第06章 细胞周期与肿瘤 .doc
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第六章 细胞周期与肿瘤
在DNA合成期(synthesisphase,S期)和有丝分裂期(mitosis phase,M期)之间,有丝分裂期和下一个DNA合成期之间,分别存在着二个间距(gap),DNA合成期之前是为第一间期(gap l phase,G1期),DNA合成期和有丝分裂期之间为第二间期(gap 2 phase,G2期)。细胞生长、分裂时,依次经过G1、S、G2、M期,一分为二、周而复始的过程,称之为细胞分裂周期(cell divide cycle)
传统的细胞周期分析主要依赖两种生物学技术:细胞的同步化,& S期或M期始末时间的观察。对同步化细胞进入S期和M期的时间计算,进行细胞周期分析。
(一)肿瘤是多步骤发生多基因突变的进化性疾病
1."二次打击学说"
* 亲代的某-遗传学缺陷是通过生殖细胞传给子代,其遗传学缺陷应存在于子代的每一个细胞中,但为什么在其子代身体上仅仅发生一处或几处肿瘤.而不是全身?而且.家族集聚性肿瘤的存在是否代表更为常见的散发性肿瘤也具有遗传学基础?或者散发性肿瘤与家族集聚性肿瘤各具有完全不同的发生机制
* 1971年,Alfred G.Knudson,Jr.提出了"二次打击学说"(Knudson's Two hit Theory),视网膜母细胞瘤是一种多发生于6岁以下儿童视网膜的恶性肿瘤。
* Knudson注意到肿瘤有时发生于双眼,但大多发生于单眼;
* 双眼发生肿瘤的儿童,往往其近亲也患有此病。双眼发病年龄早于单眼发病者。
* 视网膜母细胞瘤的发生是不同时间发生的两种细胞缺陷所导致,双眼患者的第一种细胞缺陷来自于亲代遗传并存在于患者体内所有细胞中,单眼患者的第一种细胞缺陷来自于发育过程,且只存在于视网膜细胞中。
* 无论在单眼或双眼患者,已有第一种细胞缺陷的视网膜细胞必须加上"独立的"第二种细胞缺陷,视网膜母细胞瘤才会发生。
* Knudson的"二次打击学说"不仅仅适用于视网膜母细胞瘤,也基本适用于所有肿瘤,不仅适用于家族集聚性肿瘤,也适用于散发性肿瘤。
* 肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)或抑癌基因,恰好与癌基因对应,其遗传学特点是隐性基因(recessive gene)(癌基因是显性基因),细胞生物学特征是抑制细胞增殖(癌基因是促进细胞增殖)。
* 抑癌基因的隐性遗传特征,即一对等位基因中的任何一个基因丢失或破坏都不足以使其抑制细胞增殖的功能失活。因为另一个等位基因的完好仍能产生抑癌基因产物,发挥其功能,只有这一个等位垂因也丢失或破坏,才能使其抑制细胞增殖的功能丧失。
2.肿瘤的发生、发展是一个细胞克隆进化的过程
* 原癌基因和抑癌基因在同一细胞内的先后突变是肿瘤发生的原因,人们推测不同的肿瘤发生正是这种突变的联合结果,肿瘤的发生、发展是一个细胞克隆进化的过程
* 首先,一个细胞有一个基因突变,使其在一般正常细胞不足以分裂的条件下能够进行细胞分裂,结果是于代细胞也具有亲代细胞同样的不正常分裂能力,使这种细胞分裂继续下去;随后,这些细胞中的某一个又获得一次基因突变,使其生长、分裂的能力进一步加强;如此进行下去,某一个细胞最终发展成为恶性肿瘤细胞,发展到失控性生长和转移的境地。从而使"二次打击"学说上升为"克隆进化理论"(Clonal Evolution Theory),或"多步骤理论"(multistep)。
* Raymond L.White.Bert Vogelstein在各自的实验室以结肠肿瘤为对象,WebsterK.Cavenee则以脑星状细胞瘤为对象,寻找这些学说的证据。
* 在结肠肿瘤,结肠粘膜上皮细胞,需经历不同程度的上皮增生,成为息肉,最后进展为结肠癌,在这一过程中,则有APC(抑癌基因),Ras(信号转导途径),p53(抑癌基因),DCA3(粘附因子)等基因的分阶段突变。
