细胞增殖异常与疾病.ppt

细胞增殖异常与疾病胞增殖异常与疾病1.概述细胞周期调控细胞周期相关的癌基因和抑癌基因细胞增殖异常与疾病细胞增殖活性的检测方法 细胞增殖异常与疾病2.概述：概述：细胞是机体内最基本的结构和功能单位 细胞的生长和增殖形成了生物体的生长繁衍 细胞的异常增殖可能导致机体的疾病3.【细胞增殖】细胞分裂和生长的过程 细胞通过分裂进行增殖，把遗传信息传给子代，保持物种的延续和数量增多 细胞增殖、分化不良 组织器官发育不全细胞增殖、分化不全(低分化、去分化或逆分化)肿瘤发生4.细胞胞周期周期 【细细胞增殖胞增殖过过程程】细细胞生胞生长长DNADNA复制复制细细胞分裂胞分裂5.【细胞周期胞周期】（Cell cycleCell cycle）Cell cycle is defined as a period from the end of one division to the beginning of next division of a proliferative cell.细胞周期分期 G G1 1SGSG2 2MM G1期：DNA合成前期（RNA和蛋白质合成)Interphase S期：DNA合成期(DNA复制、组蛋白和非组蛋白合成）G2期：分裂前期（微丝、微管蛋白，成熟因子等合成）M phase M期：分裂期6.7.三类细胞：持持续分裂分裂细胞胞(continuously dividing cell)(continuously dividing cell)：肿瘤细胞，表皮，呼吸、消化、生殖道粘膜上皮，淋巴造血细胞、间皮细胞 不分裂不分裂细胞胞 (nondividing cell)(nondividing cell)：神经元、骨骼肌、心肌细胞 静止静止细胞胞 (quiescent cell)(quiescent cell)（G G0 0期）期）腺体或腺样器官的实质细胞、间叶细胞：肝细胞等8.细胞周期的调控（Regulation of the cell cycle）Regulation of the cell cycleRegulation of the cell cycleRegulation of the cell cycle Regulation of the cell cycle by intracellular signalsby intracellular signalsRegulation of the cell cycle Regulation of the cell cycle by extracellular signalsby extracellular signals9.细胞周期素（胞周期素（CyclinCyclin）细胞周期素依胞周期素依赖性激性激酶（Cyclin-dependent kinase,Cyclin-dependent kinase,CDK)CDK)细胞周期调控机制的核心细胞周期素依胞周期素依赖性激性激酶抑制抑制剂（CDK inhibitor,CDK inhibitor,CKI)CKI)1、细胞周期自身调控机制Key spotKey spot：CyclinCyclin、CDKsCDKs、CKICKI、Checkpoint of cell cycleCheckpoint of cell cycle10.CyclinCyclin周期周期周期周期变变化化化化图图 Cyclin Cyclin A Cyclin A、Cyclin BCyclin B、Cyclin CCyclin C、Cyclin ECyclin E、Cyclin D1,D2,D3Cyclin D1,D2,D3、Cyclin HCyclin H11.作用：激活CDK,决定 CDK何时将何种底物磷酸化而推动细胞周期进行Cyclins主要通过泛素化降解12.CDK:CDK:一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 CDK1、CDK2、CDK3、CDK4、CDK5、CDK6、CDK7 CDK与Cyclin结合形成复合物，磷酸化而激活 控制G1期：CDK4、CDK6、CDK2 控制S和G2期：CDK2 控制M期：CDK113.14.