分子生物学细胞周期研究生.pptx

<p>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,#,分子生物学细胞周期研究生,分子生物学细胞周期研究生,第1页,Section 1 Introduction,分子生物学细胞周期研究生,第2页,细胞周期（,cell cycle,）,就是指细胞生长与分裂周期，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过程。,分子生物学细胞周期研究生,第3页,1.Phases of Cell Cycle,细胞周期普通包含以下四个阶段：,G,1,期：从有丝分裂完成到,DNA,复制之前一段时期；,S,期：为,DNA,复制时期；,G,2,期：从,DNA,复制完成到有丝分裂开始一段时期；,M,期：从细胞分裂开始到结束时期。,分子生物学细胞周期研究生,第4页,Phases of Cell Cycle,G,0,分子生物学细胞周期研究生,第5页,分子生物学细胞周期研究生,第6页,2.Characteristics of Cell Cycle Phases,G,1,期：,细胞周期大个别时相处于,G,1,期，动物细胞普通为,612,小时。该期主要生化活动是合成,RNA,和蛋白质。,S,期：,此期普通连续,68,小时，其长短主要由基因组复杂度决定。该期主要生化活动是复制,DNA,。,分子生物学细胞周期研究生,第7页,G,2,期：,是最短时相。该期主要生化活动是合成一些与有丝分裂相关蛋白质。,M,期：,该期很短，普通连续,0.52,小时。该期生化合成停顿，细胞形态发生改变，一个母细胞分裂成,2,个子代细胞。,分子生物学细胞周期研究生,第8页,3.Checking Points of Cell Cycle,真核细胞分裂增殖必须经过两个关键调控点：即,DNA,合成开始时,G,1,S,期转换,和有丝分裂开始时,G,2,M,期转换,。,细胞必须在顺利经过这两个调控关键点之后，才可能完成细胞分裂增殖，即细胞周期。,除此之外，细胞由,G,0,G,1,期转换,，也包括另外一个调控点。,分子生物学细胞周期研究生,第9页,细胞周期中各关键点转换，是经过各种调控因子相互作用，组成级联网络调控系统来实现。,这一调控系统关键就是,周期素依赖蛋白激酶（,cyclin-dependent protein kinase,，,CDK,）,家族。正是该家族组员次序激活和对关键底物磷酸化促进细胞周期有序进程，开启并完成,G,1,S,期和,G,2,M,期转换。,分子生物学细胞周期研究生,第10页,Section 2 Regulation of Cell Cycle,分子生物学细胞周期研究生,第11页,1.Growth Factors and their Receptors,生长因子，如,EGF,、,PDGF,、,TGF,、,FGF,、,NGF,、,IL-2,等，与对应靶细胞膜受体结合后，即可经过细胞信号转导，调整相关结构基因表示，开启细胞增殖过程。,分子生物学细胞周期研究生,第12页,2.Structure and Function of Cyclin,周期素都是,CDK,调整亚基，分别在细胞周期不一样时期积累，激活,CDK,，使其含有催化关键底物磷酸化修饰并调整其活性。,在高等真核细胞中，周期素最少分为,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,等几大类。,分子生物学细胞周期研究生,第13页,周期素家族组员,分子生物学细胞周期研究生,第14页,五大类周期素中都含有由,100,150,个氨基酸残基组成保守区，称为,周期素盒（,cyclin box,）,，是与,CDK,相互作用活性区域。,另外，还可含有,降解盒（,destruction box,）,或,PEST,序列（脯,-,谷,-,丝,-,苏）,，可经过定时降解或快速转换来调整周期素水平。,分子生物学细胞周期研究生,第15页,按周期素表示及作用细胞周期阶段不一样，可将其分为,G,1,期,（,D,、,E,）和,M,期,（,A,、,B,）两大类。,分子生物学细胞周期研究生,第16页,The Expressional Levels of Cyclins during Cell Cycle,分子生物学细胞周期研究生,第17页,The Relationship of Cyclin Expressional Levels with DNA Replication,分子生物学细胞周期研究生,第18页,是指在,G,1,期或,G,1,S,期转换点发挥作用，并能开启细胞周期，促进,DNA,合成周期素。