山大医学细胞生物学课件11细胞分裂与细胞周期

1、第四篇 细胞的基本生命活动山东大学医学院细胞生物学研究所1个体发育过程中，细胞增殖与分化的结果第十一章 细胞分裂与细胞周期3细胞增殖(cell proliferation)的意义个体数量的增加；是多细胞生物繁殖的基础；成体生物仍然需要细胞增殖；机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等。4基本事件：DNA复制 细胞分裂51.无丝分裂：低等生物细胞的增殖过程2.有丝分裂：形成有丝分裂器，遗传物质均等地 分配到两个子细胞中。见于体细胞中.3.减数分裂： 生殖细胞成熟过程的分裂方式。第一节 细胞分裂（cell division）6一、无丝分裂(amitosis)无丝分裂直接分裂特点：直接快速，核保持完整

2、，染色质不凝集，无有丝分裂器装配表现：细胞生长DNA复制细胞核拉长核中部缢陷呈哑铃形，核颈部有环状微丝环绕（无丝分裂装置）两个子核形成胞质分裂两个子细胞。子细胞中的遗传物质可能变得不均等。 7无丝分裂Bacterial Reproduction8二、有丝分裂 (mitosis)有丝分裂间接分裂（indirect division）真核细胞的主要分裂方式，在分裂过程中既有纺锤体的形成，又能形成染色体，是能保证遗传物质均等分配的分裂方式。由于这一时期的主要特征出现纺锤体，故称为有丝分裂。通常包括核分裂和胞质分裂两个过程。9根据细胞在有丝分裂过程中的形态学特征，可分为 细胞核 细胞质 胞质分裂分裂前

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） 标志：染色质凝集成染色体分裂极的确定核仁消失，核膜解体纺锤体形成12(1)染色质凝集成染色体 组蛋白发生磷酸化，促进染色质凝集。 染色质 核小体串 染色质丝 染色体。13（2）分裂极确定中心体：中心粒+无定形基质星体：中心体+星体微管星体向细胞两极移动确定分裂方向标志纺锤体装配开始14中心体的复制周期和微管组织中心前期,两个中心体向两极移动 15（3）核仁消失和核膜解体 发生在前期末，是前期结束的标志。 核纤层蛋白磷酸化核纤层解聚核膜破裂以小泡形式分散在胞质中。 核仁随染色质的凝集组装到染色体中而消失。核膜的崩解与再

4、组装机制16（4）纺锤体的形成（spindle）a. 纺锤体有丝分裂前期末出现，由星体微管（aster microtubule）、动粒微管（kinetochore microtubule）和重叠微管 （overlap microtubule）纵向排列构成。临时性细胞器。 功能:将遗传物质均等分配到两个子细胞。重叠微管 /极间微管 （polar microtubule）17纺锤体微管由间期动态平衡中的微管重新装配形成中心体的复制和微管组织中心微管依赖性马达蛋白的作用染色体的作用b. 纺锤体的组装18微管依赖性马达蛋白的作用驱动蛋白（kinesin）（大部分）向微管正极端运动重叠微管之间反向相对滑

5、动的动力；动力蛋白（dynein）向微管负极端运动使微管负极端聚集而形成纺锤体两极、重叠微管之间的聚集力。M-Cdk参与马达蛋白的作用。19c.星体（aster）细胞分裂前期微管以中心体（centrosome）为核心组装并向四周辐射，中心体与此种微管合称为星体。20（二）分裂中期(metaphase)1.染色体达到最大程度的凝集。 标志：染色体整齐排列在细胞赤道板（metaphase plate）上染色体列队21中期赤道板的形成过程222. 主要事件：纺锤体(spindle)捕获染色体动粒；标志：染色体剧烈地活动、旋转、振荡、徘徊于两极之间，并被纺锤体“捕获”（此过程随机发生）。23中期赤道板

6、的形成过程中期赤道板形成的力243.有丝分裂器(mitotic apparatus) ： 中期分裂细胞中，染色体、纺锤体与两极星体合称有丝分裂器。25（三）分裂后期(anaphase)标志：着丝粒断裂，姐妹染色单体几乎同时分开并分别向细胞两极移动；分为后期A和后期B；12m/min。26 27后期A（anaphase A）与后期B（anaphase B）后期A：指染色体向两极移动的过程。 染色体动粒处动力蛋白与微管解聚的作用而缩短。后期B：指两极间距离拉大的过程。 极间微管延长:驱动蛋白提供动力; 星体微管去组装:星体微管正极的马达蛋白牵引.28微管动力蛋白在后期染色体分离中的作用29（四）分

