第14章細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞課件

第14章細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞第一節(jié)細(xì)胞增殖調(diào)控一.MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用卵細(xì)胞成熟促進(jìn)因子（maturationpromotingfactor）細(xì)胞有絲分裂促進(jìn)因子（mitosispromotingfactor）M期促進(jìn)因子（M-phasepromotingfactor）§與M期細(xì)胞融合的間期細(xì)胞發(fā)生了形態(tài)各異的染色體凝縮，稱之為早熟染色體凝縮(prematurechromosomecondensation，PCC),此種染色體則稱為早熟凝縮染色體。非洲爪蟾卵細(xì)胞成熟過程、受精和第一次卵裂示意圖

GV§在成熟的卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，必然有一種物質(zhì)，可以誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟。他們將這種物質(zhì)稱作成熟促進(jìn)因子，即MPF?！?988年Lohka等用非洲爪蟾分離獲得MPF，并證明其主要有P32和P45蛋白。P32和P45結(jié)合后，可以使多種蛋白底物磷酸化，MPF是一種蛋白激酶。

二、p34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系§允許溫度條件下20～23℃

(permissvetemperature)，芽殖酵母正常分裂繁殖，而在限定溫度條件下(restrictivetemperature)35～37℃，則不能正常分裂繁殖。由于某個(gè)基因發(fā)生突變而引起的，產(chǎn)生了突變體。

L.Hartwell分離獲得了數(shù)十個(gè)溫度敏感突變體（temperature-sensitivemutants）?！觳煌耐蛔凅w，發(fā)生突變的基因不同，細(xì)胞在細(xì)胞周期中所停留的時(shí)期以及細(xì)胞所表現(xiàn)出的形態(tài)結(jié)構(gòu)也常常不同。酵母中這些與細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的基因，被稱之為cdc（celldivisioncycle）基因。如cdc2、cdc25、cdc28等?！靋dc2基因是裂殖酵母中的關(guān)鍵基因。cdc2基因突變導(dǎo)致細(xì)胞停留在G2/M交界。cdc2基因表達(dá)的產(chǎn)物為一種相對(duì)分子量為34kDa的蛋白，被稱為p34cdc2。p34cdc2具有蛋白激酶活性，可以使多種蛋白底物磷酸化因而被稱為p34cdc2激酶?！?/p>

cdc28是芽殖酵母中的關(guān)鍵基因。cdc28基因突變，芽殖酵母細(xì)胞或者停留在G1/S交界處，或者停留在G2/M交界處。它的基因表達(dá)的產(chǎn)物也是一種相對(duì)分子量為34kDa的蛋白，被稱為p34cdc28。p34cdc28也是一種蛋白激酶。

§

p34cdc2還是p34cdc28本身不具有酶的活性，必須與另一種蛋白p56cdc13結(jié)合才具有激酶的活性?！霵34cdc2與MPF都具有激酶活性并能夠促進(jìn)G2/M轉(zhuǎn)換。那么P34cdc2與MPF有何關(guān)系？JamesMaller實(shí)驗(yàn)室和PaulNurse實(shí)驗(yàn)室開始合作證明MPF中的p32可以被芽殖酵母中的p34cdc2

特異抗體所識(shí)別，并且p34cdc2多肽片段可以增強(qiáng)MPF活性，表明二者為同源物?！?/p>

MPF的p45和p56cdc13是否也有一定關(guān)系呢？三、周期蛋白§周期蛋白均含有一段相當(dāng)保守的氨基酸序列，稱為周期蛋白框(cyclinbox)，約100個(gè)氨基酸殘基，其功能介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合?！觳煌闹芷诘鞍卓蜃R(shí)別不同的CDK，組成不同的cyclin-CDK復(fù)合體，表現(xiàn)出不同的CDK活性?！霱期周期蛋白的近N端含有一段由9個(gè)氨基酸殘基組成的特殊序列RXXLGXIXN），稱為破壞框（destructionbox），主要參與泛素依賴性的cyclinA

和cyclin

B

的降解。MphaseCyclin-Cdk(MPF)(Cyclin-dependentproteinkinase)哺乳動(dòng)物和酵母細(xì)胞周期蛋白在細(xì)胞周期中的積累及其與CDK活性的關(guān)系

四、CDK(cyclin-dependentkinase)和CDK抑制因子(cyclin-dependentkinase)CKI五、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控（一）G2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1的關(guān)鍵性調(diào)控作用§CDK1激酶，在細(xì)胞周期中的含量相對(duì)穩(wěn)定，而cyclinB的含量則呈現(xiàn)周期性變化；§p34cdc2蛋白只有與cyclinB結(jié)合后才有可能表現(xiàn)出激酶活性。因而，CDK1活性首先依賴于cyclinB含量的積累。§cyclinB一般在G1期的晚期開始合成，通過S期，其含量不斷增加，到達(dá)G2期，其含量達(dá)到最大值。CAK(CDK1-ActivitingKinase)Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性

G1S G2/MCyclin-CdkCyclin-CdkCyclin-CdkBuddingYeastCLN1,2,3-CDC28CLB5,,(3,4)-CDC28CLB1,2(3,4)-CDC28FissionYeastCIG1-CDC2CIG2-CDC2CIG13-CDC2HigherEukaryotesCyclinD1,2,3-CDK4/6CyclinA-CDK2CyclinB-CDC2CyclinE1,2-CDK2G1SubstratesSSubstratesG2/MSubstratesGrowthandMorphogenesisDNAReplicationMitosis（二）M

