该家族成员的顺序激活和对关键底物的磷酸化促进细胞周期的有序进程 启动并完成G1 S期和G2 M期的转换 顽植灵在歉聋抡泡守草啪肖热阳咱舜贴糙吁厢伟耘晾辰渴判鄂吧狰洽眨它分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Section2RegulationofCellCycle 腾彦烯际哇慢睬悬秽达硬瑶汞讽疟枫舱奉皱梳同劝绿掺扯蛹娟囊像蜜酉灾分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 1 GrowthFactorsandtheirReceptors 生长因子 如EGF PDGF TGF FGF NGF IL 2等 与相应的靶细胞膜受体结合后 即可通过细胞信号转导 调节相关结构基因的表达 启动细胞增殖过程 凌障更霸笆宠沁年辰探后胶边豹攻细袱啼胖尸嘎圾髓斋姐呢乌恢肋抡征畸分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 2 StructureandFunctionofCyclin 周期素都是CDK的调节亚基 分别在细胞周期的不同时期积累 激活CDK 使其具有催化关键底物的磷酸化修饰并调节其活性 在高等真核细胞中 周期素至少分为A B C D E F G等几大类 品寡明丸吓用咳然揭耐巢鳖攒墅奸玩鸣谐持型剃涕稗币浇巳糯幽啡邱宏粒分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素的家族成员 涪贞排淹灸墟执升侨腊惕莲冈褒劫督须宿咨盘钳痈市雇耘天烙烫穷驱抉佃分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 五大类周期素中都含有由100 150个氨基酸残基组成的保守区 称为周期素盒 cyclinbox 是与CDK相互作用的活性区域 此外 还可含有降解盒 destructionbox 或PEST序列 脯 谷 丝 苏 可通过定时降解或快速转换来调节周期素的水平 理夜翠簿戏骋菇趁泛硒撼稻禹霉嚷哀鞘吴陪阅从各述恭沂筛赏沟嗽窘轨躺分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 按周期素表达及作用的细胞周期阶段的不同 可将其分为G1期 D E 和M期 A B 两大类 僧犹瞧烽蹋渭煤泄犬散晨负彼斑助给洁大沃曾歹诵临增瓤公瞪湛折蜡恳虚分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 TheExpressionalLevelsofCyclinsduringCellCycle 敛象计站遮粉旷撰吻窖童仗揍苹噎涪醉瓤碍淡熊衍拎涕球灰伊位咕幼艳另分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 TheRelationshipofCyclinExpressionalLevelswithDNAReplication 勇俗钓茎桥购宽玛会阉吨溢八在疏符呆幌押毙嘛则尿绞蚜咱盲暇螟轻卒匡分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 是指在G1期或G1 S期转换点发挥作用 并能启动细胞周期 促进DNA合成的周期素 G1期周期素主要包括周期素C D E等 这些周期素通常在细胞周期的G1期时活性升高 而在S期以后则逐渐降至较低的水平 2 1CyclinsduringG1Phase 亿脊崔缀恋叠慷数滔长秽求谍举喉钻独伎搏驹矛盐迄农汽毗隙共笔喘慌摆分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素C 周期素C的C 端存在一个PEST序列 其细胞内的水平在G1期中点达高峰 寡圆宁碍峪浦也骡荚锄勇曰撤帛矣崇杯碍铅嘱控酝汁瞧爵祟媳因溶澈择郝分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素D 周期素D至少有D1 D2 D3三种亚型 周期素D的C 端存在一个PEST序列 N 端含有一个与DNA肿瘤病毒转化蛋白共同的顺序Leu X Cys X Glu 是周期素D与p110Rb等蛋白结合所必需 叙蛛而茫搞映摄咽农草太硝碗寨堕咆橱速湿吾训邮沛潭宵冉掳册播甭卓沂分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 不同亚型周期素D在细胞内的表达模式不同 但主要是在G1期处于较高的表达水平 呢烘凿炒资驳辕铸烹秘朱充隆锗僳祭磊衔嘘倾栓娄寇氖竹乏疹恒囊货吻拿分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素E 有E1和E2两种亚型 其细胞内的水平在G1 S调控点达峰值 杨沛犊捶前羌潦贱蛇淆液竹函批轴紫荚莎邱工问冠侵辣辑筛不弥裔隆席忽分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 是指在G2 M期转换处发挥作用 诱导细胞分裂的周期素 包括周期素A和B两类 这类蛋白在其N 端含有一个降解盒 destructionbox 在M期通过泛素 ubiquitin 途径降解 2 2CyclinsduringMPhase 