,G,1,期周期素主要包含周期素,C,、,D,、,E,等，这些周期素通常在细胞周期,G,1,期时活性升高，而在,S,期以后则逐步降至较低水平。,2.1 Cyclins during G,1,Phase,分子生物学细胞周期研究生,第19页,周期素,C,：,周期素,C,C-,端存在一个,PEST,序列，其细胞内水平在,G,1,期中点达高峰。,分子生物学细胞周期研究生,第20页,周期素,D,：,周期素,D,最少有,D,1,、,D,2,、,D,3,三种亚型。,周期素,D,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次序,Leu-X-Cys-X-Glu,，是周期素,D,与,p110,Rb,等蛋白结合所必需。,分子生物学细胞周期研究生,第21页,不一样亚型周期素,D,在细胞内表示模式不一样，但主要是在,G,1,期处于较高表示水平。,分子生物学细胞周期研究生,第22页,周期素,E,：,有,E,1,和,E,2,两种亚型，其细胞内水平在,G,1,/S,调控点达峰值。,分子生物学细胞周期研究生,第23页,是指在,G,2,M,期转换处发挥作用，诱导细胞分裂周期素，包含周期素,A,和,B,两类。,这类蛋白在其,N-,端含有一个降解盒（,destruction box,），在,M,期经过泛素（,ubiquitin,）路径降解。,2.2 Cyclins during M Phase,分子生物学细胞周期研究生,第24页,周期素,A,：,包含三种亚型：,A,1,、,A,2,和,A,3,。,在细胞周期,DNA,合成之前出现，并不停增加，与开启,DNA,复制相关，主要在,S,期发挥作用。,Cyclin A,3,分子生物学细胞周期研究生,第25页,周期素,B,：,周期素,B,在人类有两种亚型，,B,1,和,B,2,。,周期素,B,水平改变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，当到达一定阈值时，促使,CDK,激活；当细胞进入,M,期后，周期素,B,降解速率增加，水平骤然下降，,CDK,失活。,分子生物学细胞周期研究生,第26页,3.Structure and Function of CDK,大家对,CDK,认识，最初是经过研究培养细胞和酵母细胞而得到。,当前已经确定,CDK,有：裂殖酵母中,CdC2,；酿酒酵母中,CdC28,、,PHO85,、,KIN28,以及人类细胞中,CDK,1,10,。,3.1 Types and Characters of CDK,分子生物学细胞周期研究生,第27页,CDK Family in Human,分子生物学细胞周期研究生,第28页,CDK,分子量普通为,35,40kD,，不一样,CDK,氨基酸组成有,40%,以上同源性。,经典,CDK,催化亚基活性中心约由,300,个氨基酸残基组成，当处于单体或非磷酸化状态时，,CDK,没有催化活性。,分子生物学细胞周期研究生,第29页,Molecular Structure of CDK2,分子生物学细胞周期研究生,第30页,CDK,催化活性受到,激活原因,与,抑制原因,两方面调整。,在激活原因中，当前认为,CDK,与,周期素结合,以及保守,苏氨酸残基磷酸化,是较为主要两种调整原因；,而在抑制原因中，,CDK,N-,端氨基酸残基,抑制性磷酸化,以及,抑制蛋白结合,是主要调整原因。,3.2 Regulation of CDK Activity,分子生物学细胞周期研究生,第31页,周期素激活作用：,周期素中“周期素盒”结构域直接和,CDK,结合，并与,CDK,激活相关，,周期素是,CDK,正性调整剂,。,周期素这两种功效是亲密相关，而这种结合与激活作用主要经过周期素在细胞周期中浓度波动来调控。,3.2.1 Activation of CDK,分子生物学细胞周期研究生,第32页,CyclinA-CDK,2,Complex with ATP Bound,分子生物学细胞周期研究生,第33页,磷酸化修饰激活作用：,CDK,激活还必须依赖于其保守苏氨酸残基磷酸化，如在人,CDK,1,（,p34,cdc2,）,Thr,161,和,CDK,2,Thr,160,磷酸化，就与这两个酶激活相关。,分子生物学细胞周期研究生,第34页,催化,CDK,1,和,CDK,2,磷酸化酶是,CAK,，,该酶是一个寡聚体，其催化亚基为,CDK,7,，调整亚基为,周期素,H,，,另需一组装蛋白因子,MAT1,以稳定结构。