第十二章-细胞增殖及其调控.ppt

细胞的基本特征：分裂、死亡细胞的基本特征：分裂、死亡持续分裂细胞持续分裂细胞终端分化细胞终端分化细胞分化分化细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)的意义的意义生物繁育的基础。生物繁育的基础。单细胞生物单细胞生物个体繁殖。个体繁殖。多细胞生物多细胞生物从小到大。从小到大。成成体体生生物物细细胞胞增增殖殖取取代代衰衰老老死死亡亡的的细细胞胞，机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等。u细细胞胞增增殖殖受受严严密密调调控控，物物质质准准备备完完成成后后，生生物物整整体体调控调控增殖增殖第十二章第十二章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控lG1G1期期:此期主要合成此期主要合成rRNA、蛋白质、脂类和碳水化合物。在、蛋白质、脂类和碳水化合物。在G1期的后期期的后期,DNA合成酶的活性大大增加。（不合成合成酶的活性大大增加。（不合成DNA)lS S期期:除了除了DNADNA合成合成外外,同时还会合成组蛋白同时还会合成组蛋白,DNA复制所需的酶复制所需的酶都在这一时期合成。都在这一时期合成。DNA的合成和组蛋白的合成在时间上是的合成和组蛋白的合成在时间上是同步的同步的 lG2G2期期:是是DNA合成的后期。在这一时期合成的后期。在这一时期,主要是大量合成主要是大量合成ATP、RNA、蛋白质、蛋白质,包括包括微管蛋白微管蛋白和成熟促进因子和成熟促进因子MPFMPF(maturation promoting factor)等，为有丝分裂作准备。等，为有丝分裂作准备。细胞周期胞周期时相及相及类型型第一节第一节 细胞周期概述细胞周期概述lM M 期期:从细胞分裂开始到结束所经历的过程从细胞分裂开始到结束所经历的过程,也就是从染色也就是从染色体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止。分裂后体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止。分裂后,S,S期合成的期合成的DNADNA减半。这一期的特点是减半。这一期的特点是RNARNA合成停止合成停止,蛋白质蛋白质合成减少合成减少,以及染色体高度螺旋化。以及染色体高度螺旋化。lG G0 0细细胞胞：又又称称休休眠眠细细胞胞。暂暂时时脱脱离离细细胞胞周周期期,不不进进行行增增殖殖,也叫静止细胞群也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴细胞如某些免疫淋巴细胞,肝肝,肾细胞等。肾细胞等。l不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G G1 1期。期。细胞周期时相细胞周期时相 限制点、限制点、检验点点 有有丝丝分分裂裂器器：有有丝丝分分裂裂过过程程形形成成的的临临时时性性结结构构包括包括纺锤体纺锤体、动物细胞、动物细胞收缩环收缩环、植物、植物成膜体成膜体。第二第二节 细胞分裂胞分裂l植植物物细胞胞末末期期近近两两极极处纺锤丝消消失失，中中间微微管管保保留，形成成膜体。留，形成成膜体。l来来自自高高尔基基体体囊囊泡泡沿沿微微管管转运运到到成成膜膜体体中中间。融融合合形形成成细胞胞板板，囊囊泡泡的的内内含含物物形形成成初初生生壁壁和和中中胶胶层，囊囊泡泡膜膜形形成成质膜膜，融融合合留留下下的的管管道道形形成成胞胞间连丝。二、纺锤体与染色体分离二、纺锤体与染色体分离1.