* 而在不同程度的脑星状细胞瘤,则有p53(抑癌基因)、Interferons、MTSl和MTS2(抑癌基因)、EGFR(上皮生长因子受体)等基因的分阶段突变。
* 事实证明,肿瘤是一类多步骤发生的、多基因突变所致的细胞克隆性、进化性疾病
肿瘤是一类细胞周期疾病
人们认识到,几乎所有癌基因、抑摘基因的功能效应,最终都会聚到细胞周期机制上来,许多癌基因、抑癌基因直接参与细胞周期的调控,或者本身就是细胞周期调控机制的主要成分,它们突变的结果,导致了细胞周期的失控,包括细胞周期启动、运行和终止的异常,使细胞获得以增殖过多、凋亡过少为主要形式的失控性生长特征。因此,可以说,肿瘤是一类细胞周期疾病。
第二节细胞周期机制的核心--CDK调控机制
* 细胞生长、分裂,必须依次经过准备阶段的间期(interphase)和有丝分裂期(rmtosls),* 间期包括G1、S、G2期,在这一时间内,细胞完成细胞内成分的复制,遗传物质DNA的复制在S期完成,其它成分的复制持续于整个间期。
* 有丝分裂期(M期)又分为前期(prophase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)等各期,以完成染色体疑集、中心粒移向细胞核对应的两极、核仁解体、核膜消失(前期),纺锤体形成和染色体排列于其间(中期),姐妹染色体分开并移向两极(后期),于核形成和胞质分裂(末期)。每一次有丝分裂结束到下-次有丝分裂的结束,构成一个完整的细胞周期。
* 细胞周期调控机制的核心,是一组蛋白激酶。它们各自在细胞周期内特定的时间激活,通过对相应的底物磷酸化,驱使着细胞完成细胞周期。
* 这些蛋白激酶的细胞周期特异性或时相性激活,依赖于一类呈细胞周期特异性或时相性表达、累积与分解的蛋白质.后者被人们称之为细胞周期素(Cyclin),而前者被人们称之为细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)。
* CDK的时相性激活是细胞周期调控机制的核心,它主要依赖于Cyclin的细胞周期特异性或时相性表达、累积与分解。
* 在人类体细胞内,相应的CDK和Cyclin结合后,CDK的激活与否还受到几种复杂机制的严格调控:包括CDK激活性蛋白激酶(CDKactivatingkinase,CAK)机制、CDC25机制、CDK抑制物(CKl)机制、Cyclin降解机制等
* 人类细胞主要CDK有CDK1(CDC2)、CDK2、CDK4、CDK5、CDK6、CDK7(CAK)。
* 人类细胞主要的细胞周期素有Cyclin B1、Cyclin A、Cyclin E、Cyclin Dl、D2和D3,* CDC2与Cyclin B1的结合是M期事件的启动和进行的必要条件,* CDK2与CyclinA的结合是G2期事件的启动和进行的必要条件,* CDK2还负责S期的进行,与Cyclin E结合是S期启动的必要条件,* 在细胞周期的整个过程中,细胞中某一CDK的含量是恒定的,即活化CDK与非活化CDK的总量是不变的
* 当CDK还是单体或尚未磷酸化时,它是完全无活性的。
* 其无活性状态,一是CDK上的底物结合部位被自身伸出的T环所遮盖或锁定;二是ATP结合位点的侧链处于不易被定位的状态
一、Cyclin是调控CDK活性的主要成分
* 所有的Cyclin蛋白分子结构上,都有-个由100个氨基酸组成的相对保守的区域.称为细胞周期素盒(Cyclin box)。负责与CDK结合并激活。如果该区域突变,则结合与激活功能均消失。
* Cyclin的功能调控主要依靠其蛋白质水平上的细胞周期特异性起伏。
* CDK只和特定的Cyclin结合
* Cyclin蛋白质还含有一个特别的区间,能将相应的CDK导到特定的底物或亚细胞部位,因此,Cyclin蛋白质除激活相应的CDK外.还有加强CDK对特定底物的作用。