,MAT1CDK-activating kinase assembly factor 1,分子生物学细胞周期研究生,第35页,Complex of CDK,7,CyclinH-MAT1,Cyclin H,CDK,7,MAT1,分子生物学细胞周期研究生,第36页,磷酸化修饰抑制作用：,在人,CDK,1,和,CDK,2,中，,Thr,14,和,Tyr,15,残基磷酸化可抑制,CDK,催化活性。,其原因在于上述残基侧链位于该酶活性中心,ATP,结合部位顶端，因而对激酶磷酸化作用产生了妨碍。,3.2.2 Inhibition of CDK,分子生物学细胞周期研究生,第37页,催化,Thr,14,和,Tyr,15,磷酸化是两种不一样蛋白激酶，使,Thr,14,磷酸化为蛋白激酶,Myt1,，使,Tyr,15,磷酸化是蛋白激酶,Wee1/Mik1,。,催化,Thr,14,和,Tyr,15,脱磷酸化是蛋白磷酸酶,CDC25,。,所以，蛋白激酶,Wee1,和,Myt1,及蛋白磷酸酶,CDC25,相对活性，决定,CDK,1,和,CDK,2,活性高低。,分子生物学细胞周期研究生,第38页,Regulation of CDK Activity,CAK,分子生物学细胞周期研究生,第39页,抑制蛋白作用：,多年来，已分离并判定了若干能够与周期素,-CDK,复合物特异性结合并抑制其活性蛋白因子，这些蛋白因子被称为,周期素依赖性蛋白激酶抑制蛋白（,CKI,）,。,大个别,CKI,都是抑癌基因编码产物。,分子生物学细胞周期研究生,第40页,在哺乳动物细胞中，当前已经确定,CKI,主要有：,P21,WAF1/CIP1,、,P27,KIP1,、,P16,INK4,和,P15,INK4B,，可分别抑制各型,CDK,活性。,分子生物学细胞周期研究生,第41页,P21,WAF1/CIP1,：,是由抑癌基因,WAF1/CIP1,编码合成蛋白质，几乎能与全部周期素,-CDK,复合物结合，抑制其蛋白激酶活性，使细胞停留在,G,1,期。,分子生物学细胞周期研究生,第42页,P27,KIP1,：,是由抑癌基因,KIP1,编码合成蛋白质，也能与几乎全部周期素,-CDK,复合物结合，抑制其蛋白激酶活性，使细胞停留于,G,1,期。,分子生物学细胞周期研究生,第43页,p27-cyclin-cdk complex,分子生物学细胞周期研究生,第44页,P16,INK4A,和,P15,INK4B,：,是分别由抑癌基因,INK4A/MTS1,和,INK4B/MTS2,编码合成蛋白质，能专一性与,CDK,4,和,CDK,6,结合，并阻止其与周期素结合反应，从而抑制其蛋白激酶活性，使细胞停留于,G,1,期。,分子生物学细胞周期研究生,第45页,P53,：,由抑癌基因,p53,编码合成蛋白质，是,WAF1/CIP1,基因转录激活因子。,所以，,P53,表示可促进,P21,WAF1/CIP1,转录表示，从而抑制,CDK,蛋白激酶活性。,分子生物学细胞周期研究生,第46页,Function of P53,分子生物学细胞周期研究生,第47页,PRb,：,是由,Rb,抑癌基因编码合成蛋白质，有,低磷酸化型,和,高磷酸型,两种型式。,低磷酸化型,PRb,可与转录因子,E2F,形成复合体，抑制其转录激活作用，阻止细胞分裂；而高磷酸化型,PRb,则不能与,E2F,形成复合体。,催化,PRb,由低磷酸化型转变为高磷酸化型蛋白激酶就是各型,CDK,。,分子生物学细胞周期研究生,第48页,分子生物学细胞周期研究生,第49页,Rb function is linked to other tumor suppressors,分子生物学细胞周期研究生,第50页,细胞周期调控机制,分子生物学细胞周期研究生,第51页,Smad3/4 Mothers against decapentaplegic homolog 3/4,ATM Serine-protein kinase ATM,ATR Serine-protein kinase ATR,SKP2 S-phase kinase-associated protein 2,SCF Skip1-cullin/cdc53-F-box protein,GSK3 Glycogen synthase kinase 3,HDAC Histone deacetylase,DP-1 Transcription factor Dp-1,分子生物学细胞周期研究生,第52页,Chapter 8 Cell Apoptosis,分子生物学细胞周期研究生,第53页,Section 1 Introduction,分子生物学细胞周期研究生,第54页,细胞死亡也是一个主要生命过程。