纺锤体组装过程纺锤体组装过程 P409图图12-202.动粒微管与染色体粒微管与染色体动粒粒结合合 Mad2蛋白、蛋白、Bud1蛋白蛋白结合在合在动粒一粒一侧促促使使动粒粒敏化敏化，动粒微管与染色体粒微管与染色体动粒粒结合，合，结合后合后Mad蛋白、蛋白、Bud蛋白消失，染色体蛋白消失，染色体动粒全部与粒全部与动粒微管粒微管结合合后期后期开始。开始。3.染色体整列到赤道板染色体整列到赤道板牵拉假拉假说(pull hypothesis)染色体向赤道板方向移染色体向赤道板方向移动与与动粒微管之延伸粒微管之延伸所所产生的生的牵拉有关。拉有关。外推假外推假说(push hypothesis)染色体向赤道板移染色体向赤道板移动，是由于星体的排斥力，是由于星体的排斥力将染色体外推的将染色体外推的结果。果。二者可能共存二者可能共存 P410图12-224.着着丝粒分裂粒分裂l动粒粒释放放Cdc20促使促使Apc（后期促（后期促进因子）因子）活化。活化。l导致致连接两条染色接两条染色单体的体的cohesin分离。分离。后期后期A和后期和后期B两个两个阶段假段假说：l后期后期A：ATP驱动马达蛋白达蛋白牵拉，将染色拉，将染色体移向两极体移向两极,动粒微管正极解聚逐粒微管正极解聚逐渐变短。短。l后期后期B：极微管延：极微管延长，重叠和相互滑，重叠和相互滑动，使两极使两极间距离逐距离逐渐拉拉长。胞。胞质动力蛋白力蛋白延星体微管向延星体微管向负极拉近极拉近质膜。膜。l两个作用相互独立。两个作用相互独立。5.染色体分离染色体分离后期后期A与后期与后期B动粒微管正极解聚动粒微管正极解聚马达蛋白牵拉马达蛋白牵拉极微管延长极微管延长星体微管向负极拉近质膜星体微管向负极拉近质膜染色体向极运动的微管去聚合假说染色体向极运动的微管去聚合假说 第三第三节 细胞周期的胞周期的调控控一、一、MPF的的发现及其作用及其作用 二、二、p34cdc2三、周期蛋白三、周期蛋白(cyclin)家族家族四、四、CDK激激酶（周期蛋白依（周期蛋白依赖性蛋白激性蛋白激酶）和抑制物）和抑制物(CDKI)五、五、细胞周期运胞周期运转调控控 一、一、MPF的的发现及其作用及其作用 实验一：一：细胞融合胞融合实验 研究者：研究者：1970年，年，Colorado 大学的大学的Potu Rao 和和 Robert Johnson 研究方法：将研究方法：将M期与期与间期的期的HeLa细胞胞进行融合。行融合。结果果：引引起起间期期染染色色体体的的凝凝集集，此此种种现象象称称为染染色色 体体 超超 前前 凝凝 集集 或或 早早 熟熟 染染 色色 体体 凝凝 集集(premature chromosome condensation,PCC）。不不同同时期期的的间期期细胞胞与与M期期细胞胞融融合合，产生生的的PCC的的形形态各各不相同。不相同。G1期细胞与期细胞与M期细胞融合期细胞融合细单线状S期细胞与期细胞与M期细胞融合期细胞融合粉末状G2期细胞与期细胞与M期细胞融合期细胞融合双线状早熟染色体凝集实验早熟染色体凝集实验 M期期细胞中存在胞中存在诱导染色体凝集的因子染色体凝集的因子，促，促进其他其他时期期细胞从胞从间期期转入入M期。期。MPF的发现的发现 成成熟熟促促进进因因子子(maturation promoting factor，MPF）,早早期期称称为为M-期期促促进进因因子子(M-phase promoting factor,MPF)，是是指指M期期细细胞胞中中存在的促进细胞分裂的因子存在的促进细胞分裂的因子实验二：非洲爪蟾卵细胞提取物注射实验实验二：非洲爪蟾卵细胞提取物注射实验研究者：研究者：1971年，年，Masui和和Markert研究方法：研究方法：1、卵母、卵母细胞生胞生长阶段段I-IV，等待成熟，等待成熟减数第一次分裂前期（双减数第一次分裂前期（双线期）期）2、孕孕酮作用，成熟的卵母作用，成熟的卵母细胞胞减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期非洲爪蟾卵母非洲爪蟾卵母细胞孕胞孕酮诱导成熟后，将其胞成熟后，将其胞质显微注入另一个未成熟的卵母微注入另一个未成熟的卵母细胞中胞中可可诱导其成其成熟。