7、裂末期(telophase)标志 两子细胞形成（包括染色体解聚、纺锤 体消失、核膜重建和核仁出现） 胞质分裂30子细胞形成过程： 染色体解旋形成染色质(H1去磷酸化）； Golgi体和ER等细胞器重新形成并生长；重新形成新的核膜，核孔重新组装。 核纤层去磷酸化，重新形成核纤层； 核仁重新出现，rRNA合成恢复。3132胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期，将细胞膜、细胞骨架、细胞器以及可溶性蛋白质等分配给两个子细胞的过程。纺锤体解体;收缩环*形成并缢缩使胞质分裂形成两个子细胞33分裂沟的形成 胞质分裂开始时，赤道板周围细胞表面下陷，形成环形皱褶，此结构称为分裂沟(cleavag

8、e furrow)。34收缩环（contractile ring)的形成收缩环：为胞质分裂过程中的一种动态结构，胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋白等成分在赤道面质膜下方组装成微丝束并环绕细胞，由其不断收缩完成细胞膜融合，最终形成两个子细胞。 收缩环的位置由纺锤体决定。35收缩环与胞质分裂36核分裂与胞质分裂的关系： a. 胞质分裂发生的时间部位与纺锤体的作用 密切相关； b. 核分裂及胞质分裂：与细胞骨架密切相关； c. 与蛋白质的磷酸化、去磷酸化密切相关：37植物细胞的分裂过程(百合细胞)38动物细胞的分裂过程39三、减数分裂主要特征：染色体组数目减半 发生遗传重组意义：生殖细胞进行的产

9、生配子的分裂过程40meiosis41（一）第一次减数分裂（Meiosis I）两个特点同源染色体分开，分别进入两个子细胞。同源染色体分开之前通常要发生交换、重组。在染色体组中，同源染色体的分离是随机的，同源染色体组重新自由组合。421.前期I（The Stages of meiosis I）完成同源染色体的配对，在此过程中要发生配对同源染色体间的分子重组该期细分为细线期、偶线期、粗线期、 双线期、终变期。43（1）细线期(leptotene tage) 又称凝集期(condensation stage)染色体已加倍，并凝缩成细线状，但 看不到染色体的双重性。44（2）偶线期(zygotene

10、 stage) 又称配对期(Pairing stage)同源染色体的联会(synapsis) 联会复合体(synatonemal complex)二价体（bivalent) 四分体(tetrad)Z-DNA合成同源染色体配对（联会）45 侧生组分：2040nm联会复合体 中央组分 L-C纤维细丝 100nm46联会与联会复合体功能：(1)SC作为联会时二价体的轴心；(2)SC参与同源染色体联会和交换，为染色体重组提供了结构基础。47（3）粗线期(pachytene stage) 又称重组期(recomination stage)同源染色体之间发生DNA片段的交换，产生重组的基因组合。持续时间长

11、。合成特定组蛋白、P-DNA重组小结（Recombination noduble)48重组小结(recombination nodules)是同源染色体配对联会复合体中的球形、椭圆型或棒状的结节，直径为90nm。可分布多个。是一种含有多种酶的重组机器，横跨100nm的SC宽度，将来自父本、母本的单体DNA的局部区域结合在一起，通过它发生活跃的重组过程。49（4）双线期(diplotene stage) 又称合成期(synthesis stage) 同源染色体分开，明显可见四分体； 出现交叉 交叉端化50染色体重组-交换与交叉在同源染色体联会期间，同源染色体要发生 断裂和重接，在此过程中发生同源

12、染色体间 的交换，在显微镜下可见到交叉（chiasma）交叉(crossover)是交换的结果。51同源染色体间的交换重组52（5）终变期(diakinesis) 又称再凝集期(recondensation stage) 染色体变成紧密凝集状态；大多数核仁消失,持续交叉端化, 姐妹 染色体由着丝粒连接在一起。532. 中期I核被膜的破裂是前期向中期转化的标志。纺锤体侵入核区,分散于核中的四分体开始向细胞中部移动。与有丝分裂不同的是,四分体上有两个着丝点, 一侧纺锤体只和同侧的着丝点相连。最后染色体排列在赤道板上。543.后期I同源染色体分开，发生数量的减半；每极含有两套染色体；不同的同源染色体