当前，经“细胞死亡命名委员会,(,NCCD,)”,确认细胞死亡类型最少有,10,余,种。,其中，由,NCCD,明确判定细胞死亡类型包含：,细胞坏死,(cell necrosis),、,细胞凋亡,(cell apoptosis),和,细胞自噬,(cell autophage),。,分子生物学细胞周期研究生,第55页,1.Concept of Cell Apoptosis,细胞凋亡（,cell apoptosis,）,是指细胞自杀机制被活化而引发一个以细胞固缩为主要形态学改变程序性细胞死亡。,细胞凋亡发生受凋亡相关基因调控。,凋亡细胞形态学改变主要发生在细胞核。凋亡时，因为细胞膜保持完整，无内容物溢出，故普通不会引发炎症反应。,分子生物学细胞周期研究生,第56页,分子生物学细胞周期研究生,第57页,2.Morphologic and Biochemical Characters of Cell Apoptosis,凋亡细胞出现特征性形态学改变：,染色质密集，呈边缘化；,核固缩,；,DNA,链断裂,；,出现凋亡小体。,2.1 Morphologic Characters,分子生物学细胞周期研究生,第58页,Processing of Cell Death,分子生物学细胞周期研究生,第59页,Comparison of Necrotic with Apoptotic Cells,normal cell,apoptotic cell,necrotic cell,分子生物学细胞周期研究生,第60页,Apoptotic Cell and Macrophage,分子生物学细胞周期研究生,第61页,凋亡细胞经典生化改变是将其基因组,DNA,进行琼脂糖凝胶电泳时，,DNA,片段表现为间隔,180200bp,阶梯状条带。,2.2 Biochemical Characters,分子生物学细胞周期研究生,第62页,3.Physiological Significances of Cell Apoptosis,细胞凋亡是多细胞生物生命活动过程中主要内容。,细胞凋亡贯通于动物全部生命周期中，是确保个体发育成熟所必需过程。,分子生物学细胞周期研究生,第63页,Section 2 Genes and Their Proteins Related to Apoptosis,分子生物学细胞周期研究生,第64页,1.,Ced,Gene Family,Ced,基因家族是,线虫,细胞凋亡相关基因，包含,Ced-3,、,Ced-4,、,Ced-9,等。,其中，,Ced-3,基因编码产物与人半胱氨酸蛋白酶（如,ICE,）同源，,Ced-4,基因编码产物与人,Apaf-1,蛋白同源，,Ced-9,编码产物与人,bcl-2,有同源性。,分子生物学细胞周期研究生,第65页,Ced,基因家族表示产物中，,Ced-3,和,Ced-4,能促进细胞凋亡；而,Ced-9,能与,Ced-3,和,Ced-4,形成复合物并抑制其活性，从而抑制细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第66页,Regulation of Ced Proteins for Cell Apoptosis,分子生物学细胞周期研究生,第67页,2.,rpr,Gene,rpr,基因是果蝇凋亡相关基因，该基因编码一个与,Fas,DD,结构域同源小分子多肽，以,Fas,介导凋亡类似方式,激活,ICE/Ced-3,样蛋白酶,，促进细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第68页,3.,bcl-2,Gene Superfamily,bcl-2,基因定位于人第,18,号染色体上，与线虫,ced-9,基因同源，能编码,26kD,Bcl-2,和,22kD,Bcl-2,两种蛋白。,bcl-2,基因为,凋亡抑制基因,，其表示产物是膜整合蛋白。,分子生物学细胞周期研究生,第69页,Bcl-2,（,Bcl-X,L,）蛋白含有以下抗凋亡作用：,能抑制线粒体,PT,孔（,通透性转变孔）,开放，降低,Cyt c,和凋亡诱导因子（,AIF,）释放；,能结合和灭活,Apaf-1,，阻断其对,caspase-9,活化；,能特异地结合,Cyt c,，阻止其诱导细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第70页,现已发觉最少存在,29,个,bcl-2,基因同源物，它们在线粒体介导凋亡路径中起调控作用。