熟。加入蛋白加入蛋白质合成抑制合成抑制剂胞胞质仍可仍可诱导其成熟其成熟而孕而孕酮不能不能诱导其成熟。其成熟。结果：果：细胞中存在胞中存在前体前体MPF成熟成熟细胞活化，本胞活化，本质蛋白激蛋白激酶。进一步一步实验表明，表明，MPF在在进化上高度保守，化上高度保守，MPF活性活性几乎普遍存在于从酵母到人体所有真核几乎普遍存在于从酵母到人体所有真核细胞分裂期的胞分裂期的细胞中。胞中。MPF的结构组成的结构组成 1988，Lohka等，非洲爪蟾卵分离纯化微克级等，非洲爪蟾卵分离纯化微克级MPF,是由两个不同的亚基组成的异质二聚体是由两个不同的亚基组成的异质二聚体:催化亚基催化亚基 p32 是丝氨酸是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶苏氨酸型蛋白激酶 其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期蛋白依其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期蛋白依赖性蛋白激酶赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases,Cdks);调节亚基：调节亚基：p45(周期蛋白周期蛋白,cyclin)。lMPFp32+p45蛋白激酶蛋白激酶MPF的结构的结构 p45p32细胞周期中细胞周期中MPF的浓度变化的浓度变化l通过注射实验还发现通过注射实验还发现,MPF的活性在的活性在细胞周期细胞周期中波动中波动很大很大,在在有丝分裂前急剧升高有丝分裂前急剧升高,但在有丝但在有丝分裂后急剧下降直到零。分裂后急剧下降直到零。l由于由于MPF蛋白激酶亚基不能单独起作用蛋白激酶亚基不能单独起作用,它需它需要与细胞周期蛋白结合才有功能。要与细胞周期蛋白结合才有功能。周期蛋白浓周期蛋白浓度在细胞周期中是浮动的度在细胞周期中是浮动的,呈周期性变化。呈周期性变化。同同样样,MPF的活性与周期蛋白一样在细胞周期中的活性与周期蛋白一样在细胞周期中呈现周期性变化呈现周期性变化细细胞胞周周期期中中周周期期蛋蛋白白和和MPF的的波波动动二、二、p34cdc2激激酶的的发现及其与及其与MPF的关系的关系 1960s Leland Hartwell,1970s Paul Nurse以以芽芽殖殖酵酵母母和和裂裂殖殖酵酵母母为实验材材料料，利利用用细胞胞周周期期基基因因突突变产生生一一系系列列不不同同的的温温度度敏敏感感突突变株株，发现许多多与与细胞胞分分裂裂有有关关的的基基因因(cell division cycle gene,CDC)。cdc突突变 这类突突变在在非非允允许的的温温度度下下培培养养,形形成成特特别长的的细胞，不能正常分裂繁殖胞，不能正常分裂繁殖;突突变没有没有Cdc2的活性的活性第一个被分离第一个被分离裂殖酵母裂殖酵母cdc2停在停在G2/M交界交界处细胞不能胞不能进入有入有丝分裂分裂称称为p34cdc2 蛋白蛋白表达表达产物分子物分子质量量为34kDa的的蛋白激蛋白激酶与与p32同源同源+p56cdc13 促促进G2/M转换 cdc13基基因因产物物也也是是进入入有有丝分分裂裂必需的必需的.