13、随机、独立的移向两极。父方、母方来源的染色体发生随机组合,有利于减数分裂产物的基因组变异。55染色体组的重组合564.末期I在自然界中,末期的类型有二：没有明显可见的染色体去凝集完全逆转到间期核的状态57（二）间期大多数种类, 间期是在第一次及第二次减数分裂期之间的短暂停顿,在所知的生物中,未见有DNA的合成。58（三）第二次减数分裂（Meiosis II） 分为前期II、中期II、后期II、末期II，最后形成4个单倍体细胞59减数分裂I和减数分裂II60减数分裂与有丝分裂的比较6162减数分裂的生物学意义保证了染色体数目在世代交替中的恒定, 先减半成1n, 形成合子时, 又成为2n;染色体间

14、分离时的重组,提供了遗传的多样性;同源染色体配对时交换重组,提高了基因内、基因间重组的频率,加快了进化的速度。 【在减数分裂过程中发生了两种方式的遗传重组同源染色体的部分交换（基因重组）染色体分离时的自由组合（染色体组重组）】。63第二节 细胞周期及其调控（cell cycle）一、细胞周期的基本概念细胞周期（cell cycle）一个细胞经过一系列生化事件而复制它的组分，然后一分为二，这种周期性的复制和分裂过程称为细胞周期。所需的时间称为细胞周期时间（ TC ）。关键事件： 复制S期, DNA复制 分裂M期,染色单体分开细胞周期 分裂间期：细胞生长阶段（、） 分裂期：核、质分裂（） 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）间期TC长短主要取决于G1期时间限制点（restriction point，R点）： 调节细胞增殖周期开和关的“阀门”。 它接受多种环境信号的调节，控制着细胞 周期的进程，是细胞增殖与否的转折点。细胞类群：继续增殖细胞：在细胞周期中连续分裂的细胞。静止期细胞（G0期细胞）：一般情况下不增殖，受到一定刺激后，可重新进入细胞周期，恢复增殖能力。终末分化细胞：某些细胞分化程度很高，完全失去 增殖能力。二、细胞周期各时相的动态 与生物大分子的合成G1期S期G2期M期（一）G1期 （

16、DNA合成前期） 细胞生长和DNA合成准备期，合成大量RNA和蛋白质G1早期细胞生长大分子物质的合成和细胞器的装配G1期限制点G0期细胞（R点）G1晚期为S期DNA合成作准备DNA复制所需酶、因子、底物细胞周期蛋白、触发蛋白、钙调蛋白等组蛋白、非组蛋白、相关蛋白激酶的磷酸化（二）S期 （DNA复制期）DNA合成的启动DNA复制主要事件在复制单位内同时进行，由数个至上百个复制起始点组成蛋白质合成活跃合成与DNA复制相关的酶：如：胸苷激酶、胸苷酸合成酶、DNA聚合酶等合成周期蛋白等组蛋白与染色体合成关联、同步中心粒复制DNA复制与组蛋白合成同步S期的复制（黑色银颗粒）72中心体的复制周期和微管组织

17、中心前期两个中心体向两极移动 （三）G2期（有丝分裂准备期）成熟促进因子（MPFmaturation promoting factor）由Cyclin B与CDK1组成凝集素等微管蛋白的合成中心体生长、分离（四）M期（有丝分裂期） 染色体等分到两个子细胞中去的过程细胞周期调控系统的主要作用在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶和蛋白,然后自身失活(正调控)确保每一时相事件的全部完成(负调控) 对外界环境因子起反应（如多细胞生物对增殖信号的反应）三、细胞周期的调控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. 发现了一类细胞周期调控基因；引入了“检测点（checkpoint）”概念，Paul Nurse, born 1949.Imperial Cancer Research Fund, Lincolns Inn Fields, London, UK. 首次鉴定、克隆出细胞周期的关键调控子之CDK分子。他还发现CDK在进化中高度