,Bcl-2,蛋白家族组员都含有,14,个,Bcl-2,同源结构域（,BH14,），而且通常有一个羧基端跨膜结构域（,transmembrane region,，,TM,）。,分子生物学细胞周期研究生,第71页,普通说来，,BH4,是抗凋亡蛋白所特有结构域，,BH3,则是与促进凋亡相关结构域。,所以，依据结构不一样，,bcl-2,家族组员中，有些含有抗凋亡活性，有些则含有促凋亡活性。,分子生物学细胞周期研究生,第72页,依据功效和结构可将,Bcl-2,家族分为两大类：,抗凋亡（,anti-apoptotic,）,：如,Bcl-2,、,Bcl-xL,、,Bcl-w,、,Mcl-1,等。,促凋亡（,pro-apoptotic,）,：包含多结构域（如,Bax,、,Bak,、,Bok,）和只有,BH3,结构域（如,Bad,、,Bid,、,Bim,、,Bik,等）两种亚类。,分子生物学细胞周期研究生,第73页,Molecular Structure of Bcl-2 Protein Family,分子生物学细胞周期研究生,第74页,Bcl-2,蛋白家族组员,分子生物学细胞周期研究生,第75页,Bcl-2,蛋白主要定位于线粒体外膜，可与促凋亡蛋白形成复合体，抑制其作用，因而含有拮抗促凋亡蛋白功效。,而大多数,Bcl-2,家族促凋亡蛋白则主要定位于细胞浆，一旦细胞受到凋亡因子诱导，即可向线粒体膜转位。,分子生物学细胞周期研究生,第76页,这些促凋亡蛋白经过寡聚化，在线粒体外膜形成跨膜通道；或者开启线粒体,通透性转变孔,（permeability transition pore,，,PT,）,，促使线粒体内凋亡因子（,cyt c,）释放，激活蛋白水解酶,caspase,，引发细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第77页,Anti-apoptosis and Pro-apoptosis Effects of Bcl-2 Related Proteins,分子生物学细胞周期研究生,第78页,4.Caspase Gene Superfamily,哺乳动物中存在,白介素,-1,-,转化酶（,ICE,）,是细胞凋亡蛋白酶，与线虫,Ced-3,同源，都属于,胱,-,天蛋白酶,家族（,c,ysteine,asp,artate-specific prote,ase,，,caspase,）。,这些蛋白酶是引发细胞凋亡关键酶，一旦被信号路径激活，能将细胞内蛋白质降解，使细胞不可逆走向死亡。,分子生物学细胞周期研究生,第79页,Active site,:Cysteine,Cleavage site,:Asparatic acid,C,ysteine,Asp,aratic acid specific prote,ase,Asp-Xxx,天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白水解酶,分子生物学细胞周期研究生,第80页,在人类细胞中已发觉,13,个,ICE,同源物，分为,2,个亚家族：,ICE,亚家族,包含,caspase-1,、,4,、,5,、,11,、,12,、,13,等，主要参加炎症反应；,CED-3,亚家族,包含,caspase-2,、,3,、,6,、,7,、,8,、,9,、,10,等，主要参加细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第81页,Types of ICE Related Proteins,分子生物学细胞周期研究生,第82页,当前已经判定,caspase,水解底物包含：,多聚（,ADP-,核糖）聚合酶（,PARP,）；,纤层蛋白（,lamins,）；,caspase,依赖,DNA,酶抑制蛋白（,ICAD,）；,小核蛋白体蛋白（,HnRNP proteins,）,等,20,各种。,分子生物学细胞周期研究生,第83页,The Substrates of Caspases,分子生物学细胞周期研究生,第84页,多聚（,ADP-,核糖）聚合酶（,PARP,）,是一个与,DNA,损伤修复、基因完整性监护相关聚合酶，其作用是将,NAD,+,分子中,ADP,转移到与,DNA,修复相关酶分子上，提升其催化效率。