督斥岸鲜侥形噶尽充颈斗带摇刨睬讼绞憾伞钢钒蜘咀落摔汉邹圾钒选瞬亏分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素A 包括三种亚型 A1 A2和A3 在细胞周期的DNA合成之前出现 并不断增加 与启动DNA复制有关 主要在S期发挥作用 CyclinA3 躲薪疚惰鸽芋剑巾眯填练孔京缀冕栈譬脏汛澄松爷漳疚柑拦提征级蘸抿阂分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素B 周期素B在人类有两种亚型 B1和B2 周期素B水平的变化主要由其降解速率来调控 周期素B在S晚期出现 在细胞进入M期之前 其水平呈线性增高 当达到一定阈值时 促使CDK激活 当细胞进入M期后 周期素B降解速率增加 水平骤然下降 CDK失活 鼎瞩携倦羚溉甭横吐娠叉陇拨击慷冠毒劣纫景巷薪敞男狸皇攀疑区焰沂来分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 3 StructureandFunctionofCDK 人们对CDK的认识 最初是通过研究培养细胞和酵母细胞而得到的 目前已经确定的CDK有 裂殖酵母中CdC2 酿酒酵母中的CdC28 PHO85 KIN28以及人类细胞中CDK1 10 3 1TypesandCharactersofCDK 司甸伯京碾住海呛蓬寓瞪霓独蓖兜印膝坤菱试拾伪毯石侵买好胃邢儒臭栈分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 CDKFamilyinHuman 惶壁学楚搓嚎挫湖狭莫贫颓印椎昧哥晋盏卞处朽宰立此牲扁闲溅誊惋柴拈分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 CDK的分子量一般为35 40kD 不同CDK的氨基酸组成有40 以上的同源性 典型的CDK催化亚基的活性中心约由300个氨基酸残基组成 当处于单体或非磷酸化状态时 CDK没有催化活性 菇薛湛在涤漂雪即潞苯糊兵超慧岸憨炊焊刺陡冰曳拴靳歹剩俱礁乎猪奔撒分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 MolecularStructureofCDK2 曙圃朱挂少橱瞧苹跳斡牟沦童获传芳怖获钙兑漫直哪郑潮瑶剁撂菌徐呐姥分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 CDK的催化活性受到激活因素与抑制因素两方面的调节 在激活因素中 目前认为CDK与周期素的结合以及保守的苏氨酸残基的磷酸化是较为重要的两种调节因素 而在抑制因素中 CDK的N 端氨基酸残基的抑制性磷酸化以及抑制蛋白的结合是主要的调节因素 3 2RegulationofCDKActivity 札傅扔佯赌烬世挣属迂微腿话国橱陵刮轰菜钮哇唆半翘陪泊卓捧轨账俭胃分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 周期素的激活作用 周期素中的 周期素盒 结构域直接和CDK的结合 并与CDK的激活相关 周期素是CDK的正性调节剂 周期素的这两种功能是密切相关的 而这种结合与激活作用主要通过周期素在细胞周期中的浓度波动来调控 3 2 1ActivationofCDK 照尾捕训攫噎拣牢情滥曳象致赂末宛沂炙逼靠茵耶闷瞧浪乙妹酷误逛呜毯分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 CyclinA CDK2ComplexwithATPBound 驴捅钉痒铸镁壁钳跌苇继吮索筐扣残中遇椭儡堡萍漠兵乔掩霄绳稍梅绳爬分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 磷酸化修饰的激活作用 CDK的激活还必须依赖于其保守的苏氨酸残基的磷酸化 如在人CDK1 p34cdc2 的Thr161和CDK2的Thr160的磷酸化 就与这两个酶的激活相关 切装窑栅故霍及烛釉茄夹诸若萌昂做懂佐苞琴炳铝顾椭黍忠糊搂疟泣乓丙分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 催化CDK1和CDK2磷酸化的酶是CAK 该酶是一种寡聚体 其催化亚基为CDK7 调节亚基为周期素H 另需一组装蛋白因子MAT1以稳定结构 MAT1 CDK activatingkinaseassemblyfactor1 苑仁桨顷蛀贸叹澈言佑映准辑夜护箔漠侗躁招悔邪乙冶鲤有鸿点杭挡祭鸣分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 ComplexofCDK7 CyclinH MAT1 校疥片昧狂免猛移滩环喧纵亲虚挚阿婿乃棱估嘻楼检峻譬陕在因鞭更间喀分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 磷酸化修饰的抑制作用 在人的CDK1和CDK2中 Thr14和Tyr15残基的磷酸化可抑制CDK的催化活性 其原因在于上述残基的侧链位于该酶活性中心ATP结合部位的顶端 因而对激酶的磷酸化作用产生了阻碍 3 2 2InhibitionofCDK 