二,Thr160/161磷酸化
* CDK的激活,除了必须与相应的Cyclin结合外,还需要在其保守的苏氨酸残基磷酸化。
* 在人类细胞的CDC2,这一关键性的磷酸化是在161位的苏氨酸残基(Thrl61),CDK2则在 (Thrl60)。
* 以CDK2为对象的研究表明,Thrl60位于CDK2蛋白的T环上,而这T环又挡住了蛋白质底物的结合部位,因此移去T环是Thrl60磷酸化的前提。
* Thr 160磷酸化可能影响到Cyclin结合部位,促进CDK-Cyclin的结合,而结合了的CDK-Cyclin又能促进Thrl60磷酸化。
* 对Thrl60/161进行磷酸化的蛋白激酶是CDK激活性蛋白激酶(CAK)。
* CAK也是由多个亚单位组成的蛋白檄酶,其催化亚单位是高度保守的CDK相关蛋白激酶,称为MOl5,* 第二个主要的亚单位是一个新发现的Cyclin,被称为Cyclin H。
* 在体外将Cyclin H、MO15可以重建CAK的活性,* 一种CAK能够使细胞周期调控中所有主要的CDK-Cyclin底物磷酸化而激活。
* 这种CAK导致的某一种CDK-Cyclin底物激活与cyclin的时相性起伏相平行。
* CDK-Cyclin底物磷酸化的变化似乎并不因CAK活性改变而改变,* CAK的活性在细胞周期中也似乎无起伏,* CDK-Cyclin底物磷酸化是:Cyclin结合相应的CDK,激发了CDK被磷酸化的能力。
* CAK的活性在正常的细胞周期运行中不是限速步骤
* 灭活CDK-Cyclin复合物的两个重要的机制是Cyclin的去除和Thrl60/161去磷酸化。
三、Thrl4/Tyrl5磷酸化和去磷酸化
* Thrl4(CDC2)和Tyrl5(CDK2)。它们的磷酸化和去磷酸化,对于CDK的激活和失活特别重要。
* T环的移除是Thr 14/Tyr 15磷酸化和去磷酸化的前提。
* Cyclin与CDK的结合,能够移开T环,因为Thrl4/Tyrl5磷酸化是Cyclin依赖性的。
* CDC2的Thrl4/Tyrl5磷酸化,与CycllnBl水平基本于行,* 即随着细胞越来越接近有丝分裂期,CydinBl水平越来越高,CDC2的Thrl4/Tyrl5磷酸化程度也越来越高,这种磷酸化状态抑制着CDC2的激活,一直持缉到G2期末。
* 然后,Thrl4/Tyrl5在磷酸酶的作用下,突然的去磷酸化,导致CDC2的澈活,引发有丝分裂的开始
* CDC2Thrl4/Tyrl5磷酸化的蛋白激酶是Weel,它的活性在有丝分裂期逐渐下降。
* 使CDC2上Thrl4/Tyr 15去磷酸化的磷酸酶是CDC25
综上所述,CDC2的激活过程是其Thr 160/161和Thr 14/Tyr 15磷酸化的过程。
首先是Cyclin B1与CDC2结合,导致CDC2分子构相改变,T环移开,显露Thrl4/Tyrl5,使Wed能对Thr 14/Tyrl5进行磷酸化,抑制CDC2的活性,井使CDC2分子构相进一步改变,显露Thrl60/161,使CAK能对Thrl60/161进行磷酸化。但此时因为Thrl4/Tyrl5的磷酸化状态,CDC2并未被激活,只有当CDC25激活,使Thr 14/Tyr 15去磷酸化,CDC2才被激活,而激活后的CDC2又进一步通过激活某个蛋白激酶和抑制某个磷酸酶,使Weel灭活,更多的CDC25激活,形成CDC2活性的爆发,进入有丝分裂期。
四、细胞周期依赖性蛋白激酶抑制物
除了Cyclin的起伏、CAK的磷酸化、Weel/CDC25的磷酸化和去磷酸化等主要机制调控CDK的活性外,还有第四种主要机制,抑制(或负调控)CDK的活性。
这机制由细胞周期素依赖性蛋白激酶抑制物(cyclin-dependent kinase inhibitor,CKI)