19、保守，它可使其他蛋白质磷酸化，从而调控细胞周期。Tim Hunt, born 1943.Imperial Cancer Research Fund, Clare Hall Laboratories, South Mimms, UK. 第一个发现了周期素(cyclin)，这是一类蛋白质，是CDK的调控分子。细胞分裂周期基因（cdc gene）： 其产物可以调节细胞周期的进程或者是基因本身的表达依赖于细胞周期。Cdc28芽殖酵母细胞Cdc2裂殖酵母细胞（一）细胞周期调控系统的组成细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖性激酶（细胞周期调控系统的核心 ）Cdk活性抑制因子促进Cdk调节因子降解的酶复合物1.细

20、胞周期蛋白（cyclin） 在真核细胞分裂周期中，其浓度有规律地升高和降低的蛋白，它可以激活周期蛋白依赖性激酶（CDK）的活性，调控细胞周期的进程。特点细胞周期中含量周期性变化结合并调控Cdk活性周期性变化调节亚单位存在周期蛋白框（cyclin box）家族成员：高等真核细胞为AH, T不同成员表达时间不同，执行功能不同Cyclins的种类及表达时相Cyclin+Cdk=细胞周期引擎细胞周期蛋白可分为三（四）类：结构特点：存在约100个aa组成的与Cdk结合的周期蛋白框2.细胞周期蛋白依赖性激酶 （cyclin-dependent kinase, Cdk）（1）特点:含有Cdk激酶结构域，通过

21、与 细胞周期蛋白结合并被激活 Cyclin 水平升高和降低是Cdk活性主要决定因素是细胞周期调控的催化亚单位作用于细胞周期事件的靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应，促进细胞周期的不断运行自身可被磷酸化，多为丝/苏氨酸磷酸化激酶成员：Cdk18（9？）Cyclin-Cdk复合物的多样性 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、的活性调节Cdk活性促进因子 Cyclin ：CDK的激酶活性需要结合cyclin并经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组成（脊椎动物）CAK通过磷酸化作用， 活化绝大多数Cdk激酶， 在多个细胞周期时相的 转换与前进中发挥调控 作用.在整个细胞周期中维持 恒定的高水平。CDK的活化机理注：weel丝氨酸/苏氨酸激酶Cdk1Cdk1CDK的活化机理通过磷酸化和蛋白降解调节Cdc253. CDK激酶抑制物（CdK inhibitor,CKI）p294Cdk活性抑制因子对CDK激酶起负性

24、调控作用的蛋白质直接结合CDK或cyclin-CDK复合物作用：抑制CDK激酶活性，延迟或阻断细胞周期 运行，将细胞阻止在不同的检测点，主要作用于 G1和S期 在DNA受损后，细胞将停留于G1 Checkpoint ， 待DNA修复或者凋亡哺乳动物中，包括：CIP/KIP家族: p21、p27、p57 Cdk2/4INK4家族: p16、p15、p18、p19 Cdk4/6P27对CDK的抑制作用4. 促进cyclin和CKI降解的酶复合物细胞周期各个时相的过渡需要细胞周期蛋白和其他蛋白质的降解泛素化途径能降解Cyclin、CKI等天然蛋白质，是细胞周期调控的基础。对细胞周期调控的泛素化途径

25、依赖SCF和APC/C的泛素化途径。SCF和APC/C都是泛素连接酶E3，它们分别在细胞周期不同的时期被激活，而实现对细胞周期的不同时期的调节作用。E1（ubiquitin-activating enzyme，泛素激活酶）E2（ubiquitin-conjugating enzyme，泛素结合酶E3（ubiquitin-ligase，泛素连接酶）泛素-依赖性的蛋白质水解E1E2E326S proteosome底物eNH2ATP泛素The control of Anaphase: SCF and APC activities during the cell cycleCohesin细胞周期中SC

26、F与APC的活性: SCF和APC是多亚基复合体，它们将底物蛋白泛素化，致使底物由蛋白酶体降解。SCF (SKP1, CUL1, Fox-蛋白) 泛素 E3 连接酶复合物识别并泛素化CKI及某些cyclinSCF主要在间期有活性，从G1期一直延续到S期末。SKP1FBSKP2 (F-box 蛋白)LRRCUL1ROC1底物结合E2SKP2:底物结合特异性蛋白APC(Anaphase- promoting complex) 有丝分裂后期促进复合物，是促进Cdk失活的主要机制识别并泛素化cyclinAPC的活性存在于M期的中期到G1向S期过渡的这段时间。APC有两种(1113个亚单位)， 它们的区