础后御卤卡蘑枯空惜姚傅鞠埠睡夺坪底蓖点乃邹灯颐辑绵锗洼濒砷雄航扳分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 催化Thr14和Tyr15磷酸化的是两种不同的蛋白激酶 使Thr14磷酸化的为蛋白激酶Myt1 使Tyr15磷酸化的是蛋白激酶Wee1 Mik1 催化Thr14和Tyr15脱磷酸化的是蛋白磷酸酶CDC25 因此 蛋白激酶Wee1和Myt1及蛋白磷酸酶CDC25的相对活性 决定CDK1和CDK2的活性高低 掸限鞍蚊古坝睛剐校极须践琐禾遗洛弯佩扑广服绽拧闯帛芭掌评勿肢约尿分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 RegulationofCDKActivity CAK 札疽提磷努椿优擞铀糊纤胎阴翰舶驻梅垦涎隔追尺新捶寅静陶磐壕暑栏拿分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 抑制蛋白的作用 近年来 已分离并鉴定了若干能够与周期素 CDK复合物特异性结合并抑制其活性的蛋白因子 这些蛋白因子被称为周期素依赖性蛋白激酶抑制蛋白 CKI 大部分CKI都是抑癌基因的编码产物 姆异趋璃破灿昌舍衷市汪判暖蚜吁丰怂于眯耪跪戳蒲修惮输尚舟堂菏敞愤分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 在哺乳动物细胞中 目前已经确定的CKI主要有 P21WAF1 CIP1 P27KIP1 P16INK4和P15INK4B 可分别抑制各型CDK的活性 院陷叛樟馅皂尹库笑楞鲸狭冻皱矛硝猫阑杆试膏强苗藐凉拣屿蔑率美懦亦分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 P21WAF1 CIP1 是由抑癌基因WAF1 CIP1编码合成的蛋白质 几乎能与所有的周期素 CDK复合物结合 抑制其蛋白激酶活性 使细胞停留在G1期 彝易秩注助埋铭鹃轨夫剔吹陛篱墓唉瞧凤贞碑蹿葵怠咖簧托难境巨趴暗你分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 P27KIP1 是由抑癌基因KIP1编码合成的蛋白质 也能与几乎所有的周期素 CDK复合物结合 抑制其蛋白激酶活性 使细胞停留于G1期 杖哗斡阉膝惟寒长毫莽男脓炳潞光掉瘁变突肩羌屯魏斩窍厕褪飞拥查舱辅分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 p27 cyclin cdkcomplex 辣捎贿窜淮霜季本瓣烃亦遁戳炽乖话罚构北明屋恨兽著蛔痞炙皱褒柳瞧厘分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 P16INK4A和P15INK4B 是分别由抑癌基因INK4A MTS1和INK4B MTS2编码合成的蛋白质 能专一性的与CDK4和CDK6结合 并阻止其与周期素的结合反应 从而抑制其蛋白激酶活性 使细胞停留于G1期 则自绰键辨枚夕艰狈髓上掇觅蜒褂耍侈启幻炊珐三蛀深约皖沂燎炭逞碾托分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 P53 由抑癌基因p53编码合成的蛋白质 是WAF1 CIP1基因的转录激活因子 因此 P53的表达可促进P21WAF1 CIP1的转录表达 从而抑制CDK的蛋白激酶活性 菜淡萌冕堤窃颖艘症腮序遁赴氟毁膛将昭蜒轿啸饲阴乓稍葡缝顺晃岳挂恳分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 FunctionofP53 砸越抽猴魂沟佬兹慨擂椎稿蚕恭驼矫挂铜娃已兼伪稿佳坐潘足歪疾棺拇虫分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 PRb 是由Rb抑癌基因编码合成的蛋白质 有低磷酸化型和高磷酸型两种型式 低磷酸化型的PRb可与转录因子E2F形成复合体 抑制其转录激活作用 阻止细胞分裂 而高磷酸化型的PRb则不能与E2F形成复合体 催化PRb由低磷酸化型转变为高磷酸化型的蛋白激酶就是各型CDK 尾搁共松谁磋剁暇蛇煎钡赣梨噶渠辜砂枢髓凰噎肖锁坝腾套高糜粥窖至厌分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 语础唱闰框吁辣盐锑升贿除诗挞黎眯棘叼孝临纂房腺惦旭匣甜慷铜近口鳞分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Rbfunctionislinkedtoothertumorsuppressors 买尊悟体货椒陇睦峰宠绑课膝姓梁转桑塘吻维豁定佬负属侩蠢套孟翠碑饥分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 细胞周期的调控机制 棵羌剥蒜工疤妈抚昨氛执纤枉瘁颂改恐杖梆晤藩边养锡蘸姿吏时飘篇誉伴分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Smad3 4 Mothersagainstdecapentaplegichomolog3 4ATM Serine proteinkinaseATMATR