CKI的主要家族成员分为两大类:一类是p21和p27,它们主要与CDK2、CDK4的抑制有关;另一类是p16INK4和p15INK4B,主要与CDK4、CDK6的抑制密切相关。
第三节细胞周期的两大机制
细胞周期是否启动运行或细胞能否通过细胞周期,是细胞根据其内外信号的整合而作出的决定。因此,决定是否启动和能否忠实运行,达到忠实复制,是细胞周期调控的两大生物学机制
一、细胞周期的驱动机制
* 细胞周期能否启动进行细胞增殖,主要的调控点在G1期,它决定细胞是否通过G1期,进入S期。
* 在芽殖酵母称为"起始点"(START)。一旦细胞通过START,它们势必将进入S期,完成整个细胞分裂周期。
* 酵母的细胞是否通过START,受到细胞内外信号的严格调控,如细胞的营养素,细胞体积等。当酵母缺乏营养素时,它们停滞在START,进入"休息"状态,而不能通过START,进入S期。
* 人类细胞增殖中,也在细胞周期的G1期存在相似的调控机制。特别是在G1期较晚时也有一个决定点,称之为"限制点"(restriction point),其功能与酵母的START类似。
* 不同的是,人类细胞是否通过Restriction Point进入细胞周期,主要受与细胞增殖有关的细胞外生长因子调控,而不是营养素。
* 只要有相应的生长因子存在,细胞就能通过Restriction Point,进入S期,一旦通过了RestrictionPoint,细胞就能依次完成剩下的G1、S、G2、M期,甚至在缺乏生长因子继续刺激的条件下,也能完成整个细胞分裂周期,回到Go/1期。
* 相反,如果细胞在G1期就缺乏相应的生长因子,细胞周期的运行将停止在Restriction Point,此时细胞进入"安静"状态(quiescentstate),称之为G0期。
* 联结信号转导与细胞周期机制有二条途径,一是Cyclin D/CDK4,二是Cyclin E/CDK2。......(后略) ......
第六章 细胞周期与肿瘤
在DNA合成期(synthesisphase,S期)和有丝分裂期(mitosis phase,M期)之间,有丝分裂期和下一个DNA合成期之间,分别存在着二个间距(gap),DNA合成期之前是为第一间期(gap l phase,G1期),DNA合成期和有丝分裂期之间为第二间期(gap 2 phase,G2期)。细胞生长、分裂时,依次经过G1、S、G2、M期,一分为二、周而复始的过程,称之为细胞分裂周期(cell divide cycle)
传统的细胞周期分析主要依赖两种生物学技术:细胞的同步化,& S期或M期始末时间的观察。对同步化细胞进入S期和M期的时间计算,进行细胞周期分析。
(一)肿瘤是多步骤发生多基因突变的进化性疾病
1."二次打击学说"
* 亲代的某-遗传学缺陷是通过生殖细胞传给子代,其遗传学缺陷应存在于子代的每一个细胞中,但为什么在其子代身体上仅仅发生一处或几处肿瘤.而不是全身?而且.家族集聚性肿瘤的存在是否代表更为常见的散发性肿瘤也具有遗传学基础?或者散发性肿瘤与家族集聚性肿瘤各具有完全不同的发生机制
* 1971年,Alfred G.Knudson,Jr.提出了"二次打击学说"(Knudson's Two hit Theory),视网膜母细胞瘤是一种多发生于6岁以下儿童视网膜的恶性肿瘤。
* Knudson注意到肿瘤有时发生于双眼,但大多发生于单眼;
* 双眼发生肿瘤的儿童,往往其近亲也患有此病。双眼发病年龄早于单眼发病者。
* 视网膜母细胞瘤的发生是不同时间发生的两种细胞缺陷所导致,双眼患者的第一种细胞缺陷来自于亲代遗传并存在于患者体内所有细胞中,单眼患者的第一种细胞缺陷来自于发育过程,且只存在于视网膜细胞中。
* 无论在单眼或双眼患者,已有第一种细胞缺陷的视网膜细胞必须加上"独立的"第二种细胞缺陷,视网膜母细胞瘤才会发生。
* Knudson的"二次打击学说"不仅仅适用于视网膜母细胞瘤,也基本适用于所有肿瘤,不仅适用于家族集聚性肿瘤,也适用于散发性肿瘤。
