细胞增殖---副本.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,细胞增殖的分子机制,第一节 概述,一、细胞增殖(,cell proliferation),细胞通过生长和分裂使细胞数目增加,并使子细胞获得和母细胞相同遗传特性的过程。,1、概念,2、过程,分裂前物质准备,细胞分裂,3、细胞增殖是通过,细胞周期,来实现,细胞生长,DNA复制,细胞,周期,二、一个细胞周期,(,cell cycle),指细胞从一次分裂结束开始，经过物质积累到下一次分裂结束为止。,1、概念,2、分期,二、细胞周期,(,cell cycle),指细胞从一次分裂结束开始，经过物质积累到下一次分裂结束为止。,G,1,期:DNA合成前期,S期:DNA合成期,G,2,期:DNA合成后期,间期,分裂期:M期,细胞周期,中的细胞,G,1,期,G,2,期,S期,M期,1、概念,2、分期,3、周期中的主要事件,S期,（DNA合成期）,DNA合成(复制),染色体蛋白的合成：组蛋白、非组蛋白等,中心粒的复制,S期,返回,3、周期中的主要事件,G1期,：,指,有丝分裂完成到DNA合成之前的一段时间；,合,成蛋白、糖类、脂类等，为S期的DNA合成做准备。,S期,：,从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，,是细胞,增殖周期的关键阶段。,G,2,期（DNA合成后期）,有活跃的RNA和蛋白质合成,微管蛋白，促有丝分裂因子（MPF）,中心粒向两极移动,G,2,返回,3、周期中的主要事件,G1期,：,指,有丝分裂完成到DNA合成之前的一段时间；,合,成蛋白、糖类、脂类等，为S期的DNA合成做准备。,S期,：,从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，,是细胞,增殖周期的关键阶段。,G,2,期,：,从DNA复制完成到有丝分裂开始前的时期，,为有,丝分裂进行物质准备，合成有丝分裂所需的蛋白质。,M,期（有丝分裂期）,DNA、RNA、蛋白质合成停止。,细胞发生一系列形态变化、结构建成。将加倍的DNA平均分配到两个子细胞中,M,期,返回,3、周期中的主要事件,G1期,：,指,有丝分裂完成到DNA合成之前的一段时间；,合,成蛋白、糖类、脂类等，为S期的DNA合成做准备。,S期,：,从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，,是细胞,增殖周期的关键阶段。,G,2,期,：,从DNA复制完成到有丝分裂开始前的时期，,为有,丝分裂进行物质准备，合成有丝分裂所需的蛋白质。,M期,：,细胞经过分裂将染色体平均分配到两个子细胞中。,细胞周期自身调控,细胞外信号对细胞周期的调控,三、细胞,增殖的调控,生长因子,信号转导,启动细胞周期进程,细胞增殖,受体,第二节 细胞周期的调控,一、细胞周期自身调控,（一）周期蛋白(cyclin),1、特点:含量呈周期性波动,Cyclin,周期变化图,（一）周期蛋白(cyclin),1、特点:呈周期性波动,2、分类：至少有8种（cyclinA-H），分三大类,Cyclin,周期变化图,（一）周期蛋白(cyclin),1、特点:呈周期性波动,2、分类：至少有8种（cyclinA-H）,，分三大类,G,1,期cyclin,S期cyclin,G,2,/M期cyclin,:cyclin D,E等,:cyclin A等,:cyclin B等,3、在核内的含量调控,1）生长因子诱导的基因,表达,；,2）泛素介导的蛋白质,降解,；,3）蛋白质在核与胞质间的运输,CDK,PSTAIRE,cyclin,CDK,Cyclin/CDK,Combine,图 Cyclin box 结构与功能,100aa组成cyclin box,Cyclin,-COOH,H,2,N-,催化亚基,调节亚基,4、结构特点,（1）周期蛋白框：介导Cyclin与CDK结合,4、结构特点,（1）周期蛋白框：介导Cyclin与CDK结合,（2）M期,Cyclin,破坏框,（3）,Cyclin,D、E,PEST（脯-谷-丝-苏）,5、功能,激活相应CDK，驱动该期前进,1、特点,2、分类,3、,在核内的含量调控,4、结构特点,（一）周期蛋白(cyclin),（二）周,期蛋白依赖性激酶(CDK),1、,特点,CDK与,cyclin,结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK).,CDK,PSTAIRE,cyclin,CDK,Cyclin/CDK,Combine,图 Cyclin box 结构与功能,100aa组成cyclin box,Cyclin,-COOH,H,2,N-,催化亚基,调节亚基,2、分类,属丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，CDK家族有9种成员（CDK19）,（二）周,期蛋白依赖性激酶(CDK),1、,特点,CDK与,cyclin,结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK).,2、分类,属丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，CDK家族有9种成员（CDK19）,3、功能,CDK的激活是细胞周期运行的直接动力,CDK可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行,（二）周,期蛋白依赖性激酶(CDK),1、,特点,CDK与,cyclin,结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK).,2、分类,3、功能,4、底物,RB蛋白、转录因子、组蛋白、结构蛋白等,（二）周,期蛋白依赖性激酶(CDK),1、,特点,（三）调节CDK活性的蛋白激酶和磷酸酶,Cdk1,Cdk1-T,101,Pi,G1,CAK,S,Weel、Myt1,B-Cdk1-T,101,Pi,T,14,Pi,Y,15,Pi,G2,Cdc25c,B-Cdk1-T,101,Pi,M,有活性,无活性,无活性,无活性,CDK活化激酶（CDK