形形成成异异质二二聚聚体体,并并且且具具有有蛋蛋白白激激酶的的活活性性，相相当当于于非非洲洲爪爪蟾蟾的的MPF。突突变没有没有Cdc28的活的活性性第二个被分离第二个被分离芽殖酵母芽殖酵母cdc28停在停在G1/S交界交界处或或G2/M交界交界处细胞不能胞不能进入有入有丝分裂分裂称称为p34cdc28 蛋白蛋白蛋白激蛋白激酶促促进G1/S转换必必须G2/M转换中起中起调节作用作用细胞周期胞周期调控因子控因子非洲爪蟾卵母细胞非洲爪蟾卵母细胞MPF p32 p45裂殖酵母裂殖酵母 p34cdc2 p56cdc13芽殖酵母芽殖酵母 p34cdc28 催化亚单位催化亚单位 调节亚单位调节亚单位三、三、细胞周期蛋白（胞周期蛋白（cyclin）的）的发现l1980s Timothy Hunt发现周期蛋白周期蛋白(cyclin A和和B)。l酵母酵母Cln1-3、Clb1-6，高等，高等动物物A1、A2、B1、B2等等l周期蛋白广泛存在于各周期蛋白广泛存在于各类真核生物真核生物中，中，为诱导细胞胞进入入M期所必需期所必需。l周期蛋白参与周期蛋白参与MPF的功能的功能调节细胞周期蛋白的鉴定细胞周期蛋白的鉴定实验设计实验设计 1.获得同步化的受精的海胆卵细胞获得同步化的受精的海胆卵细胞 2.在有放射性氨基酸的培养液中培养在有放射性氨基酸的培养液中培养 3.每每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析实验结果实验结果 某些蛋白含量随细胞周期进程变化而变化某些蛋白含量随细胞周期进程变化而变化 （一般间期内积累，细胞分裂期内消失），（一般间期内积累，细胞分裂期内消失），发现了发现了周期蛋白周期蛋白B(cyclin B)，周期蛋白周期蛋白B的的cDNA克隆与周期蛋白克隆与周期蛋白B的鉴定。的鉴定。与酵母中与酵母中 p56cdc13同源。同源。海胆细胞中周期蛋白的积累海胆细胞中周期蛋白的积累 周期蛋白周期蛋白B的的变化化规律：律：lG1期晚期开始合成期晚期开始合成通通过S期期到达到达G2期，期，含量达到最大含量达到最大CDK1激激酶活性开始出活性开始出现G2期期晚期，晚期，CDK1激激酶活性达到最大，持活性达到最大，持续至至M期。期。l在在细胞周期中含量呈周期性胞周期中含量呈周期性变化。在化。在细胞周期的不同胞周期的不同时期期表达不同的周期蛋白。表达不同的周期蛋白。l表达表达时期不同，与不同期不同，与不同CDK结合，合，调节不同不同CDK激激酶活活性，性，执行功能不同：行功能不同：lG1期周期蛋白：期周期蛋白：G1期表达，期表达，调节G1期和期和S期期转换过程。程。例例C、D（持（持续表达）、表达）、E（M期晚期，期晚期，G1期早期开始表期早期开始表达并逐达并逐渐积累）、累）、Cln1-3lM期周期蛋白：期周期蛋白：间期表达，期表达，M期表期表现调节功能。功能。例：周期蛋白例：周期蛋白A G1期早期即开始表达并逐期早期即开始表达并逐渐积累累周期蛋白周期蛋白B G1期晚期开始表达并逐期晚期开始表达并逐渐积累累P427 图12-35共性：共性：l含有含有周期蛋白框（周期蛋白框（100aa）（P426 图12-34）介介导其与其与CDK结合合,不同周期蛋白不同周期蛋白识别不同不同CDK CDK-周期蛋白周期蛋白(调节亚基基)复合体复合体不同不同CDK激激酶活性活性（P428 表表12-2）lM期周期蛋白分子期周期蛋白分子结构中，构中，N端含有端含有破坏框（破坏框（9aa），主要参，主要参与与M期周期蛋白的期周期蛋白的泛素化降解泛素化降解过程。程。lG1期周期蛋白期周期蛋白C末端含有末端含有PEST序列，与其序列，与其更新更新有关。