* 肿瘤抑制基因(tumor suppressor genes)或抑癌基因,恰好与癌基因对应,其遗传学特点是隐性基因(recessive gene)(癌基因是显性基因),细胞生物学特征是抑制细胞增殖(癌基因是促进细胞增殖)。
* 抑癌基因的隐性遗传特征,即一对等位基因中的任何一个基因丢失或破坏都不足以使其抑制细胞增殖的功能失活。因为另一个等位基因的完好仍能产生抑癌基因产物,发挥其功能,只有这一个等位垂因也丢失或破坏,才能使其抑制细胞增殖的功能丧失。
2.肿瘤的发生、发展是一个细胞克隆进化的过程
* 原癌基因和抑癌基因在同一细胞内的先后突变是肿瘤发生的原因,人们推测不同的肿瘤发生正是这种突变的联合结果,肿瘤的发生、发展是一个细胞克隆进化的过程
* 首先,一个细胞有一个基因突变,使其在一般正常细胞不足以分裂的条件下能够进行细胞分裂,结果是于代细胞也具有亲代细胞同样的不正常分裂能力,使这种细胞分裂继续下去;随后,这些细胞中的某一个又获得一次基因突变,使其生长、分裂的能力进一步加强;如此进行下去,某一个细胞最终发展成为恶性肿瘤细胞,发展到失控性生长和转移的境地。从而使"二次打击"学说上升为"克隆进化理论"(Clonal Evolution Theory),或"多步骤理论"(multistep)。
* Raymond L.White.Bert Vogelstein在各自的实验室以结肠肿瘤为对象,WebsterK.Cavenee则以脑星状细胞瘤为对象,寻找这些学说的证据。
* 在结肠肿瘤,结肠粘膜上皮细胞,需经历不同程度的上皮增生,成为息肉,最后进展为结肠癌,在这一过程中,则有APC(抑癌基因),Ras(信号转导途径),p53(抑癌基因),DCA3(粘附因子)等基因的分阶段突变。
* 而在不同程度的脑星状细胞瘤,则有p53(抑癌基因)、Interferons、MTSl和MTS2(抑癌基因)、EGFR(上皮生长因子受体)等基因的分阶段突变。
* 事实证明,肿瘤是一类多步骤发生的、多基因突变所致的细胞克隆性、进化性疾病
肿瘤是一类细胞周期疾病
人们认识到,几乎所有癌基因、抑摘基因的功能效应,最终都会聚到细胞周期机制上来,许多癌基因、抑癌基因直接参与细胞周期的调控,或者本身就是细胞周期调控机制的主要成分,它们突变的结果,导致了细胞周期的失控,包括细胞周期启动、运行和终止的异常,使细胞获得以增殖过多、凋亡过少为主要形式的失控性生长特征。因此,可以说,肿瘤是一类细胞周期疾病。
第二节细胞周期机制的核心--CDK调控机制
* 细胞生长、分裂,必须依次经过准备阶段的间期(interphase)和有丝分裂期(rmtosls),* 间期包括G1、S、G2期,在这一时间内,细胞完成细胞内成分的复制,遗传物质DNA的复制在S期完成,其它成分的复制持续于整个间期。
* 有丝分裂期(M期)又分为前期(prophase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)等各期,以完成染色体疑集、中心粒移向细胞核对应的两极、核仁解体、核膜消失(前期),纺锤体形成和染色体排列于其间(中期),姐妹染色体分开并移向两极(后期),于核形成和胞质分裂(末期)。每一次有丝分裂结束到下-次有丝分裂的结束,构成一个完整的细胞周期。
* 细胞周期调控机制的核心,是一组蛋白激酶。它们各自在细胞周期内特定的时间激活,通过对相应的底物磷酸化,驱使着细胞完成细胞周期。
* 这些蛋白激酶的细胞周期特异性或时相性激活,依赖于一类呈细胞周期特异性或时相性表达、累积与分解的蛋白质.后者被人们称之为细胞周期素(Cyclin),而前者被人们称之为细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)。
* CDK的时相性激活是细胞周期调控机制的核心,它主要依赖于Cyclin的细胞周期特异性或时相性表达、累积与分解。