27、别在于激活时分别含Cdc20或Cdh1亚基，亚基改变APC识别的底物。有丝分裂中，APCCdc20比APCCdh1早激活。 G1期中cyclin-Cdk复合物的作用S期中cyclin-Cdk复合物的作用G2/M期转换中cyclin-Cdk复合物的作用M期中cyclin-Cdk复合物的作用5. Cyclin-Cdk的调控作用（1） G1期中cyclin-Cdk复合物的作用激活物： CyclinD-CDK4：R点之前 CyclinD-CDK6：R点检测 CyclinE-CDK2：启动S期 抑制活性：SCF识别并泛素化CKI及某些cyclin， 从G1期一直延续到S期末。（2）S期中cyclin-C

28、dk复合物的作用CyclinA-Cdk2（SCdK）：该蛋白复合体控制DNA准确复制通过控制DNA复制的启动以防止重复复制。细胞融合实验S期起始调控的分子机理S期的DNA复制真核细胞复制起始点上结合有起始识别复合体（Origin recognition complex, ORC）。调节因子Cdc6结合在ORC上，在ATP供能下，促进Mcm复合体和其他一些蛋白结合到ORC上，形成 预复制复合体（pre-replicative complex, pre-RC）； Mcm：微小染色体维持蛋白，6个亚单位构成,具DNA解旋酶（helicase）活性。S-CDK触发pre-RC的启动，同时将Cdc6磷酸

29、化，使其脱离ORC，被SCF参与的泛素化途径降解。预复制复合体（pre-replicative complex，pre-RC）包括：起始识别复合体（Origin recognition complex, ORC）CDC6 Mcm蛋白S期DNA复制准确性的保证S-CDK将Cdc6磷酸化，使其脱离ORC，被SCF参与的泛素化途径降解，pre-RC去组装。S-CDK还可以将某些Mcm磷酸化，使其被输出细胞核，不再与ORC结合，保证了DNA仅复制一次。Mcm“DNA复制执照因子” ，经G1进入S期，随DNA的复制在核内减弱并消失；G2期细胞核不再含有“执照”，故DNA复制不能再起始。S-CDK在G2早

30、期保持高水平，阻止Cdc6和Mcm在起始点重组装；M-CDK磷酸化Cdc6和Mcm。显微注射实验：孕酮诱导卵母细胞成熟；成熟卵细胞质 中 M-Cdk（MPF）是卵母细胞成熟的因子（3） G2/M期中cyclin-Cdk复合物的作用激活物： CyclinB-CDK1（cdc2）：G2晚期形成M-Cdk（有丝分裂促进因子，成熟促进因子, Maturation-Promoting Factor, MPF ）M期的进入细胞融合技术显示PCC早熟染色体凝集超前凝集染色体（premature condensed chromosome, PCC） 由于M期的MPF活性最高，用M期细胞和间期细胞进行融合，可以

31、使间期细胞出现类似于有丝分裂期的变化：染色质凝集、核膜破裂及核仁消失等，将这种经过诱导、在间期细胞中形成的染色体称为超前凝集染色体。M-Cdk周期性变化M期cyclinB的积累及激活CdK的激酶活性M-Cdk周期性变化： cyclinB： G2期开始合成M中期达高峰后期骤 然下降APC泛素化途径被降解。 MPF活性： G2晚期活性升高M中期达高峰后期 骤然下降。 激活机制： M-Cdk：使多种底物蛋白磷酸化 组成： M-CdkCyclinB-Cdk1 调节亚单位细胞周期蛋白B（cyclin B，p56） 具有激活p34cdc2 激酶和选择激酶底物的功能 催化亚单位细胞周期蛋白依赖性激酶 1 (

32、 Cdk1，p34cdc2 ） 具有Ser/Thr激酶活性功能：启动细胞从G2期进入M期的相关事件M-Cdk激活机制有丝分裂事件的触发早期事件包括：纺锤体装配染色质凝集核膜崩解核仁消失动粒微管与染色体动粒连接胞质骨架重排细胞器（ER、Golgi complex等）的再组装（4）M期中cyclin-Cdk复合物的作用113染色质的凝集 在间期DNA复制完成后，黏着蛋白(cohesin)复合物介导两条染色单体聚集在一起。四亚基蛋白质复合体. Scc1,Scc3,Smc1,Smc3114黏着蛋白的作用：对抗来自纺锤体两极微管引起的张力，使细胞将两条经复制过程生成的一致的染色体识别为姐妹染色单体；伴随