有关。四、四、CDK激激酶和抑制物和抑制物l周期蛋白依周期蛋白依赖性蛋白激性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase），），简称称CDK激激酶，是一个家族，是一个家族，CDK1-12。l同源性很同源性很强，共同特点：，共同特点：它它们含有一段含有一段类似的似的CDK激激酶结构域构域，在，在该结构域中有构域中有PSTAIRE区域，区域，该序列可与序列可与周期蛋白周期蛋白框框结合。合。磷酸化位点：磷酸化位点：CDK激激酶分子中分子中发现一些重要位一些重要位点，点，对这些位点些位点进行磷酸化修行磷酸化修饰，将，将对CDK激激酶活性起重要活性起重要调节作用。作用。CDKI（CDK抑制物）抑制物）结合位点。合位点。目前目前发现的的CDKI分分为两大家族：两大家族：lINK4家族家族：如：如P16ink4a、P15ink4b、P18ink4c、P19ink4d，特异性抑制，特异性抑制cdk4cyclin D1、cdk6cyclin D1复合复合物。物。lCip/Kip家族家族：包括：包括P21Cip1/WAF1、P27Kip1、P57Kip2等，能抑制大多数等，能抑制大多数CDK的激的激酶活性。如活性。如P21还能与能与DNA聚合聚合酶d的的辅助因子助因子PCNA结合，直接抑制合，直接抑制DNA的合成。的合成。细胞周期胞周期调控因子控因子非洲爪蟾卵母细胞非洲爪蟾卵母细胞MPF p32 p45裂殖酵母裂殖酵母 p34cdc2 p56cdc13芽殖酵母芽殖酵母 p34cdc28 海胆卵海胆卵 周期蛋白周期蛋白B 催化亚单位催化亚单位 调节亚单位调节亚单位 CDKCDK激酶激酶 周期蛋白周期蛋白(一一)G2/M期期转化与化与CDKl激激酶的关的关键性性调控作用控作用lCDK1在在细胞周期中含量相胞周期中含量相对稳定，而定，而cyclin B含量含量呈周期性呈周期性变化。化。lCDK1只有与只有与cyclin B结合后才可能表合后才可能表现出激出激酶活性。活性。lcyclin B一般在一般在G1晚期开始合成，通晚期开始合成，通过S期，含量不期，含量不断增加，到达断增加，到达G2期期，含量达到最高。随着，含量达到最高。随着cyclin B含含量达到一定程度，量达到一定程度，CDK1激激酶活性开始出活性开始出现，到，到G2晚晚期，其活性达到最高并期，其活性达到最高并维持到持到M期的中期期的中期阶段。然后，段。然后，随着随着cyclin B的降解，的降解，CDK1活性活性丧失。失。五、五、细胞周期运胞周期运转调控控 l随着随着cyclin B含量达到一定程度，含量达到一定程度，CDK1激激酶活活性开始出性开始出现，到，到G2晚期，其活性达到最高并晚期，其活性达到最高并维持到持到M期的中期期的中期阶段。然后，随着段。然后，随着cyclin B的降的降解，解，CDK1活性活性丧失。失。lCDK1 与与cyclin B形成复合体后，形成复合体后，S期期Wee1活性活性较高和高和CAK（CDK1-activating kinase）催化）催化CDK1上上Thr14、Tyr15和和Thr161的磷酸化。此的磷酸化。此时的的CDK1无激无激酶活性。活性。l然后，然后，CDK1在磷酸在磷酸酶（phosphatase）Cdc25c的催化下，的催化下，Thr14和和Tyr15去磷酸化，才表去磷酸化，才表现出激出激酶活性。活性。CDK1CDK1激激酶活性的酶活性的调控调控正正调控控 磷酸化磷酸化负调控控前体前体MPF磷酸磷酸酶去磷酸化去磷酸化G2晚期晚期-M期的中期期的中期维持活性持活性泛素化降解途径泛素化降解途径后期促后期促进因子因子促促进分裂中期向后期分裂中期向后期转化化CDK1激激酶活性活性调节G2/M期期转化化lCdk1通通过使某些蛋白使某些蛋白磷酸化磷酸化，改，改变其下游的某些其下游的某些蛋白蛋白质的的结构和启构和启动其功能，其功能，实现其其调控控细胞周胞周期的目的。