【CDKCDK活化与活化与活化与活化与调调控控控控细细胞周期胞周期胞周期胞周期】CDK2CDK2与与与与cyclin Ecyclin E结结合，合，合，合，CDK4CDK4、CDK6CDK6与与与与cyclin D1cyclin D1、D2D2、D3D3结结合合合合 pRbpRb磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化 游离游离游离游离E2FE2F释释放放放放 启启启启动动G1G1期期期期DNADNA合成合成 启启启启动动S S期期期期CDK2CDK2与与与与cyclin Ecyclin E和和和和A A结结合后合后合后合后 识别识别染色体染色体染色体染色体ARS ARS 促促促促进进S S期期期期CDK1CDK1与与与与cyclin Acyclin A结结合合合合 启启启启动动G2G2期期期期CDK1CDK1与与与与cyclin B1cyclin B1结结合合合合+MPF+MPF（Mitosis promoting factor)Mitosis promoting factor)启启启启动动MM期期期期15.16.【CDKsCDKs活化部位与抑制部位活化部位与抑制部位】活化部位活化部位(CDK(CDK1 1ThrThr161161)磷酸化：磷酸化：CAKCAK对对CDK1CDK1活化部位磷酸化活化部位磷酸化活化部位磷酸化活化部位磷酸化抑制部位（抑制部位（CDKCDK1 1ThrThr1414、TyrTyr1515）去磷酸化：）去磷酸化：依依赖赖于于P80P80cdc25酶酶作用作用17.Cyclin BCyclin B与与CDKCDK1 1结结合、磷酸化合、磷酸化CAKCAK对对CDKCDK1 1活化部位的磷酸化活化部位的磷酸化Cell cycleCell cycleCDKCDK1 1活化活化Thr14、Tyr15抑制部位去磷酸化抑制部位去磷酸化CAK：CDK活化激活化激酶（CDK activation k kinaseinase）使使 CDK1的的Thr161部位磷酸化部位磷酸化18.CKI 可特异性抑制可特异性抑制CDKCDK的活性的活性Ink4Ink4（inhibitor of cdk4)inhibitor of cdk4)：P16P16INK4aINK4a、P15P15INK4bINK4b、P18P18INK4cINK4c和和P19P19INK4dINK4d 特异性抑制特异性抑制 CDK4-CyclinD1CDK4-CyclinD1、CDK6-CyclinD1CDK6-CyclinD1复合物复合物Cip/KipCip/Kip：(cyclin inhibition protein/kinase inhibition protein)(cyclin inhibition protein/kinase inhibition protein)p21p21CiplCipl、P27P27Kip1Kip1和和P57P57Kip1Kip1 抑制抑制 多数多数CDKCDK活性活性19.【抑制途径抑制途径抑制途径抑制途径】CKIs CKIs通通过过直接直接结结合合CDK-cyclinCDK-cyclin复复合物的磷酸化活化部位，抑制合物的磷酸化活化部位，抑制CDKCDK的激的激酶酶活性。活性。P16P16INK4aINK4a通通过结过结合合CDKCDK4 4单单体，体，阻断它与阻断它与cyclinscyclins的的结结合。合。20.细细胞周期校胞周期校胞周期校胞周期校验验点点点点（Checkpoint Checkpoint）细细胞内存在胞内存在监监控机制控机制校校验验点点 DNA DNA 损伤损伤校校校校验验点点点点 G1/S G1/S Checkpoint DNA Checkpoint DNA复制校复制校复制校复制校验验点点点点 S S 复制后复制后复制后复制后DNADNA是否是否是否是否损伤损伤 G2/MG2/M 纺锤纺锤体体体体组组装校装校装校装校验验点点点点 -校验点系统通过促促进抑制通路或抑制抑制激活通路使细胞周 期停止-校验点丢失可导致基因组的不稳定 正常细胞转化为 肿瘤细胞21.【Check mechanism】G G1 1/S/S期：期：期：期：P53P53 DNA DNA损伤损伤P53P53水平上水平上调调，磷酸化磷酸化P53P53上上调调 p21Ciplp21Cipl基因基因转录转录，P21CiplP21Cipl能与多种能与多种 CDK-cyclinCDK-cyclin复合物复合物结结合，抑制合，抑制CDKsCDKs的激活，阻滞的激活，阻滞G1/SG1/S的的过过渡，渡，为为DNADNA修复提供足修复提供足够够时间时间22.G2G2期：期：期：期：Cdc25(P80)Cdc25(P80)一个蛋白激酶结合在损伤的DNA上，激活Chk1（checkpoint kinase）,Chk1使Cdc25失活，使其不能活化cdc2，导致细胞周期中断。