33、其解离，使姐妹染色单体准确分离分配到两个子代细胞中去。 The structure of Cohesin and condensin115凝集素 （Condensin）与M-Cdk磷酸化有关 进入有丝分裂前期开始，部分由于凝集素（Condensin）的磷酸化作用而致染色体凝集。 黏着蛋白逐渐向着丝粒区集中。 晚期事件：APC在后期染色体分离中的作用117 有丝分裂后期促进复合体（APC） M-Cdk失活 分离酶抑制蛋白securin降解 分离酶(separase)活化 黏着蛋白亚基降解 姐妹染色单体分离有丝分裂后期促进复合体 M期的退出 MPF失活，CyclinB被降解相应蛋白的去磷酸化，导致

34、纺锤体去装配染色体去凝集核膜、核仁重建胞质骨架重建M-Cdk周期性变化（二）细胞周期检测点（cell cycle checkpoint）在长期的进化过程中，细胞发展出了一套保证细胞周期中DNA复制和染色体分配质量的检查机制，通常称为细胞周期检测点 (checkpoint)。这是一类负反馈调节机制。S Checkpoint（Check for DNA replication）1.未复制DNA检测点 DNA复制是否完成？在G2期之前介导因子：ATR激酶（感受蛋白）， Chk1激酶作用方式：局部单链DNA 依赖ATR的应答 Chk1-Cdc25- （Ser216/287） Cdc25失活 Cycli

35、nB-CDK1不能去磷酸化，暂时失活 DNA复制 PP2.纺锤体组装检测点动粒是否正确连接到纺锤体上？阻滞后期启动限制中期后期转换进程的调控系统介导因子：Mad2（感受蛋白）作用方式：Mad2 +Cdc20 APC-Cdc20 分离酶抑制蛋白securin不能被降解 姐妹染色单体不能分离3.染色体分离检测点 子代染色体是否正确分离，并移向细胞两极？在M期的后期向末期转换之前介导因子： 有丝分裂退出系统（MEN） （GTPase Tem1,(GEF)Ltel,Bub2和Bfal） Cdc14磷酸酶作用方式：（正常状态下）有丝分裂退出系统 Cdc14- 活化Cdh1的去磷酸化cyclinB被泛素化

36、降解 末期P酿酒酵母细胞磷酸酶Cdc14的激活4.DNA损伤检测点DNA是否有损伤？在G1，S， G2期介导因子：ATM/ATR（感受蛋白，激酶）， Chk1/2（效应激酶），P53DNA损伤时，ATR被招募到损伤位点作用方式DNA损伤与检查G1G2（三）细胞周期的胞外调控因素温度、pH、营养、药物、感染、射线生长因子通过与细胞膜上特异受体结合，调节细胞周期的多肽类物质。 PDGF、EGF、IL、TGF、FGF 、NGF 激素:蛋白类激素: R在细胞膜上 固醇类激素: R在细胞质中信号传导系统有丝分裂原: 主要作用于G1期而调控细胞分裂速度1.生长因子能够克服细胞增殖限制的刺激信号分子大多是生

37、长因子 血小板衍生生长因子 (platelet-derived growth factor, PDGF ） 表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF) 白介素（interleukin,IL） 转化生长因子（transforming growth factor,TGF）等。 生长因子的多样性 没有种属特异性，但有很强的组织特异性 特点：（1）不同种类的细胞具有不同的生长因子受体 （GFR），而每种细胞又可具有几种不同的GFR， 接受不同生长因子的顺序性调节； （2）不同生长因子对细胞增殖的调节方式不同。 生长因子的协同性正常细胞的增殖需要多种生长因子共同调节, 促进增

38、殖。 启动因子、推进因子生长因子对细胞增殖的促进效应Growth Factor Stimulation 2.抑素(chalone)（1）抑素：是一种细胞自身分泌的糖蛋白，对细胞周期进程有抑制作用。其参与调节的 途径与生长因子类似。（2） 特性 对细胞周期的作用是无毒可逆的，具有很强的细胞系特异性； 种类随细胞类型的不同而有所变化（3）调节途径：类似生长因子。 抑素与膜受体结合引起信号转换并传递影响细胞周期相关蛋白表达。 作用于两个调控点：G1 S S M3.cAMP和cGMPcAMP负调控细胞分裂cGMP促进细胞分裂中组蛋白及DNA的合成4. SR蛋白及SR蛋白特异的激酶（SRPK1） 通过R

