细胞周期调控的分子机制.doc

细胞周期调控的分子机制 摘 要 细胞周期是生命活动中的一个最重要的过程，对它的研究是现代生命科学研究的一个重要内容。细胞周期的动力主要来自于细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，它的活性则是通过细胞周期蛋白(Cyclin)和周期蛋白依赖性激酶抑制剂(CKI)进行调节。 关键词：细胞周期 分子调控 细胞周期蛋白 周期蛋白依赖性蛋白激酶 ABSTRACT Cell cycle is one of the most important processes of the life. It is an important content of the study of modern life science research. The main driving force of the cell cycle comes from the cyclin-dependent kinase (CDK) and its activity is through the cyclin and cyclin-dependent kinase inhibitor (CKI) to regulate. Key words: Cell cycle Molecular Regulation Cyclin Cyclin-dependent protein kinase 一 前言 近年来,以Cyclin-CDK为中心的细胞周期分子调控机制已经确立并取得了很大的进展,即细胞周期蛋白(Cyclin)与细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclin-dependent kinase,CDK)结合后通过磷酸化调节一系列靶分子,这些下游分子激发一系列下游事件的贯序发生,最终导致DNA的复制和有丝分裂,使细胞周期严格按照G1-S-G2-M循环运转。另一方面在细胞周期正常事件受到干扰时,细胞会采取补救措施进行调控,杜绝差错的发生。例如,在哺乳类细胞中,中等剂量X—辐射导致的DNA损伤,可以通过G1/S期关卡点或G2/M期关卡点来阻断细胞周期的异常运行,以赢得充分的时间来修复损伤的DNA。这就是细胞周期关卡调控(checkpoint control)[1]。关卡调控通过监测细胞分子事件的程序,也即保证细胞周期在上游事件正确完成的前提下,才启动下游事件,确保细胞周期期相转换的正确性,与Cyclin/CDK中心控制体系比较,它具有更为特殊的生物学意义[2]。由于细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制因子(Cyclin-dependent kinase inhibitor,CKI)通过控制Cyclin/ CDK激酶复合物的有序激活和失活从而抑制细胞分裂并阻滞细胞周期期相的转变,CKI又被视为细胞周期关卡调控元件,对细胞周期进行负调控,特别是在G1/S期、G2/M期、中期/后期转换点起重要作用。 对于多细胞真核生物而言,细胞增殖还受机体的整体调控,所以各个细胞增殖的调控除了上述细胞内源性因子的调控以外,还有细胞外源性因子的调控。 二 本论 2.1细胞周期及其中心控制体系 2.1.1细胞周期 细胞周期(cell cycle)是保证细胞正确增殖的过程,对一个细胞而言,在分裂过程中获得生存所必需的物质是最关键的环节,尤其是合成遗传所需物质。细胞周期可划分为4个时相,即G1、S、G2和M期。在G1期中,细胞不断生长发育。当达到一定体积时,细胞就会进入DNA合成(S)期,细胞内遗传物质开始复制,最终形成两套完整的染色体组,细胞便进入有丝分裂前的准备(G2)期。在有丝分裂(M)期,染色体组分离、细胞质分裂,两套染色体平均分配给两个子细胞,从而完成一个细胞周期。 2.1.2细胞周期调控理论的提出 生理学家和胚胎学家根据对海底无脊椎动物及两栖类卵细胞的研究结果，认为细胞周期受一种不断在有丝分裂和间期(包括Gl期、S期和G2期)之间来回摆动的生化反应机制的控制，称之为时钟。理论家通过对停止在细胞周期特定阶段的酵母突变体的分析，认为细胞周期是一系列依赖性事件准确而有序地进行的过程，即后一事件的起始依赖于前一事件的完成，如有丝分裂的起始必须依赖于DNA复制的完成，称为骨牌(domino)理论[3]。两种理论似乎很不一致，但细胞融合实验研究结果发现，将M期的细胞与处于间期的任何阶段的细胞融合后，可使处于间期的细胞出现有丝分裂现象，表明有丝分裂和间期的细胞质是不同的，而有丝分裂的细胞质控制所有间期的细胞质的活动，此现象支持时钟理论;另一方面，将处于两个不同间期(如Gl和G2)细胞进行融合，则处于G2期的细胞必须等Gl期细胞进人G2期后才能使细胞周期继续进行，此现象支持骨牌理论。后来就将这两种理论综合起来，认为所有细胞的细胞周期都是受一种以磷酸化一去磷酸化为基础的中心控制体系的调控[4]。 2.1.3中心控制体