MPF：mitosis promoting factorCDC25为一种磷酸酶Cdc2基因的产物为CDK1，Cdc2为启动有丝分裂所必须23.2 2 影响影响影响影响细细胞周期的胞周期的胞周期的胞周期的细细胞外因素胞外因素胞外因素胞外因素 GG1 1期期期期存存存存在在在在一一一一个个个个“限限限限定定定定点点点点”（restriction restriction pointpoint），决决决决定定定定细细 胞是否胞是否胞是否胞是否进进入周期。入周期。入周期。入周期。这这“限定点限定点限定点限定点”主要受主要受主要受主要受细细胞外信号的胞外信号的胞外信号的胞外信号的调调控。控。控。控。刺激信号（生刺激信号（生刺激信号（生刺激信号（生长长因子因子因子因子 ）EGF、IGF、IL生长因子通过ras途径，激活MAPK，MAPK进入细胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。如通过一种未知的途径激活c-myc，myc作为转录因子促进cyclin D、E2F等G1-S有关的许多基因表达，细胞进入G1期 24.TGF-TGF-可刺激可刺激可刺激可刺激纤维纤维母母母母细细胞增殖胞增殖胞增殖胞增殖 可下可下调调cyclinD1cyclinD1和和CDK4CDK4的表达和促的表达和促进进P21P21waflwafl、P27P27kiplkipl和和P15P15ink4bink4b等等产产生，使其他生，使其他类类型型细细胞阻滞在胞阻滞在G1G1期。期。细细胞生胞生长长条件不具条件不具备备 P16P16INK4aINK4a和和P15P15INK4bINK4b增加，并抑制增加，并抑制Cyclin DCyclin D-CDK4/6-CDK4/6复合物的功能，复合物的功能，细细胞阻滞胞阻滞G1G1期。期。25.3 3 细胞周期相关的癌基因和抑癌基因胞周期相关的癌基因和抑癌基因癌基因癌基因 sissis癌基因癌基因 编码PDGFPDGF，可刺激具有，可刺激具有该受体的受体的肿瘤瘤细胞胞增殖增殖 fmsfms癌基因癌基因 编码CSF-1CSF-1受体中一条受体中一条肽链 CSF-1CSF-1刺激骨髓刺激骨髓细胞增殖胞增殖26.rasras癌基因癌基因 编码细胞膜上胞膜上单链鸟苷酸苷酸结合蛋白合蛋白-小小G G蛋白蛋白 当信号从当信号从细胞膜胞膜传到到rasras蛋白蛋白 rafraf蛋白（具有蛋白（具有丝氨酸、氨酸、苏氨酸蛋白激氨酸蛋白激酶活性）活化活性）活化MAPK(Mitogen activated MAPK(Mitogen activated protein kinase)protein kinase)磷酸化，促磷酸化，促进细胞周期胞周期 N:Ras-GTPN:Ras-GTP激活下游信号分子激活下游信号分子 Ras Ras 蛋白具蛋白具GTPaseGTPase活性活性,能水解能水解结合的合的GTPGTP，灭活活RasRas蛋蛋白活性白活性 rasras点突点突变，失去，失去 GTPaseGTPase活性，使活性，使RasRas蛋白活性蛋白活性长期保持期保持27.mycmyc癌基因 编码一种核内DNA结合蛋白（起转录因子作用），促进一些细胞分裂所需基因的转录c-junc-jun和和c-fosc-fos癌基因 编码转录因子AP-1的亚基，AP-1能调节许多基因转录，参与细胞增殖调节 N:只在有丝分裂元刺激后短暂表达28.抑癌基因抑癌基因抑癌基因表达产物 CDK抑制物：P15、P16、P21、P27等 抑制细胞周期的蛋白：P53、Rb 抑癌基因突变后，不表达或表达无功能的产物，失去对细胞增殖的抑制作用，使细胞出现过度增殖29.细胞周期异常与疾病胞周期异常与疾病 细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。-细胞周期的驱动失控（Cyclin、CDK和CKI表达异常）-监控（检查）机制受损（The impairment of checkpoint system）30.