,当细胞凋亡开启时，,PARP,被,caspase,剪切，造成受,PARP,负调控核酸内切酶活性增高，进而裂解核小体之间,DNA,，引发细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第85页,纤层蛋白（,lamins,）,属于中间纤维丝蛋白家族，参加组成支撑核内膜网架结构，同时对染色质定向和组织起作用。,小核糖体蛋白（,HnRNP proteins,）,则参加组成小核蛋白体，与,hnRNA,成熟加工相关。,分子生物学细胞周期研究生,第86页,5.,Apaf-1,Gene,Apaf-1,基因表示,Apaf-1,蛋白为,凋亡酶激活因子,-1,（,a,poptotic,p,rotease,a,ctivating,f,actor,-1,），与线虫,Ced-4,蛋白同源，在线粒体介导凋亡路径中起主要作用。,分子生物学细胞周期研究生,第87页,Apaf-1,含有,3,个不一样结构域：,CARD,（,caspase recruitment domain,）结构域，,能召集,caspase-9,；,Ced-4,同源结构域,，能结合,ATP/dATP,；,C,端结构域,，含有色氨酸,/,天冬氨酸重复序列，当细胞色素,c,结合到这一区域后，能引发,Apaf-1,多聚化而激活。,分子生物学细胞周期研究生,第88页,Apaf-1,含有激活,caspase-3,作用，而这一过程又需要细胞色素,c,（,Apaf-2,）和,caspase-9,（,Apaf-3,）参加。,Apaf-1-,细胞色素,c,复合体与,ATP/dATP,结合后，,Apaf-1,就能够经过其,CARD,结构域召集,caspase-9,，形成,凋亡体（,apoptosome,）,，激活,caspase-3,，开启,caspase,级联反应。,分子生物学细胞周期研究生,第89页,凋亡体形成,分子生物学细胞周期研究生,第90页,凋亡体与,caspase,级联反应,分子生物学细胞周期研究生,第91页,Fas,基因，定位于人第,10,号染色体上，其编码产物为,45kD,跨膜受体，属于,TNF,受体家族。,Fas,受体（又称,APO-1,或,CD95,）分子结构可分为三个区，即含有三个富含半胱氨酸,胞外区,、,跨膜区,和含有,死亡结构域（,Death domain,，,DD,）,胞内区,。,6.,Fas,and,FasL,Genes,分子生物学细胞周期研究生,第92页,Fas,胞内区,DD,结构域可与接头蛋白,FADD,（,Fas associated death domain protein,）,偶联，然后再经过,FADD,死亡效应结构域（,death effecter domain,，,DED,）与,Pro-caspase-8,偶联，从而将胞外凋亡信号传递到细胞内。,分子生物学细胞周期研究生,第93页,Fas,分子结构,DD death domain,DED death effector domain,FADD Fas associated death domain,分子生物学细胞周期研究生,第94页,Fas,与其配体（,FasL,）相互作用，是引发细胞凋亡主要路径之一。,Fas,与其抗体或,FasL,结合后，可快速激活,caspase,级联反应，裂解,DNA,，诱发细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第95页,FasL,基因定位于人第,1,号染色体上，主要在活化淋巴细胞表面表示，产生凋亡信号；也可在,T,细胞激活过程中被诱导表示。,Fas,与,FasL,协同表示，对胸腺中,T,淋巴细胞发育、分化与凋亡以及细胞毒活性起调整作用。,分子生物学细胞周期研究生,第96页,7.IAP Gene Superfamily,细胞凋亡抑制因子（,inhibitor of apoptosis,，,IAP,）超家族组员较多，如,c-IAP1,，,c-IAP2,，,XIAP,，,NIAP,和,Survivin,等，新组员仍在不停被发觉。,IAP,家族组员有一个共同特征，含有一个或多个,70,个氨基酸重复序列（,BIR,），类似于,zinc,指状结构。,c-IAP1,、,c-IAP2,和,XIAP,还含有环指状结构域（,RING,）。,分子生物学细胞周期研究生,第97页,Molecular Structure of Human Cellular IAPs,分子生物学细胞周期研究生,第98页,BIR,功效域和之间连接区域介导对,caspase,抑制作用，而环指状结构域（,RING,）则含有泛素化蛋白连接酶作用，介导,caspase-3,和,-7,泛素化降解作用。