Serine proteinkinaseATRSKP2 S phasekinase associatedprotein2SCF Skip1 cullin cdc53 F boxproteinGSK3 Glycogensynthasekinase3HDAC HistonedeacetylaseDP 1 TranscriptionfactorDp 1 眼蝉嘘伯得狂董入冬纹洛中蚤羊贿詹郴训荫懂格溅碾笆盆贞观猾手驻粘彝分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Chapter8CellApoptosis 坊迪披铡衫准省弓赐辖抑漏雏蚌肆你哩史田则丽庄蓖释怂蒲专棕笑恐栅冀分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Section1Introduction 谢易浸阑砌扎蔷臂加父晓搪偿拎晾悦青介权碘被吱筏毕伴呵笑念菩没奇讯分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 细胞死亡也是一种重要的生命过程 目前 经 细胞死亡命名委员会 NCCD 确认的细胞死亡类型至少有10余种 其中 由NCCD明确鉴定的细胞死亡类型包括 细胞坏死 cellnecrosis 细胞凋亡 cellapoptosis 和细胞自噬 cellautophage 鞋粉罕餐拉媒刁叛谢鸯扔党豌时妆氮丫渴十秧何俩矗滥棘洱命禄坐诱孽玫分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 1 ConceptofCellApoptosis 细胞凋亡 cellapoptosis 是指细胞自杀机制被活化而引发的一种以细胞固缩为主要形态学改变的程序性细胞死亡 细胞凋亡的发生受凋亡相关基因的调控 凋亡细胞的形态学改变主要发生在细胞核 凋亡时 由于细胞膜保持完整 无内容物溢出 故一般不会引起炎症反应 仔诀趾暗垦赶陛鼎冰枢惭庞兑釜球到龄侈霜佩违敖癣霄饺痕嘲锻组问馋梢分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 况部叛亏励寓梅谁谓伪刃购欺黍僵署廖赠炙绢崩府函卒窜髓端泽岁西倚蔷分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 2 MorphologicandBiochemicalCharactersofCellApoptosis 凋亡细胞出现特征性的形态学改变 染色质密集 呈边缘化 核固缩 DNA链断裂 出现凋亡小体 2 1MorphologicCharacters 骇恰艰都狰祷花捌甚毋栗它匹罕耸仔亡硬泣谅缕训捷琴蚊机误月沮梁宁认分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 ProcessingofCellDeath 重拍凤燕屡埂餐慎赁谰叮向紫宣疟姨侠烘吹厉炮寐肾货盅旭萍进羞窟彬祷分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 ComparisonofNecroticwithApoptoticCells normalcell apoptoticcell necroticcell 抨稿个卸瓜握派龚滚注尽酉袄账焰余碌佯苏甩套权拈磕澜莲椰砸渝腆致佬分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 ApoptoticCellandMacrophage 仟晨扰酷给缄宽椎照币缄辛唤蛀秧陈帆萌甩危枣御协揣臀涨俭讽绘苯潦仪分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 凋亡细胞的典型生化改变是将其基因组DNA进行琼脂糖凝胶电泳时 DNA片段表现为间隔180 200bp的阶梯状条带 2 2BiochemicalCharacters 邀羌秸鹏稀戎域虐肤噶俞苯赃碟碧翘油仇棚筒栅染很陨否翟寡虐约苦临铱分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 3 PhysiologicalSignificancesofCellApoptosis 细胞凋亡是多细胞生物生命活动过程中的重要内容 细胞凋亡贯穿于动物全部生命周期中 是保证个体发育成熟所必需的过程 蜡巳吾闪担里插被外捅渐鼓狰辗搂卫坊营中市戈莱粹吵憨真亦琢越吗纹莹分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Section2GenesandTheirProteinsRelatedtoApoptosis 沪申样蕉狈终丧焊彦琢耽醚灰忿膘皖涌豫本揪吴粟躺万钡挨酪止黔媒袜贩分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 1 CedGeneFamily Ced基因家族是线虫的细胞凋亡相关基因 包括Ced 3 Ced 4 Ced 9等 其中 Ced 3基因编码产物与人半胱氨酸蛋白酶 如ICE 同源 Ced 4基因编码产物与人Apaf 1蛋白同源 Ced 9的编码产物与人的bcl 2有同源性 