细细胞增殖异常与相关疾病胞增殖异常与相关疾病胞增殖异常与相关疾病胞增殖异常与相关疾病 增殖异常增殖异常增殖异常增殖异常 增殖分化异常增殖分化异常增殖分化异常增殖分化异常再生障碍性再生障碍性贫贫血血 恶恶性性肿肿瘤瘤前列腺肥大前列腺肥大 畸胎瘤畸胎瘤动动脉粥脉粥样样硬化硬化 先天畸形先天畸形家族性家族性红细红细胞增多症胞增多症 X-X-连锁连锁-球蛋白缺乏症球蛋白缺乏症 高高IgMIgM血症血症31.恶性性肿瘤瘤细胞增殖异常机制胞增殖异常机制 肿瘤瘤细胞最胞最显著的特点著的特点 生生长失控和幼稚化（不分化）失控和幼稚化（不分化）细胞不胞不进入入G G0 0期，持期，持续处于于细胞周期胞周期32.1细胞周期驱动机制失控 Cyclinsyclins过表达表达（Overexpression of cyclins）多种肿瘤cyclinD1、cyclinE过表达 基因扩增 Cyclin D1过表达的主要原因 乳腺癌、胃癌、食管癌存在Cyclin D1基因扩增过度33.染色体倒位染色体倒位（Chromosome inversionChromosome inversion）Cyclin DCyclin D1 1基因倒位于甲状旁腺启基因倒位于甲状旁腺启动动子控制下子控制下 Cyclin DCyclin D1 1蛋白合成蛋白合成 甲状旁腺腺癌甲状旁腺腺癌 染色体易位染色体易位（Chromosome translocation)Chromosome translocation)Bcl-1 t(11:14)(q13:q32)Bcl-1 t(11:14)(q13:q32)易位易位 Cyclin DCyclin D1 1受受IgIg重重链链基因增基因增强强子影响子影响 Cyclin DCyclin D1 1表达表达 34.基因突基因突变变Cyclin D1 T286Cyclin D1 T286突突变变 Cyclin D1Cyclin D1泛素化受阻泛素化受阻 Cyclin D1Cyclin D1【Cyclin DCyclin D过过表达致表达致肿肿瘤机制瘤机制】Cyclin D Cyclin D 过过表达表达 +生生长长因子因子 CDKsCDKs瀑布效瀑布效应应 细细胞增殖胞增殖过过度度 易易发发生生细细胞癌胞癌变变 35.CDK CDK 表达异常表达异常表达异常表达异常主要主要见见于于CDKCDK4 4、CDKCDK6 6过过表达。表达。CDKCDK4 4+cyclin D+cyclin D结结合合 CDKCDK4 4/cyclin D CDKs/cyclin D CDKs表达表达 pRb pRbpRb pRb磷酸化磷酸化 细细胞增殖胞增殖过过度度 E2F GE2F G1 1/S/S过过渡加速渡加速36.CKICKI表达不足和突表达不足和突表达不足和突表达不足和突变变 肿肿瘤瘤细细胞中常出胞中常出现现CKICKI表达不足或突表达不足或突变变。p16 p16 InK4InK4基因失活基因失活 突突变变或缺失、染色体易位、或缺失、染色体易位、p16 p16 InK4InK4高度甲基化。高度甲基化。【MechanismMechanism】p16 p16 InK4 InK4基因表达基因表达 CDKCDK4 4与与cyclin Dcyclin D结结合合 细细胞周期胞周期处处在在“易于易于”被启被启动动状状态态 易易发发生生细细胞癌胞癌变变 37.Kip/CipKip/Cip含量减少含量减少含量减少含量减少（Deficient expression of Kip/CipDeficient expression of Kip/Cip）P21P21ciplcipl cyclins/CDKs cyclins/CDKs活性活性 细细胞周期速度胞周期速度 DNADNA聚合聚合酶酶的的辅辅助因子助因子（PCNAPCNA）阻滞阻滞DNADNA复制复制 【MechanismMechanism】p53p53基因突基因突变变 P21P21cip1cip1转录转录 DNADNA受受损细损细胞增殖胞增殖 38.2.