分子生物学—细胞周期—研究生教学课件.ppt

Chapter 7 Cell Cycle Section 1 Introduction 细胞周期（cell cycle）就是指细胞生长与分裂的周期，即细胞在一次分裂结束开始生长，到下一次分裂完成所经历的过程。 1. Phases of Cell Cycle 细胞周期一般包含下列四个阶段： G1期：从有丝分裂完成到DNA复制之前的一段时期； S期：为DNA复制的时期； G2期：从DNA复制完成到有丝分裂开始的一段时期； M期：从细胞分裂开始到结束的时期。 Phases of Cell Cycle 2. Characteristics of Cell Cycle Phases G1期： 细胞周期的大部分时相处于G1期，动物细胞一般为6~12小时。该期主要的生化活动是合成RNA和蛋白质。 S期： 此期一般持续6~8小时，其长短主要由基因组的复杂度决定。该期主要的生化活动是复制DNA。 G2期： 是最短的时相。该期主要的生化活动是合成一些与有丝分裂有关的蛋白质。 M期： 该期很短，一般持续0.5~2小时。该期生化合成停止，细胞形态发生改变，一个母细胞分裂成2个子代细胞。 3. Checking Points of Cell Cycle 真核细胞的分裂增殖必须经过两个关键的调控点：即DNA合成开始时的G1→S期的转换和有丝分裂开始时的G2→M期的转换。 细胞必须在顺利经过这两个调控关键点之后，才可能完成细胞的分裂增殖，即细胞周期。 除此之外，细胞由G0→G1期的转换，也涉及另外一个调控点。 细胞周期中各关键点的转换，是通过各种调控因子相互作用，构成级联网络调控系统来实现的。 这一调控系统的核心就是周期素依赖的蛋白激酶（cyclin-dependent protein kinase，CDK）家族。正是该家族成员的顺序激活和对关键底物的磷酸化促进细胞周期的有序进程，启动并完成G1→S期和G2→M期的转换。 Section 2 Regulation of Cell Cycle 1. Growth Factors and their Receptors 生长因子，如EGF、PDGF、TGF、FGF、NGF、IL-2等，与相应的靶细胞膜受体结合后，即可通过细胞信号转导，调节相关结构基因的表达，启动细胞增殖过程。 2. Structure and Function of Cyclin 周期素都是CDK的调节亚基，分别在细胞周期的不同时期积累，激活CDK，使其具有催化关键底物的磷酸化修饰并调节其活性。 在高等真核细胞中，周期素至少分为A、B、C、D、E、F、G等几大类。 五大类周期素中都含有由100～150个氨基酸残基组成的保守区，称为周期素盒（cyclin box），是与CDK相互作用的活性区域。 此外，还可含有降解盒（destruction box）或PEST序列（脯-谷-丝-苏），可通过定时降解或快速转换来调节周期素的水平。 按周期素表达及作用的细胞周期阶段的不同，可将其分为G1期（D、E）和M期（A、B）两大类。 The Expressional Levels of Cyclins during Cell Cycle The Relationship of Cyclin Expressional Levels with DNA Replication 是指在G1期或G1→S期转换点发挥作用，并能启动细胞周期，促进DNA合成的周期素。 G1期周期素主要包括周期素C、D、E等，这些周期素通常在细胞周期的G1期时活性升高，而在S期以后则逐渐降至较低的水平。 周期素C： 周期素C的C-端存在一个PEST序列，其细胞内的水平在G1期中点达高峰。 周期素D： 周期素D至少有D1、D2、D3三种亚型。 周期素D的C-端存在一个PEST序列；N-端含有一个与DNA肿瘤病毒转化蛋白共同的顺序Leu-X-Cys-X-Glu ，是周期素D与p110Rb等蛋白结合所必需。 不同亚型周期素D在细胞内的表达模式不同，但主要是在G1期处于较高的表达水平。 周期素E： 有E1和E2两种亚型，其细胞内的水平在G1/S调控点达峰值。 是指在G2→M期转换处发挥作用，诱导细胞分裂的周期素，包括周期素A和B两类。 这类蛋白在其N-端含有一个降解盒（destruction box），在M期通过泛素（ubiquitin）途径降解。 周期素A： 包括三种亚型：A1、A2和A3。 在细胞周期的DNA合成之前出现，并不断增加，与启动DNA复制有关，主要在S期发挥作用。 周期素B： 周期素B在人类有两种亚型，B1和B2。 周期素B水平的变化主要由其降解速率来调控。 周期素B在S晚期出现，在细胞进入M期之前，其水平呈线性增高，当达到一定阈值时，促使CDK激