39、NA剪接调控细胞周期RNA剪接因子SR蛋白的磷酸化或去磷酸化SRPK1专一性作用于SR蛋白（1）SR蛋白：含大量S-R（丝-精）二肽重复序列作用：核斑的组装与去组装。通过磷酸化与去磷酸化调节RNA剪接。N端有RNA结合域，与前体RNA结合,识别、选择剪接位点，起始剪接。周期性变化： 间期合成磷酸化并聚集（组装）成核斑启动剪接去磷酸化M期核斑消失（剪接完毕）。（2）SR蛋白激酶(SRPK1,SR protein-specific kinase): 专一作用于SR蛋白的激酶，呈周期性变化，可促进SR蛋白磷酸化。四、癌基因和抑癌基因 在细胞周期调控中的作用（一）癌基因家族原癌基因 (proto-on

40、cogene,c-onc): 其所编码的蛋白质为细胞存活、增殖、分化及信号转导等正常生命活动所必需，在进化上高度保守。 结构与V-onc相似的DNA同源序列V-oncogenecellular oncogene(C-onc) proto-oncogene癌基因(oncogene)：原癌基因活化则变为癌基因。 如: Src、Myc、Fos、Ras、Jun 表达产物：生长因子：如sis，生长因子受体：如c-fms、V-erbB，蛋白激酶及其它信号转导组分：如src、ras、raf细胞周期蛋白：如bcl-1，细胞凋亡调控因子：如bcl-2，转录因子：如myc、fos、jun。（二）抑癌基因 正常细胞

41、所具有的起负调控作用的一类基因，主要是抑制细胞增殖，促进细胞分化和抑制细胞迁移。抑癌基因的产物：转录调节因子：如Rb、p53，周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI）： 如p15、 p16、p21，信号通路的抑制因子： 如ras GTP酶活化蛋白(NF-1),磷脂酶（PTEN）； DNA修复因子：如BRCA1、BRCA2，（1）Rb基因 Rb基因即遗传性视网膜母细胞瘤(retinoblastoma)基因，是第一个被发现的抑癌基因。位于染色体13q14 ,基因产物p105Rb, 分布在核中。 作用：与转录因子E2F结合，通过磷酸化和去磷酸化，活化或抑制E2F活性，调节G1/S期。Retinoblas

42、toma 作用机理：Rb蛋白含有锌指结构，可插入DNA大沟中发挥作用。在G0和G1期，p105Rb以去磷酸化状态存在，与E2F结合，阻断S期所需蛋白的转录。当p105Rb磷酸化，释放E2F，基因转录，细胞进入S期.Rb bind with E2F transcription factorEg: 抑癌基因的失活与肿瘤发生结构：N 端酸性转录激活区 ：180位aa，含磷酸化位点。可激活转录, 介导蛋白间相互作用。这一区域还可以与MDM2蛋白-p53的负调控因子结合。序列特异性结合区 ( 核 心区 )：102290位aa，保守、重要，含有特异性结合 DNA 的功能寡聚区 ：介导 p53 蛋白自身聚合

43、形 成四聚体。 羧基端 ：可与 DNA 非特异性结合 , 参与核心区与 DNA 结合的错构调节。（2）P53基因P53蛋白的作用：野生型p53蛋白有强的抑癌作用。当DNA损伤时， p53蛋白水平升高 , p53蛋白与DNA相应部位结合（起转录因子作用），激活一系列下游靶基因包括 P21 、 GADD45 、 MDM2 、 BAX 、 IGF-BP3 和 PIG3 等的转录 , 诱导细胞周期停止于G1 期、细胞凋亡和细胞分化 , 保护基因组的 完整性以及抑制肿瘤细胞的生长等。p53 gene五、卵母细胞减数分裂及其调控非洲蟾蜍卵母细胞成熟与激活成熟激活G2卵母细胞减数分裂1期减数分裂间期停留在减数分裂中期的卵受精卵第一次有丝分裂MPF是有丝分裂和减数分裂共同的调节因子来源于胚胎细胞或者体细胞以及成熟卵细胞MPF具有相同的生物学功能受精一、细胞周期与组织再生生理性再生与补偿性再生干细胞工程是根据细胞增殖分