细胞周期胞周期监控机制受控机制受损(Impairment of checkpoint system)主要原因：主要原因：G G1 1/S/S、G G2 2/M/M检查检查点异常点异常 失察失察结结果：探果：探测测DNADNA损伤损伤功能降低功能降低 （如（如发现发现不了不了DNADNA损伤损伤，会，会导导致基因缺失、易位、染色体重排等）致基因缺失、易位、染色体重排等）39.G G1 1/S/S交界交界处处失察失察 P53 P53 进进入入S S期期 DNADNA损伤损伤 修复成功修复成功 G G1 1/S/S检查检查 停停顿顿G G1 1期期 损伤损伤DNADNA修复修复 修复失修复失败败 细细胞凋亡胞凋亡 下下调调bcl-2bcl-2表达、激活表达、激活bax bax 基因基因 P53P53 P53P53突突变变或或丢丢失失 易易发发生生细细胞癌胞癌变变 致致变剂变剂 检测检测点点检查检查功能功能 遗传遗传不不稳稳定性定性 复制忠复制忠实实性性 40.人人人人类肿类肿瘤瘤瘤瘤p53p53基因突基因突基因突基因突变热变热点和点和点和点和频频率率率率肿肿瘤型瘤型 突突变频变频率（率（%）突突变热变热点点 肿肿瘤型瘤型 突突变频变频率（率（%）突突变热变热点点肺癌肺癌 56 15756 157，248248，273 273 前列腺癌前列腺癌 30 30 不确定不确定结肠结肠癌癌 50 17550 175，245245，248248，273 273 肝肝细细胞癌胞癌 45 24945 249食管癌食管癌 45 45 不确定不确定 胶胶质质癌癌 25 17525 175、248248卵卵巢巢癌癌 44 44 273 273 乳乳腺腺癌癌 22 22 175175、248248、273273胰腺癌胰腺癌 44 273 44 273 子子宫宫内膜癌内膜癌 22 24822 248皮肤癌皮肤癌 44 24844 248、278 278 甲状腺癌甲状腺癌 13 24813 248、273273胃癌胃癌 41 41 不确定不确定 白血病白血病 12 17512 175、248248头颈鳞头颈鳞癌癌 37 248 37 248 宫颈宫颈癌癌 7 2737 273膀胱癌膀胱癌 34 280 34 280 软组织软组织肉瘤肉瘤 31 31 不确定不确定DNADNA病毒病毒病毒病毒:SV40:SV40、HPVHPV、腺病毒等、腺病毒等、腺病毒等、腺病毒等 P53P53蛋白失活蛋白失活蛋白失活蛋白失活 41.G G2 2/M/M 交界交界处处失察失察 G G2 2/M/M交界交界处处 DNADNA双双链链断裂断裂 激活激活DNADNA损伤检查损伤检查点点 阻止阻止细细胞胞进进入入MM期期 诱导诱导修复基因修复基因转录转录 完成断裂的完成断裂的DNADNA修复修复 失去失去G G2 2/M/M检查检查点的阻滞作用点的阻滞作用 染色体染色体发发生重排、生重排、丢丢失失42.检测细胞增殖活性的常用方法核分裂计数 高倍视野法（high power fields,HPF)：400倍放大，10视野 单位面积核分裂像更具可比性 核分裂指数(mitotic index,MI)显微镜目镜放置网格测微尺/计算机软件辅助分析43.44.45.免疫组织化学法 Ki67抗体:所测抗原只表达于G1、G2、M和S期细胞，不表达于G0期细胞 46.PCNA抗体(proliferating cell neuclear antigen)36KD高度保守分子，是DNA多聚酶的辅助因子。不表达于G0期细胞 周期素A、B、C、D和E，周期素依赖性激酶CDK检测 细胞增殖的辅助标记47.DNA含量测定：胸腺嘧啶标记（thymidine labelling)溴脱氧鸟核甙掺入(bromodeoxyuridine incorporation)放射性核素3H或32P标记胸腺嘧啶或鸟核苷加入培养的细胞液一段时间后，检测细胞的3H或32P的含量，从而了解细胞的DNA合成情况 48.流式细胞术（flow cytometry)碘化丙锭（PI）可使细胞DNA和RNA同时染色，细胞经PI染色后，FCM分析可获得DNA直方图，该直方图可显示细胞周期中各期细胞（G0/G1、S、G2/M期)百分比 49.50.以5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdUrd)掺和到DNA中，FCM检测BrdUrd的DNA掺入率可获得S期细胞的百分比Feulgen染色后的MSP分析51.嗜嗜银核仁核仁组织区法区法 NORs在控制核糖体RNA的基因转录方面有调节作用。NORs含有高亲银酸性蛋白质,可用银染法显示。LM:位于细胞核内或分裂细胞的染色体上，直径0.5-1 m的黑色小点52.资料可以编辑修改使用学习愉快！课件仅供参考哦，实际情况要实际分析哈！感感谢您的您的观看看