,分子生物学细胞周期研究生,第99页,p53,基因定位于人第,17,号染色体上，是一个多功效基因，其表示产物,P53,能在,G,1,期监视,DNA,完整性。如有损伤，则抑制细胞增殖，直到,DNA,修复完成；如受损,DNA,不能修复，则诱导细胞进入凋亡程序。,8.,p53,Gene,分子生物学细胞周期研究生,第100页,P53,作为一个转录因子，是,Bax,正调整因子，,Bcl-2,负调整因子。,当细胞受到射线照射后，,P53,可快速上调,Bax,表示，从而促进细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第101页,c-myc,基因也是一个多功效 基因，定位于人第,8,号染色体，编码分子量为,62kD,蛋白质。,c-Myc,蛋白位于细胞核内，含有转录因子活性，首先能激活控制细胞增殖基因，另首先也能激活促进细胞凋亡基因表示，故含有促进细胞增殖和凋亡双重效应。,9.,c-Myc,Gene,分子生物学细胞周期研究生,第102页,c-Myc,与,Bcl-2,之间存在协同作用。,Bcl-2,能抑制,c-Myc,所致细胞凋亡，但不影响其促有丝分裂作用，即当生长因子存在、,Bcl-2,表示时，,c-Myc,促进细胞增殖，反之则细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第103页,c-Myc,蛋白作用机理与另一个转录因子,Max,形成异源二聚体相关。此复合物可与特定,DNA,序列相结合，发挥调整基因表示作用。,已知这两种转录因子可形成,Myc-Max,和,Max-Max,两种不一样二聚体，但它们都能与同一,DNA,序列相结合，产生不一样调整效应。,当缺乏生长因子时，更多形成,Myc-Max,复合物，从而诱导细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第104页,Complexes of Myc,Max and Mad,分子生物学细胞周期研究生,第105页,Regulating Roles of Myc,分子生物学细胞周期研究生,第106页,Section 3 Molecular Mechanisms for Cell Apoptosis,分子生物学细胞周期研究生,第107页,当前已知，细胞凋亡可分为,caspase,依赖,和,caspase,不依赖,两种机制，而,caspase,依赖细胞凋亡又包含三种方式：,受体介导细胞凋亡（外源通路）；,线粒体介导细胞凋亡（内源通路）；,内质网介导细胞凋亡（内源通路）。,分子生物学细胞周期研究生,第108页,由存在于细胞膜上,死亡受体,介导，将外源性凋亡信号传递到细胞内，引发细胞调亡。,常见死亡受体包含：,TNFR,、,Fas,、,DR3,、,DR4,、,DR5,等。,1.1 Cell Apoptosis Mediated by Death Receptor,1.Caspase-dependent Cell Apoptosis,分子生物学细胞周期研究生,第109页,Process of Cell Apoptosis Mediated by Death Receptor,死亡受体与配体结合，使受体三聚化,受体胞内,DD,区构象改变，与接头蛋白,FADD,DD,区结合,FADD,N,端,DED,区与,caspase-8,（或,-10,）前体蛋白结合，形成凋亡诱导信号复合体（,DISC,）,分子生物学细胞周期研究生,第110页,caspase-8,、,10,本身剪切激活，开启,caspase,级联反应,caspase-3,，,-6,，,-7,激活,降解,CAD,抑制蛋白（,ICAD/DFF-45,）,，释放出,caspase,依赖,DNase,（,CAD,）,降解,DNA,，引发细胞凋亡,分子生物学细胞周期研究生,第111页,分子生物学细胞周期研究生,第112页,Death Receptor Apoptotic Pathway,FADD,（,Fas-associated death domain,）；,DD,（,death domain,）；,DED,（,death effector domain,）。