activation,kinase,CAK）,Cdc25c：磷酸酶,【CDK,1,活化启动cell cycle】,CDK,1,活化,Cyclin与CDK,1,结合,CAK对CDK,1,活化部位的磷酸化,Cell cycle,Thr,14,、Tyr,15,抑制部位去磷酸化,（四）CDK抑制物(CKI),周期蛋白依赖性激酶抑制因子,(,cyclin dependent kinase inhibitor,CKI,),Ink4 Kip,组成成员,作用特点,P16,、P15、P18、P19,特异性地与CDK4/6结合,抑制激酶活性,P21、P27,、,P57,与cyclin/CDK复合物结合而抑制CDK,(Inhibitors of cdk4/6),(Kinase inhibitor protein),（五）抑癌基因R,B蛋白的调节,Pi-RB-E2F-DP1,G1早期,D-Cdk4/6,Pi-RB-E2F-DP1,Pi,E-Cdk2,Pi-RB+E2F-DP1,Pi,Pi,+,相关靶基因表达,G1中期,G1晚期,R,B,蛋白与转录因子,E2F-DP1,的结合对,G1,期进展产生负调节,（六）泛素-蛋白酶体介导蛋白质降解,1,、泛素,76,个氨基酸的小分子蛋白,(8.5kD),普遍存在于真核生物而得名,门,催化部位,门,核心颗粒:有蛋白酶活性,调节颗粒：识别、结合待降解蛋白,蛋白酶体,（1）泛素化使蛋白质贴上了被降解的标签,泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。,3,、降解过程,泛素化过程,E,1,：泛素活化酶,E,2,：泛素携带蛋白,E,3,：泛素蛋白连接酶,泛素,C,O,-,O,+,HS-E,1,ATP,AMP+PPi,泛素,C,O,S E,1,HS-E,2,HS-E,1,泛素,C,O,S E,2,泛素,C,O,S E,1,被降解蛋白质,HS-E,2,泛素,C,O,S E,2,泛素,C,NH 被降解蛋白质,O,E,3,（1）泛素化使蛋白质贴上了被降解的标签,泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。,（2）泛素化的蛋白质在蛋白酶体降解,3,、降解过程,4、与细胞周期相关的E3,SCF,：,底物是,Cyclin D、E、P21、P27、E2F、weel等,APC（anaphase promoting complex,后期促进复合物）：,底物是,Cyclin A、B,5、,Cyclins主要是通过泛素-蛋白酶体进行降解,CDK活性的影响因素,cyclin,(,正调节),Thr,101,的磷酸化,（活性位点）,Thr,14,和,Tyr,15,去磷酸化,(抑制位点）,某些氨基酸残基磷酸化状态,CKI,(,负调节),泛素降解灭活,CDK,CAK,+,小结,cyclin,CDK,细胞周期自身调控,CKI,小结,“,油门”,“,引擎”,“,刹车”,cyclin,“,油门”,CDK,“,引擎”,细胞周期自身调控,CKI,“,刹车”,小结,细胞周期检查点,(checkpoint),“,关卡”,（七）细胞周期检查点（check point）,时相次序检查点,DNA损伤检查点,主要检查点：,1、G1晚期限制点,：,细胞外环境是否适宜？,细胞体积是否足够大？,是否成功完成DNA复制准备工作？,在酵母中称start点，在哺乳动物中称,R点,(restriction point)。,（七）细胞周期检查点（check point）,主要检查点：,1、G1晚期限制点：,2、G1/S期检查点,：DNA是否损伤？,3、G2/M检查点,：DNA是否损伤？,DNA复制是否完成？,环境因素是否有利于细胞分裂,4、M期中期检查点,：姐妹染色体是否稳定地附,着在纺锤体上？,（七）细胞周期检查点（check point）,G,1,/S,检查点,M期中,期检查点,细胞周期检查点,细胞凋亡,失败,细胞周期,正常,修复机制,有问题,成功,探测器,传感器,效应器(CDK),质量情况,G,2,/M,检查点,G1晚期,检查点,DNA损伤,小结,细胞周期自身调控,CDK cyclinCKI,检查机制,驱动机制,“引擎”,“油门”,“刹车”,“检查站关卡”,check point,细胞周期自身调控,细胞外信号对细胞周期的调控,细胞,增殖的调控,生长因子,信号转导,启动细胞周期进程,细胞增殖,受体,细胞周期自身调控,细胞外信号对细胞周期的调控,细胞,增殖的调控,生长因子,信号转导,启动细胞周期进程,细胞增殖,受体,二、细胞外信号对细胞周期的调控,促cyclinD的合成及下调CKI的合成,2、抑制信号,1、增殖信号：生长因子等,CDK1/CycB,Cyclin D,肽类生长因子,Ras/Raf/ERK,(+),EGFR介导的信号转导过程,特定生长因子（EGF、IGF）,Ras-Raf-MAPK途径,促进合成cyclinD，与Cdk4/6结合并转运至细胞核内,磷酸化RB而释放E2F-DP1,促进周期蛋白E和Cdk2的表达,+,细胞通过G1期限制点,+,促cyclinD的合成及下调CKI的合成,2、抑制信号：TGF-等,1、增殖信号：生长因子等,下调cyclin和CDK等表达，诱导CKI产生,丝/苏氨酸蛋白激酶型受体,Smad2,Smad4,-P,P,-,TGF-,TGF,R,细胞膜,胞浆,胞核,Smad4,Smad2,-P,-P,Smad2,Smad4,P-,P-,TGF-途径对,细胞增殖,的负调控作用,抑制增殖,抑制CDK,4,的表达,诱导CKI的产生,-,Checkpoint,+,驱动机制,检查机制,CKI,Cyclin-CDK,抑制信号,-,+,增殖信号,+,-,-,自 身 调 控,胞外信号,调控,细胞周期调控小结,第三节 细胞周期运转调控的分子机制,一、G1/S期转变,Cdk4/6和Cdk2,