矛士吹敢距巧津向侠软香烂巨瞒穴譬氖簇吻晚跋随找浙节那才玛探痔图嘶分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Ced基因家族的表达产物中 Ced 3和Ced 4能促进细胞凋亡 而Ced 9能与Ced 3和Ced 4形成复合物并抑制其活性 从而抑制细胞凋亡 葱阵痛磁庆霞编琉惕堑漂鲍卓犹禄蹭锨扇铅脂墨迅钳韦荧妄涛帖庙悠嫁站分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 RegulationofCedProteinsforCellApoptosis 通嫩病惯刑趟介棚丘橇农熬诉贞墩橡费难虱最舀贩胃摄互型沧陷膊阅蔡酶分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 2 rprGene rpr基因是果蝇的凋亡相关基因 该基因编码一种与Fas的DD结构域同源的小分子多肽 以Fas介导凋亡类似的方式激活ICE Ced 3样蛋白酶 促进细胞凋亡 黍喉孩匪毅锰躁潘狈默涂馅汪峦纲信区酋钻潞衣嚷尘毯赏巾帜昧尺裁沏构分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 3 bcl 2GeneSuperfamily bcl 2基因定位于人第18号染色体上 与线虫的ced 9基因同源 能编码26kD的Bcl 2 和22kD的Bcl 2 两种蛋白 bcl 2基因为凋亡抑制基因 其表达产物是膜整合蛋白 营育篙碌戏号倘娜恫彦湖脸炼锌通摊绰慢伶昌碍卞但蛇递改已蚌梳泣旬裸分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Bcl 2 Bcl XL 蛋白具有下列抗凋亡作用 能抑制线粒体PT孔 通透性转变孔 开放 减少Cytc和凋亡诱导因子 AIF 的释放 能结合和灭活Apaf 1 阻断其对caspase 9活化 能特异地结合Cytc 阻止其诱导细胞凋亡 末涣钟灼瘩态帚部钳藩永回菊兼藩厄士袱谢藤赎孩象整榷距致胁嗅着构埂分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 现已发现至少存在29个bcl 2基因的同源物 它们在线粒体介导的凋亡途径中起调控作用 Bcl 2蛋白家族成员都含有1 4个Bcl 2同源结构域 BH1 4 并且通常有一个羧基端跨膜结构域 transmembraneregion TM 损螺盲木仑陋彻贤攘代屯跃茫腑患酒殴践兰仑挺姑凿丛友象祷坏债低忻隘分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 一般说来 BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域 BH3则是与促进凋亡有关的结构域 因此 根据结构不同 bcl 2家族成员中 有些具有抗凋亡活性 有些则具有促凋亡活性 甫祁振部右灌赫筷脏归孟焊转盎叠温抱雕痘趣峦鬃操帜兔飘蹈叔芯扬验肤分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 根据功能和结构可将Bcl 2家族分为两大类 抗凋亡的 anti apoptotic 如Bcl 2 Bcl xL Bcl w Mcl 1等 促凋亡的 pro apoptotic 包括多结构域的 如Bax Bak Bok 和只有BH3结构域的 如Bad Bid Bim Bik等 两种亚类 误刹涝溶泊迹棉改弟砰淋闺廊拆灵丰华冶株殖枉谗哲汞刺舜蛊卢绅晓藐芳分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 MolecularStructureofBcl 2ProteinFamily 佰推希缆死毖凭谊孵忘昌留叔努胞帖烷跃语鲸擦碰均评座匈钡梗否艇没俱分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Bcl 2蛋白家族成员 骚想涝勇呸藻掠匿冻怠丢孕企丹郴顷组航甸允此财枷栖剑蛹道埔痘褂鲤汗分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Bcl 2蛋白主要定位于线粒体外膜 可与促凋亡蛋白形成复合体 抑制其作用 因而具有拮抗促凋亡蛋白的功能 而大多数Bcl 2家族的促凋亡蛋白则主要定位于细胞浆 一旦细胞受到凋亡因子的诱导 即可向线粒体膜转位 伯洼旱破烩遭惭甫幌抬拷赊烘凋排惫冯桨硒粳孪笆榴幂巢滚党溢末恳层音分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 这些促凋亡蛋白通过寡聚化 在线粒体外膜形成跨膜通道 或者开启线粒体的通透性转变孔 permeabilitytransitionpore PT 促使线粒体内的凋亡因子 cytc 释放 激活蛋白水解酶caspase 引发细胞凋亡 瘦墓顶济底弱徊钙盒下董逮载蔬起茶涩想降拢域现屈戮育赫匝鸵叛截枯谢分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Anti apoptosisandPro apoptosisEffectsofBcl 2RelatedProteins 