,分子生物学细胞周期研究生,第113页,1.2 Cell Apoptosis Mediated by Mitochondria,分子生物学细胞周期研究生,第114页,分子生物学细胞周期研究生,第115页,物理或化学凋亡信号,激活,Bax,、,Bad,、,Bid,等促凋亡蛋白，线粒体,PT,孔开放或形成,线粒体凋亡因子（,Cyt c,等）渗透出线粒体,Process of Cell Apoptosis Mediated by Mitochondria,分子生物学细胞周期研究生,第116页,Cyt c,与,Apaf-1,及,pro-caspase-9,组成凋亡体,caspase-9,激活并开启,caspase,级联反应,降解,ICAD,及细胞功效或结构蛋白，引发细胞凋亡,分子生物学细胞周期研究生,第117页,Mitochondrial Apoptotic Pathway,分子生物学细胞周期研究生,第118页,1.3 Cell Apoptosis Mediated by,Endoplasmic Reticulum,内质网在维持细胞内钙离子内环境稳定、膜蛋白合成、修饰和折叠等方面相关键性作用。,Caspase-12,位于内质网膜，是,内质网应激,诱导凋亡所必须。,内质网应激造成,Ca,2+,释放进入胞浆，激活,Calpain,（钙激活中性蛋白酶），水解并激活,caspase-12,，同时也造成,caspase-7,激活，最终造成细胞凋亡。,分子生物学细胞周期研究生,第119页,分子生物学细胞周期研究生,第120页,Ask1 Apoptosis signal regulating kinase 1,NIK Nuclear factor-kappa B-inducing kinase,IAP Apoptosis inhibitor IAP,JNK c-Jun N-terminal kinase,p90RSK 90kD Ribosomal protein S6 kinase,FKHR Forkhead box protein O1A,GSK3 Glycogen synthase kinase 3,APP Amyloid precursor protein,AIF Apoptosis-inducing factor 1,FLIP CASP8 and FADD-like apoptosis regulator,SMAC Second mitochondria-derived activator of caspase,RAIDD Caspase and RIP adapter with death domain,PIDD p53-induced protein with a death domain,SIR2 NAD-dependent histone deacetylase,HtrA2 Serine protease HTRA2,Calpain Calcium-activated neutral proteinase,分子生物学细胞周期研究生,第121页,2.Caspase-independent Cell Apoptosis,试验证实，,caspase,抑制不能阻断细胞凋亡发生，表明细胞凋亡还以不依赖于,caspase,方式发生。,不依赖,caspase,细胞凋亡包括到,Bax,诱导细胞死亡，也包括到其它蛋白酶，如钙蛋白酶、蛋白酶体及丝氨酸蛋白酶诱导细胞死亡。,分子生物学细胞周期研究生,第122页,丝氨酸蛋白酶与核酸内切酶白细胞弹性蛋白酶抑制剂细胞死亡路径相关，这一路径关键分子是,LEI,（丝氨酸蛋白酶抑制剂）。,LEI,在酸性,pH,或蛋白酶作用下，经翻译后水解加工，分子量降低，并伴伴随,核酸内切酶活性,出现，从而造成,DNA,降解和细胞死亡。,分子生物学细胞周期研究生,第123页,Section 4 Cell Apoptosis and Diseases,分子生物学细胞周期研究生,第124页,The Diseases Associated with Apoptosis Regulation Abnormalities,细胞凋亡不足,细胞凋亡过分,肿瘤,肝癌、恶性血液肿瘤、乳腺癌、膀胱癌、肺癌、胶质瘤、前列腺癌等,发育异常,气管,-,食管瘘、房（室）间隙缺损、唇（腭）裂、短肢畸形、尿道下裂以及多囊肾等,发育异常,先天性消化道、胆道、肛门狭窄或闭锁、动脉导管未闭、两性畸形、甲状舌骨囊肿等,CNS,Alsheimer,病、,Parkin-son,病、肌萎缩性侧索硬化症、色素性视网膜病，脊肌肉萎缩、早老性痴呆,免疫系统,系统性红斑狼疮、糖尿病、类风湿性关节炎、桥本甲状腺炎、多发性硬化症等,免疫系统,免疫缺点病、AIDS,分子生物学细胞周期研究生,第125页,复 习思 考 题,试叙述细胞周期时相及其特征。,试叙述周期素及,CDK,种类、结构与功效。,试叙述细胞周期调控机理。,细胞凋亡形态及生化特征有哪些？,试叙述细胞凋亡相关基因及其表示产物作用机制。,试叙述细胞凋亡调控主要通路。,分子</p>