期的目的。lCdk1催化底物磷酸化有位点特异性，一般催化底物磷酸化有位点特异性，一般选择底底物中某个物中某个特定序列的特定序列的Ser或或Thr残基。残基。l作用底物：作用底物：组蛋白蛋白H1、核、核纤层蛋白、核仁蛋白等蛋白、核仁蛋白等（表（表12-3）l细胞胞变化：染色化：染色质凝集、核凝集、核纤层解聚、核仁解体、解聚、核仁解体、细胞骨架重排、胞骨架重排、细胞形胞形态调整等。整等。MPF（M-CdK,CDK1）激发）激发M期事件使细胞进入期事件使细胞进入M期期M-CdK核纤层蛋核纤层蛋白磷酸化白磷酸化组蛋白组蛋白H1磷酸化磷酸化核膜破裂核膜破裂染色体凝集染色体凝集相关蛋白相关蛋白磷酸化磷酸化纺锤体形成纺锤体形成相关蛋白相关蛋白磷酸化磷酸化骨架和细胞骨架和细胞器重排器重排M期开始期开始（二）（二）M期周期蛋白与分裂中期向期周期蛋白与分裂中期向后期后期转换的的调控控l细胞周期运胞周期运转到中期后，到中期后，APC（后期促（后期促进复合复合体）使靶蛋白泛素化，体）使靶蛋白泛素化，cyclin A和和B通通过泛素泛素-蛋白蛋白酶体系体系统迅速降解，迅速降解，CDK1激激酶活性活性丧失，失，被被CDK1磷酸化的蛋白去磷酸化，磷酸化的蛋白去磷酸化，细胞周期便胞周期便从中期向后期从中期向后期转化。化。1.泛素泛素-蛋白蛋白酶体系体系统v泛泛 素素-蛋蛋 白白 酶 体体 系系 统（ubiquitin-proteosome system）介介导cyclin A、B，以以及及其其它它很很多多蛋蛋白白的的降解。降解。v泛泛 素素 C端端 首首 先先 与与 泛泛 素素 激激 活活 酶（ubiquitin-activating enzyme）E1结合合，形形成成E1-泛泛素素复复合合体体。该复复合合体体再再将将泛泛素素转移移给泛泛素素结合合酶(ubiquitinconjugating enzyme)E2。然然后后E2直直接接或或通通过泛泛素素连接接酶（ubiquitin ligase）E3将将泛泛素素转到到靶靶蛋蛋白白上上。在在 靶靶 蛋蛋 白白 上上 逐逐 渐 形形 成成 一一 个个 多多 聚聚 泛泛 素素 链（polyubiquitin chain）。然然后后，被被一一个个称称作作蛋蛋白白酶体体（proteosome）的蛋白）的蛋白质复合体降解。复合体降解。泛素与非特异性泛素激活酶泛素与非特异性泛素激活酶E1的半胱氨酸残基结合的半胱氨酸残基结合E1-泛素复合体泛素复合体复合体将泛素转移复合体将泛素转移给泛素结合酶给泛素结合酶E2E2直接或通过泛素连接酶直接或通过泛素连接酶E3将将泛素转到靶蛋白上。泛素转到靶蛋白上。靶蛋白破坏框起调节作用靶蛋白破坏框起调节作用泛素化降解途径l后后 期期 促促 进 复复 合合 体体（anaphase-promoting complex,APC）又又称称cyclosome，是是一一个个具具有有泛泛素素连接接酶 E3活活性性的的蛋蛋白白质复复合合体体，调控控M期期的的中期向后期的中期向后期的转化。化。lAPC可可以以催催化化cyclin A和和B的的泛泛素素化化，使使得得它它们降解，从而使降解，从而使CDK1丧失活性。失活性。l人人13种：种：APC1-8，APC10-13，Cdc26 酵母酵母13种。种。l同源物：青蛙同源物：青蛙cyclosome 非洲爪蟾卵非洲爪蟾卵20S蛋白复合体蛋白复合体2.后期促后期促进复合体（复合体（APC）APC还调节其其他他一一些些与与细胞胞周周期期调控控有有关关的的非非周期蛋白周期蛋白类蛋白蛋白质的降解。