王金发细胞生物学第12章.ppt

CHAPTER 12;OUTLINE;12.1 cell cycles;;2001年诺贝尔生理学/医学奖得主;2001年诺贝尔生理学与医学奖: ◆利兰·哈特韦尔发现了控制细胞周期的基因，其中一种被称为“START” 的基因对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。 ◆保罗·纳西的贡献是发现了CDK。 ◆蒂莫西·亨特的贡献是发现了调节CDK的功能物质CYCLIN.; 12.1.1 细胞周期时相及类型;Embryonic cell cycles ;Phases of the cell cycle ;?细胞周期和细胞类群 ◆持续分裂细胞 ◆终端分化细胞 永久性失去了分裂能力的细胞。 ◆G0细胞 又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期,不进行增殖,也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴细胞, 肝,肾细胞等。;12.1.2 细胞周期的研究方法;12.1.3 细胞周期各时 相的合成活动;12.2 Regulation of the Cell Cycle ;12.2.1 细胞周期调控概述;细胞周期的控制系统;12.2.2 蛋白激酶在细胞周期调控中的作用;G1期细胞与M期细胞融合;S期细胞与M期细胞融合;G2期细胞与M期细胞融合;?MPF的发现 成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF）,早期称为M-期促进因子(M-phase promoting factor, MPF)，是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子 ◆研究思路 ◆实验设计 ●实验材料的选择 ●实验方法 ◆结果预测 ◆实验结果与分析 ●发现 ●推论;卵细胞提取物注射实验;?细胞周期蛋白的鉴定 ◆研究思路 ◆实验设计（注意关键步骤的用意！！！） ●获得同步化的受精的海胆卵细胞 ●在有放射性氨基酸的培养液中培养 ●每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析 ◆实验结果 ●发现了周期蛋白B(cyclin B)：如何发现？ ●周期蛋白B的cDNA克隆与周期蛋白B的鉴定;Accumulation and degradation of cyclins in sea urchin embryos ;?MPF的结构组成 ◆是由两个不同的亚基组成的异质二聚体: ●催化亚基 ▲是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶 ▲其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases,Cdks); ●调节亚基：周期蛋白(cyclin)。;MPF的结构;?有丝分裂的退出：周期蛋白B的降解 ◆细胞周期蛋白基因的cDNA分析 ●N端破坏框(destruction box); ;Polyubiquitination;?APC的活性调节控制周期蛋白B的降解 ◆当MPF的活性在有丝分裂中期达到???高峰时, 它将APC磷酸化并将其激活； ◆接着发生周期蛋白B遍在蛋白多聚化, 引起周期蛋白B的降解； ◆由于周期蛋白B是MPF的一个必需亚基, 它的降解势必导致MPF的失活； ◆在G1期的后期,APC失活,使得周期蛋白B的浓度升高,同时提高MPF的活性, 以便进入下一个有丝分裂期。;Regulation of mitotic cyclin levels in cycling cells;?真核生物细胞周期调控的一般模型 ◆三类周期蛋白-CDK复合物: ●G1期周期蛋白-CDK复合物 ●S期周期蛋白-CDK复合物 ●有丝分裂周期蛋白-CDK复合物 ◆三个关键的过渡 ●G1期→S期 ●中期→后期 ●后期→末期及胞质分裂期过渡;Current model for regulation of the eukaryotic cell cycle;12.2.3 Genetic studies of S.pombe;The fission of S.pombe;cdc2突变的表型;?裂殖酵母的MPF ◆对突变体的研究发现,没有Cdc2的活性,细胞不能进入有丝分裂 ◆序列分析表明该基因编码一个相对分子质量为34kDa的蛋白, 该蛋白又称为p34cdc2 蛋白； ◆研究发现酵母Cdc2蛋白是一种蛋白激酶 ◆cdc13+基因 该基因的产物也是裂殖酵母进入有丝分裂必需的； ◆Cdc13和Cdc2蛋白能够形成异质二聚体,并且具有蛋白激酶的活性，相当于非洲爪蟾的MPF。;?裂殖酵母的MPF活性调节 ◆Cdc25蛋白激活裂殖酵母的MPF的活性； ◆Wee1蛋白抑制裂殖酵母的MPF活性； ◆Cdc2蛋白亚基上有两个磷酸化与去磷酸化位点;Cdc25 and Wee1 have opposing effects on S. pombe MPF activity.;?裂殖酵母MPF的活性调节 ◆Cdc2-Cdc13复合物：无活性 ◆Wee