期周期蛋白與細(xì)胞分裂中期向后期轉(zhuǎn)換

細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到分裂中期后，M期cyclinA和B將迅速降解，CDK1活性喪失，上述被CDK1磷酸化的靶蛋白去磷酸化，細(xì)胞周期便從M期中期向后期轉(zhuǎn)化。§APC(AnaphasePromotingComplex)介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin結(jié)合(通過泛素依賴性途徑降解)

§APC主要介導(dǎo)兩類蛋白降解:AnaphaseInhibitors和MitoticCyclin.前者維持姐妹染色單體粘連,抑制后期啟動(dòng)；后者的降解意味著有絲分裂即將結(jié)束，即染色體開始去凝集，核膜重建?！霤dc20和Mad2蛋白位于動(dòng)粒上，在染色體結(jié)合有絲分裂紡錘體前將不能從動(dòng)粒上釋放，由于Mad2與Cdc20結(jié)合而抑制APC的活性。所以只有所有染色體都與紡錘體結(jié)合后，APC才有活性，才啟動(dòng)細(xì)胞向后期轉(zhuǎn)換。（三）G1/S期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性CDK§細(xì)胞由G1

期向S期轉(zhuǎn)化主要受G1

期周期蛋白依賴性CDK

所控制?！觳溉閯?dòng)物細(xì)胞中，G1期周期蛋白主要包括cyclin

D、E。與G1期周期蛋白結(jié)合的CDK主要包括CDK2、CDK4和CDK6

等?！靋yclinD–CDK的作用底物是Rb蛋白（retinoblastomaprotein）。Rb蛋白是G1/S期轉(zhuǎn)化的負(fù)調(diào)控因子。§

cyclinE–CDK2活性為S期啟動(dòng)所必需?！靋yclinA–CDK2與DNA的復(fù)制有關(guān)。SCF泛素化依賴蛋白質(zhì)降解途徑在整個(gè)細(xì)胞周期中DNA復(fù)制一次，且只能一次。執(zhí)照因子假說——對(duì)細(xì)胞核染色質(zhì)DNA復(fù)制發(fā)行“執(zhí)照”（licensing）。在M期，細(xì)胞核膜破裂，胞質(zhì)中的執(zhí)照因子與染色質(zhì)接觸并與之結(jié)合，使后者獲得DNA復(fù)制所必需的“執(zhí)照”。細(xì)胞通過G1期后進(jìn)入S期，DNA開始復(fù)制。隨DNA復(fù)制過程的進(jìn)行，“執(zhí)照”信號(hào)不斷減弱直到消失。到達(dá)G2期，細(xì)胞核不再含有“執(zhí)照”信號(hào)，DNA復(fù)制結(jié)束并不再起始。只有等到下一個(gè)M期，染色質(zhì)再次與胞質(zhì)中的執(zhí)照因子接觸，重新獲得“執(zhí)照”，細(xì)胞核才能開始新一輪的DNA復(fù)制。DNA復(fù)制執(zhí)照因子的主要成分Mcm蛋白（minichromosomemantenanceprotein）是其主要成分。（四）S/G2/M期轉(zhuǎn)換與DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)

DNA復(fù)制還未完成或者DNA復(fù)制出現(xiàn)問題，細(xì)胞周期便不能向下一個(gè)階段轉(zhuǎn)換。DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)主要包括兩種：S期內(nèi)部檢驗(yàn)點(diǎn)（intra-Sphase

checkpoint）以及DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)（replicationcheckpoint）六、其他因素在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用內(nèi)在因素：癌基因和抑癌基因；外在因素：離子輻射、化學(xué)物質(zhì)作用、病毒感染、溫度變化、pH變化等。第二節(jié)癌細(xì)胞一、癌細(xì)胞的基本特征（一）細(xì)胞生長與分裂失去控制（二）具有浸潤性和擴(kuò)散性

癌細(xì)胞的擴(kuò)散（三）細(xì)胞間相互作用改變（四）表達(dá)譜改變或蛋白質(zhì)活性改變（五）體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞的特征染色體非整倍性二、癌基因與抑癌基因§癌基因（oncogene）是控制細(xì)胞生長和分裂的一類正?；?，其突變能引起正常細(xì)胞發(fā)生癌變?！彀┗蚍譃椋翰《景┗颍╲-onco）和細(xì)胞癌基因（c-onco）又稱原癌基因（protooncogene）§抑癌基因（tumorsuppressorgene，antioncogene）編碼的蛋白質(zhì)，其功能是正常細(xì)胞增殖過程中的負(fù)調(diào)控因子，在細(xì)胞周期的檢驗(yàn)點(diǎn)上起阻止周期進(jìn)程的作用，或者是促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Rb基因P53基因控制細(xì)胞增長和增殖，并與腫瘤發(fā)生相關(guān)的7類蛋白p53是一種轉(zhuǎn)錄因子，DNA的損傷會(huì)導(dǎo)致p53的水平上升，激活DNA的修復(fù)系統(tǒng)，同時(shí)啟動(dòng)很多下游基因的轉(zhuǎn)錄，其中包括p21CIP。p21能夠與各種cyclin-CDK復(fù)合物結(jié)合，抑制它們的活性，使細(xì)胞周期阻滯，等待DNA完成修復(fù)。在DNA嚴(yán)重?fù)p傷的情況下，p53將誘導(dǎo)凋亡因子的表達(dá)，使細(xì)胞進(jìn)入程序化死亡。細(xì)胞信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及腫瘤發(fā)生相關(guān)的主要調(diào)控因子三、腫瘤的發(fā)生是基因突變