的降解。lAPC可可以以催催化化后后期期抑抑制制因因子子securin（在在裂裂殖殖酵酵母母中中为Cut2，在在芽芽殖殖酵酵母母中中为Pds1）的的泛泛素素化化，使使得得securin降降解解，解解除除其其对姐姐妹妹染染色色单体体分分离离的的抑制。抑制。lCdc20为APC的的正正调控控因因子子，通通过与与APC结合合，使使APC具具有有泛泛素素连接接酶活活性性，因因此此是是姐姐妹妹染染色色单体分离体分离所必需的蛋白。所必需的蛋白。3.APC活性的正负调节因子APC分裂分裂间期表达，期表达，M期中期期中期过后表后表现活性。活性。l正正调节因子因子M期期CDK激激酶磷酸化磷酸化APC激活激活降解降解M期期周期蛋白周期蛋白A、B M期期CDK激激酶活性活性丧失。失。Cdc20/Fizzy(动粒上粒上)和和Cdhl/Fzy为APC有有效的正效的正调控因子。受控因子。受Mad2蛋白的蛋白的调节。负调节因子因子lEmi1、Emi2、Mad2、BubR1等等lAPC活性亦受到活性亦受到纺锤体装配体装配检验点点的的调控。控。过程：程：分裂中分裂中期当期当动粒没有全部被粒没有全部被纺锤体微管捕体微管捕获时，纺锤体体组装装检验点（点（spindle assembly checkpoint）蛋白）蛋白Mad2和和BubR1定位于未捕定位于未捕获的的动粒上，粒上，Mad2与与Cdc20结合抑合抑制制其活性。其活性。染色体整列完成，所有染色体整列完成，所有动粒与粒与MT相相连，Mad2、BubR1释放放，对Cdc20抑制解除抑制解除。Cdc20正正调控控APC活化活化 泛素化泛素化cyclin A和和B，使得它，使得它们降解，从而使降解，从而使CDK1丧失失活性活性；另外，；另外，APC泛素化泛素化securin，使得，使得securin降解，降解，释放出放出securin所抑制的所抑制的 separase（又称（又称separin），使得），使得separase可以切开可以切开连接姐妹染色接姐妹染色单体的体的cohesin复合体，复合体，使染色使染色单体分开。启体分开。启动向后期向后期转化化纺锤体体组装装检验点点泛素化泛素化cyclin A和和B，使得它，使得它们降解，从而使降解，从而使CDK1丧失活性失活性(三三)Gl期周期蛋白依期周期蛋白依赖性性CDK激激酶与与G1/S期期转化化细胞由胞由Gl期向期向S期期转化是化是细胞繁殖胞繁殖过程中的重程中的重要生命活要生命活动之一。主要受之一。主要受G1期周期蛋白依期周期蛋白依赖性性CDK激激酶所控制。所控制。在哺乳在哺乳动物物细胞中：胞中：Gl期周期蛋白主要包括期周期蛋白主要包括周期蛋白周期蛋白D、E、A。CDK激激酶主要包括主要包括CDK2、CDK4和和CDK6等。等。1、周期蛋白、周期蛋白D-CDK4/6它是一个家族，其成它是一个家族，其成员主要有主要有D1、D2、D3等，它等，它们的表达有的表达有组织和和细胞的特异性，胞的特异性，即在不同即在不同细胞中表达是不同的。胞中表达是不同的。周期蛋白周期蛋白D-CDK4和周期蛋白和周期蛋白D-CDK6不能不能使使组蛋白蛋白H1磷酸化磷酸化目前目前仅知道知道Rb为周期蛋白周期蛋白D-CDK激激酶的底的底物。物。RbRb对对G1/SG1/S的负调控的负调控lKundson对视网网膜膜母母细胞胞瘤瘤（retinoblastoma,RB)研研究究时，发现该肿瘤瘤的的形形成成需需要要第第13号号染染色色体体上上（13q14.2）一一对等等位位基基因因的的同同时缺缺失失或或失失活活，表表明明该基基因因具具有有抑抑制制肿瘤瘤形形成成的的作作用用，称称为Rb基基因因（人人 200kb,转录物物4.7kb）。