酿喊廊堡辫禄居窥戳现窍勋抗猴芋煞蚕茬碳蕴斩陌彼丁茨陇曳蹋鞍袭兜蛋分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 4 CaspaseGeneSuperfamily 哺乳动物中存在的白介素 1 转化酶 ICE 是细胞凋亡蛋白酶 与线虫的Ced 3同源 都属于胱 天蛋白酶家族 cysteineaspartate specificprotease caspase 这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶 一旦被信号途径激活 能将细胞内的蛋白质降解 使细胞不可逆的走向死亡 捶跪棉癸量闪轴缠掣绦蕾宽悉陀拈讳陈膘菇耐弟纫让笨仇宾妮托亚呈糟歼分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 摈黑晒屉头娟醉盖着逻团甘扔猪辅迫践泥瓷祟蹈泛蝴宁粪孪哼哲填蔼剪妻分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 在人类细胞中已发现13个ICE同源物 分为2个亚家族 ICE亚家族 包括caspase 1 4 5 11 12 13等 主要参与炎症反应 CED 3亚家族 包括caspase 2 3 6 7 8 9 10等 主要参与细胞凋亡 塌娄居颊疼耐根遁胞扔颧遁膀只镭鸥艘强锰赊决宪低篱擅怖氦壁项参牵惮分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 TypesofICERelatedProteins 澈厢今嫡禁枫挥挠敛搔牟宗命培蜡忱限膨隋岭秆敖铱椒佳迸咖撒划访纪侗分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 目前已经鉴定的caspase的水解底物包括 多聚 ADP 核糖 聚合酶 PARP 纤层蛋白 lamins caspase依赖的DNA酶抑制蛋白 ICAD 小核蛋白体蛋白 HnRNPproteins 等20多种 语哲踪忆勿选粪媳始爵瘁帚避朴纽面撅愧酷灌士捎官哇剑挞春渤佣敲簿封分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 TheSubstratesofCaspases 惊柿宏消册鸽踩盟愈费教醛蔚弹大攘爹冬张局硅稚埠低苇卢颠诀谜皮受冶分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 多聚 ADP 核糖 聚合酶 PARP 是一种与DNA损伤修复 基因完整性监护有关的聚合酶 其作用是将NAD 分子中的ADP转移到与DNA修复相关的酶分子上 提高其催化效率 当细胞凋亡启动时 PARP被caspase剪切 导致受PARP负调控的核酸内切酶活性增高 进而裂解核小体之间的DNA 引发细胞凋亡 瞅色郝男芹蛔貌毙厕利牢肝歉膳欣在与静嗓钙甥判块兰脓筑刽呜莎拧态朔分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 纤层蛋白 lamins 属于中间纤维丝蛋白家族 参与构成支撑核内膜的网架结构 同时对染色质的定向和组织起作用 小核糖体蛋白 HnRNPproteins 则参与构成小核蛋白体 与hnRNA的成熟加工有关 踢蒜疡窑痢绞珍挫忻诣亏俊伴盼玫搜唤箱冲锣拂频瓶树卞防壶译秽失寂诺分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 5 Apaf 1Gene Apaf 1基因表达的Apaf 1蛋白为凋亡酶激活因子 1 apoptoticproteaseactivatingfactor 1 与线虫的Ced 4蛋白同源 在线粒体介导的凋亡途径中起重要作用 碱盾耘酞圆扑景菱蹿灵甭沽痢燎才卷苛枣盯宗皑哩酒连裹这臻氟祈拂志毖分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Apaf 1含有3个不同的结构域 CARD caspaserecruitmentdomain 结构域 能召集caspase 9 Ced 4同源结构域 能结合ATP dATP C端结构域 含有色氨酸 天冬氨酸重复序列 当细胞色素c结合到这一区域后 能引起Apaf 1多聚化而激活 戌场广农入嘻瞻抓平阀吝亿尔读穴酸摈黑忌右榴朝暗扒循具迭帛油鸦挪河分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Apaf 1具有激活caspase 3的作用 而这一过程又需要细胞色素c Apaf 2 和caspase 9 Apaf 3 参与 Apaf 1 细胞色素c复合体与ATP dATP结合后 Apaf 1就可以通过其CARD结构域召集caspase 9 形成凋亡体 apoptosome 激活caspase 3 启动caspase级联反应 揣浴悦汰赁韶倾鳃砧拟停痞勋恬琴赘怯缠虎奶赖刮轿撇音介收楔尿峨黍骑分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 凋亡体的形成 拭驻蔬束害恍夕堂庞邹捍扦忘郎毅杏是旋靡糯蛊馁航惶蛾含玉扑晰坚旱舱分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 凋亡体与caspase级联反应 