10细胞增殖和细胞周期2.ppt

* * 第十六章 细胞增殖和细胞周期(二) 细胞生物学教研室 邵阳光 第三节 细胞周期的调控 ●细胞周期调控的主要研究内容 ●细胞周期调控系统的主要作用 ●MPF ●Cyclin-Cdk复合物的多样性及细胞周期运转 ●细胞进出S期的调控 ●细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控) ●发生在G1期的细胞周期调控事件 ●细胞周期检验点(Cell Cycle Checkpoint) 细胞周期调控的主要研究内容： 一、寻找与细胞周期调控密切相关的基因及其表达蛋白，研究它们在细胞周期中的动态变化及相互作用的规律 二、这些基因和蛋白如何启动和影响细胞周期各时相发生的分子事件，进而影响细胞周期的表型 三、内外环境因素是怎样通过细胞内信号传递系统影响细胞周期的 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) 一、MPF的发现及组成 把M期细胞的细胞质注射到卵细胞，发现可以促进卵细胞成熟分裂，继续用该卵细胞细胞质诱导新的卵细胞，仍然可以促进卵细胞成熟分裂。因而他们推测M期细胞中必然有一种物质可以诱导卵细胞成熟分裂，即促细胞成熟因子（maturation promoting factor, MPF）。 MPF的组成： MPF是一种蛋白复合物，具有蛋白激酶活性，由两个亚单位组成，一个是细胞周期素（Cyclin），另一个是细胞周期素依赖性蛋白激酶(Cyclin-dependent protein kinase，CDK）。 二、MPF的功能（细胞进出M期的调控） 1.M期Cyclin-Cdk复合物（MPF）的活化 随Cyclin浓度变化而变化 激酶与磷酸酶的调节 活化的MPF可使更多的MPF活化 2. MPF的失活 3.功能：启动细胞从G2期进入M期的相关事件 MPF Cdk=M-CdK= CdK1(CDK1)=cdc2 kinase MPF cyclin=M-cyclin=CyclinB,浓度随细胞周期变化而变化 CAK=CDK1-Activiting Kinase, ① 细胞进入G2 期，CyclinB浓度及活性升高，它与CDK1结合，使CDK1的活性位点暴露出来，此时CAK进一步磷酸化CDK1，但是由于CDK分子内尚有另外两个抑制性位点被Wee1磷酸化，使CDK1仍处于抑制状态，属于负调控。 ② 到G2 期末，磷酸酶cdc25使CDK1的两个抑制性位点去磷酸化，解除了Wee1的抑制作用，使CDK1有活性，属于正调控。 CAK Weel cdc25 调节性激酶和磷酸酶 Wee1使CDK Thr14和Tyr15磷酸化，遮蔽CDK激酶活性位点。 cdc25 去除Thr14和Tyr15磷酸化，恢复CDK激酶活性。 cdc25 活化的MPF能促进磷酸酶cdc25的激活，从而使更多的MPF活化，这是一个正反馈。 ③ 到了M中期末，CDK1的激酶活性达到高峰，通过一种未知的途径，激活促后期蛋白复合体（anaphase promoting complex, APC）。 MPF的失活：CyclinB的降解 APC是一种遍在蛋白连接酶(Ubiquitin ligase), APC使CyclinB发生遍在蛋白多聚化（泛素化），使蛋白酶体（proteosome）能识别并降解CyclinB，这种机制称为遍在蛋白化降解机制。 M期Cyclin的N端有一段序列与其降解有关，叫降解盒。 当MPF活性最高时，通过遍在蛋白连接酶催化遍在蛋白与cyclinB结合，cyclinB随后被蛋白酶体水解。 遍在蛋白由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞，故名遍在蛋白。共价结合遍在蛋白的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径，遍在蛋白相当于蛋白质被摧毁的标签。蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将遍在蛋白化的蛋白质分解成短肽。 APC还可以用遍在蛋白化降解机制降解连接姐妹染色单体的蛋白，促使姐妹染色单体分开，使细胞从M中期进入M后期。 MPF（M-CdK, CDK1）激发M期事件使细胞进入M期 M-CdK 核纤层蛋白磷酸化 组蛋白H1磷酸化 核膜破裂 染色体凝集 相关蛋白磷酸化 纺锤体形成 相关蛋