Rb蛋蛋白白具具有有多多种种转录因子的因子的结合位点，如合位点，如E2F、A1F、RBF1。vRb磷磷酸酸化化后后释放放与与其其结合合并并抑抑制制的的蛋蛋白白，主主要要是是转录因因子子E2F等等。游游离离的的E2F进入入核核内内结合合一一系系列列具具有有特特殊殊序序列列的的基基因因启启动子子区区（如如c-myc、c-fos、cdc2、二二氢叶叶酸酸还原原酶、TK等等），促促进这些些基基因因的的表表达达。这些些基基因的蛋白因的蛋白产物促物促进细胞通胞通过G1/S调控点。控点。周期蛋白周期蛋白D-CDK4/6 Rb（G1/S转化化负调节因子）因子）G1期晚期磷酸化失活期晚期磷酸化失活 G1/S转化转化 TGF(生生长抑制因子抑制因子)直接参与中心体复制的起始直接参与中心体复制的起始调控。控。2、周期蛋白、周期蛋白E-CDK2 磷酸化磷酸化类Rb蛋白蛋白107-转录因子因子E2F复合物（复合物（p107-E2F）细胞抑制在胞抑制在G1期期失去抑制作用，失去抑制作用，E2F可以促可以促进与与G1/S期期转化和化和DNA复复制有关的基因制有关的基因转录。3.周期蛋白周期蛋白A-CDK2 与与DNA复制有关复制有关 S期位于期位于DNA复制中心复制中心 磷酸化磷酸化DNA复制因子复制因子RF-A 增增强活性活性S期启期启动所必需，所必需，开始合成开始合成G1期晚期，持期晚期，持续到到S期期活性活性G1期晚期期晚期-S期早期期早期为什么为什么DNA在一个周期只复制一次？在一个周期只复制一次？v细胞胞质内内存在一种存在一种执照因子照因子（licensing factor），），对细胞核染色胞核染色质DNA复制复制发行行执照。在照。在M期，核膜裂解，期，核膜裂解，执照照因子与染色因子与染色质结合，使后者合，使后者DNA获得得执照，通照，通过G1期期进入入S期后期后进行复制。随着复制行复制。随着复制进行，行，执照信号不断减弱直照信号不断减弱直到消失到消失。到。到G2期期时，细胞核不再有胞核不再有执照信号，照信号，DNA复制复制结束并不再起始。束并不再起始。6.DNA复制复制执照假照假说vMCM（minichromosome maintenance）家族蛋白是）家族蛋白是DNA复制复制执照因子的主要成分，与照因子的主要成分，与ORC等一起，等一起，结合合在复制起点上，形成在复制起点上，形成pre-replication complex（pre-RC）。）。l复制起始点复制起始点识别复合体复合体(origin recognition complex,ORC)识别DNA复制起点并与之复制起点并与之结合，是合，是DNA复制起复制起始所必需的。始所必需的。lCdc6和和Cdc45也是也是DNA复制所必需的复制所必需的调控因子。控因子。Cdc6在早在早G1期与染色期与染色质结合，到早合，到早S期游离下来。期游离下来。Cdc45在晚在晚G1期才与染色期才与染色质结合。合。l过程程P436图12-402001年诺年诺贝尔贝尔生理生理学学/医医学奖学奖得主得主2001年诺贝尔生理学与医学奖年诺贝尔生理学与医学奖:利兰利兰哈特韦尔发现了哈特韦尔发现了控制细胞周期的基因控制细胞周期的基因，其中一种被称为其中一种被称为“START”的基因对控制各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。个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。保罗保罗纳西的贡献是发现了纳西的贡献是发现了CDK。蒂莫西蒂莫西亨特的贡献是发现了调节亨特的贡献是发现了调节CDK的功的功能物质能物质CYCLIN.