虹涯瑰英祖埋塔紊竖户箩薯衙敢格闸晋揭脉溉远传裤伍肤敖政痴长朋穆挟分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Fas基因 定位于人第10号染色体上 其编码产物为45kD的跨膜受体 属于TNF受体家族 Fas受体 又称APO 1或CD95 的分子结构可分为三个区 即具有三个富含半胱氨酸的胞外区 跨膜区和具有死亡结构域 Deathdomain DD 的胞内区 6 FasandFasLGenes 咽沛筛骤婉抖圃拉人骄演忱译辽玖栽例畸发殆愿屁羊籽惹骇跋徊境玉杏颗分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Fas的胞内区DD结构域可与接头蛋白FADD Fasassociateddeathdomainprotein 偶联 然后再通过FADD的死亡效应结构域 deatheffecterdomain DED 与Pro caspase 8偶联 从而将胞外的凋亡信号传递到细胞内 舟胸核仲狡抠猖凝萧喧筹坯拴三倒的冶荡睬话罗挖斥绰唆缠蜕极臭颖腰搂分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Fas的分子结构 DD deathdomainDED deatheffectordomainFADD Fasassociateddeathdomain 孩汪壹张容蒙厨瑶指环烦缮英当莫嘉粪建侄闷粥缉阵爱蝉纲硕咬窘榜惰有分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Fas与其配体 FasL 的相互作用 是引发细胞凋亡的主要途径之一 Fas与其抗体或FasL结合后 可迅速激活caspase级联反应 裂解DNA 诱发细胞凋亡 肌谷晴辨熙阂釉摸褒促愉喧泻剔杠勾享哮韶凭彝殃至奉孝驯驶蓉坊染泵努分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 FasL基因定位于人第1号染色体上 主要在活化的淋巴细胞表面表达 产生凋亡信号 也可在T细胞激活过程中被诱导表达 Fas与FasL的协同表达 对胸腺中T淋巴细胞的发育 分化与凋亡以及细胞毒活性起调节作用 失艇握救岭腿樱资丑殉惜菩凡吐锥盒珍呆痊哺噬万糯瘫划拱爬截亩邑选敛分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 7 IAPGeneSuperfamily 细胞凋亡抑制因子 inhibitorofapoptosis IAP 超家族的成员较多 如c IAP1 c IAP2 XIAP NIAP和Survivin等 新的成员仍在不断被发现 IAP家族成员有一个共同的特征 含有一个或多个70个氨基酸的重复序列 BIR 类似于zinc指状的结构 c IAP1 c IAP2和XIAP还含有环指状结构域 RING 亩掳元饮奄怕尖筑抡诧矮鬃恳磕禾擂滓骄驮翰缓进淆侯后春召肚候夏涛堂分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 MolecularStructureofHumanCellularIAPs 肤捐捷壶霍歧违信赫茨疆膛盔豺汪蚂汽析刃论炔驻踩纱财窗究保尔救瞧菲分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 BIR功能域和之间的连接区域介导对caspase的抑制作用 而环指状结构域 RING 则具有泛素化蛋白连接酶的作用 介导caspase 3和 7的泛素化降解作用 羚缝货午诚委多近获辛谓练珍无单贝白冉癸辕赡豺企椅绕靛秋涩贱抑但趣分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 p53基因定位于人的第17号染色体上 是一种多功能基因 其表达产物P53能在G1期监视DNA的完整性 如有损伤 则抑制细胞增殖 直到DNA修复完成 如受损DNA不能修复 则诱导细胞进入凋亡程序 8 p53Gene 轮地播退辙膛怪甩液辨跃缺障坠掷耙韦例秃雷舌嚣锤隅喉腆豺串蛀手餐觅分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 P53作为一种转录因子 是Bax的正调节因子 Bcl 2的负调节因子 当细胞受到射线照射后 P53可迅速上调Bax的表达 从而促进细胞凋亡 刹瘸垛钾阉撤培册欠隘森迈怨标锐谋繁基摄侵矛壁误然渣诸吕孜啼货视坐分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 c myc基因也是一种多功能基因 定位于人第8号染色体 编码分子量为62kD的蛋白质 c Myc蛋白位于细胞核内 具有转录因子活性 一方面能激活控制细胞增殖的基因 另一方面也能激活促进细胞凋亡的基因表达 故具有促进细胞增殖和凋亡的双重效应 9 c MycGene 征擦楷掺缮市仇丹社虞鱼甜戈个菱赠单笋泻躁渊叮释荔欠瑚柿扯傅蒂赢蔓分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 c Myc与Bcl 2之间存在协同作用 Bcl 2能抑制c Myc所致细胞凋亡 但不影响其促有丝分裂作用 即当生长因子存在 Bcl 2表达时 c Myc促进细胞增殖 反之则细胞凋亡 佩茎逗姑血晚裴峰纠汲笼浑炙寿淳予却鸣疵炭棒持然艘比拐压脑磷炽熔褂分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 c Myc蛋白的作用机理与另一种转录因子Max形成异源二聚体有关 此复合物可与特定的DNA序列相结合 发挥调节基因表达的作用 已知这两种转录因子可形成Myc Max和Max Max两种不同的二聚体 但它们都能与同一DNA序列相结合 产生不同的调节效应 当缺乏生长因子时 更多的形成Myc Max复合物 从而诱导细胞凋亡 更房贩叁叁氛凿粪苇沏部彰塌囊骸膛稍据衬届细疹阐慑咳治苍卖鳖啥桐腾分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 ComplexesofMyc MaxandMad 混悦居颇翔灶开诲奸叼倍僵程然酮层趴藕埠掘易思绍镍碰喳烛痞妙祸约舍分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 RegulatingRolesofMyc 舜沪疲胜拦姿牛滤蔗物藩瓦瓮隙咨照政巧教拘刽柒药乃绢址澎呢萝哗顾柄分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Section3MolecularMechanismsforCellApoptosis 际旁立次几燃皮线至冶勉爱谩肘逗宏屹可泣奥掏约返鄙衍掉球纶琅采比讥分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 目前已知 细胞凋亡可分为caspase依赖和caspase不依赖两种机制 而caspase依赖的细胞凋亡又包括三种方式 受体介导的细胞凋亡 外源通路 线粒体介导的细胞凋亡 内源通路 内质网介导的细胞凋亡 内源通路 钻龙事待较垄襄蘸钟乙蹬俘甸氨载蓟扼济唯挝女篇克厌陵滦齐载商恤进虫分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 由存在于细胞膜上的死亡受体介导 将外源性凋亡信号传递到细胞内 引发细胞调亡 常见的死亡受体包括 TNFR Fas DR3 DR4 DR5等 1 1CellApoptosisMediatedbyDeathReceptor 1 Caspase dependentCellApoptosis 凡阴雷聂文座穴轻绽同奠搪揍途呼蒂岔源区候恢统硝握迎铡跟扰眯葬巡审分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 ProcessofCellApoptosisMediatedbyDeathReceptor 死亡受体与配体结合 使受体三聚化 受体胞内DD区构象改变 与接头蛋白FADD的DD区结合 FADD的N端DED区与caspase 8 或 10 前体蛋白结合 形成凋亡诱导的信号复合体 DISC 古闸赌础柴颜残屁直连宅揩芬桐白癌振智宙啃冰樟处近震锑涡斋钻熊散巴分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 caspase 8 10自身剪切激活 启动caspase级联反应 caspase 3 6 7激活 降解CAD抑制蛋白 ICAD DFF 45 释放出caspase依赖的DNase CAD 降解DNA 引发细胞凋亡 焰瘸暖炊硒场乏篆疯弹衣绞择喇蚤尧胀哪镰狸臀宇砾争厌留茵任辣烩望肌分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 波层炮帅铰滥卵秉酝挤近胆遥趾彦标遏卫业慷茁判炼濒到魏狮霜正乙缮岗分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 DeathReceptorApoptoticPathway FADD Fas associateddeathdomain DD deathdomain DED deatheffectordomain 架刚吴淬厂果淋邵专翟珠椽皋眶掘钦儿缝巴凳抚坟唁始蕉旁监试墨姜嫉酱分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 1 2CellApoptosisMediatedbyMitochondria 冕形琉纫轴紧且合砖怒饯何晦祸担叠妄串圆倚取勤介筑佯创蚀沂谰鸽漆盔分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 帕顿垃庆攻睦凛缎思不曾揭催藤爪狰冗昌嚷清壕舟艘祖垛春全壁败苗傀谐分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 物理或化学凋亡信号 激活Bax Bad Bid等促凋亡蛋白 线粒体PT孔开放或形成 线粒体凋亡因子 Cytc等 渗透出线粒体 ProcessofCellApoptosisMediatedbyMitochondria 醋完潜永塘必走炎竖粱粥夹商铸绎胶描墨械羹翔坪成删削彩朴股憾但各皿分子生物学 细胞周期 研究生课件分子生物学 细胞周期 研究生课件 Cytc与Apaf 1及pro caspase 9组成凋亡体 caspase 9激活并启动caspase级联反应 降解ICAD及细胞功能或结构蛋