* 在人类体细胞内,相应的CDK和Cyclin结合后,CDK的激活与否还受到几种复杂机制的严格调控:包括CDK激活性蛋白激酶(CDKactivatingkinase,CAK)机制、CDC25机制、CDK抑制物(CKl)机制、Cyclin降解机制等
* 人类细胞主要CDK有CDK1(CDC2)、CDK2、CDK4、CDK5、CDK6、CDK7(CAK)。
* 人类细胞主要的细胞周期素有Cyclin B1、Cyclin A、Cyclin E、Cyclin Dl、D2和D3,* CDC2与Cyclin B1的结合是M期事件的启动和进行的必要条件,* CDK2与CyclinA的结合是G2期事件的启动和进行的必要条件,* CDK2还负责S期的进行,与Cyclin E结合是S期启动的必要条件,* 在细胞周期的整个过程中,细胞中某一CDK的含量是恒定的,即活化CDK与非活化CDK的总量是不变的
* 当CDK还是单体或尚未磷酸化时,它是完全无活性的。
* 其无活性状态,一是CDK上的底物结合部位被自身伸出的T环所遮盖或锁定;二是ATP结合位点的侧链处于不易被定位的状态
一、Cyclin是调控CDK活性的主要成分
* 所有的Cyclin蛋白分子结构上,都有-个由100个氨基酸组成的相对保守的区域.称为细胞周期素盒(Cyclin box)。负责与CDK结合并激活。如果该区域突变,则结合与激活功能均消失。
* Cyclin的功能调控主要依靠其蛋白质水平上的细胞周期特异性起伏。
* CDK只和特定的Cyclin结合
* Cyclin蛋白质还含有一个特别的区间,能将相应的CDK导到特定的底物或亚细胞部位,因此,Cyclin蛋白质除激活相应的CDK外.还有加强CDK对特定底物的作用。
二,Thr160/161磷酸化
* CDK的激活,除了必须与相应的Cyclin结合外,还需要在其保守的苏氨酸残基磷酸化。
* 在人类细胞的CDC2,这一关键性的磷酸化是在161位的苏氨酸残基(Thrl61),CDK2则在 (Thrl60)。
* 以CDK2为对象的研究表明,Thrl60位于CDK2蛋白的T环上,而这T环又挡住了蛋白质底物的结合部位,因此移去T环是Thrl60磷酸化的前提。
* Thr 160磷酸化可能影响到Cyclin结合部位,促进CDK-Cyclin的结合,而结合了的CDK-Cyclin又能促进Thrl60磷酸化。
* 对Thrl60/161进行磷酸化的蛋白激酶是CDK激活性蛋白激酶(CAK)。
* CAK也是由多个亚单位组成的蛋白檄酶,其催化亚单位是高度保守的CDK相关蛋白激酶,称为MOl5,* 第二个主要的亚单位是一个新发现的Cyclin,被称为Cyclin H。
* 在体外将Cyclin H、MO15可以重建CAK的活性,* 一种CAK能够使细胞周期调控中所有主要的CDK-Cyclin底物磷酸化而激活。
* 这种CAK导致的某一种CDK-Cyclin底物激活与cyclin的时相性起伏相平行。
* CDK-Cyclin底物磷酸化的变化似乎并不因CAK活性改变而改变,* CAK的活性在细胞周期中也似乎无起伏,* CDK-Cyclin底物磷酸化是:Cyclin结合相应的CDK,激发了CDK被磷酸化的能力。
* CAK的活性在正常的细胞周期运行中不是限速步骤
* 灭活CDK-Cyclin复合物的两个重要的机制是Cyclin的去除和Thrl60/161去磷酸化。
三、Thrl4/Tyrl5磷酸化和去磷酸化
* Thrl4(CDC2)和Tyrl5(CDK2)。它们的磷酸化和去磷酸化,对于CDK的激活和失活特别重要。
* T环的移除是Thr 14/Tyr 15磷酸化和去磷酸化的前提。
* Cyclin与CDK的结合,能够移开T环,因为Thrl4/Tyrl5磷酸化是Cyclin依赖性的。
* CDC2的Thrl4/Tyrl5磷酸化,与CycllnBl水平基本于行,* 即随着细胞越来越接近有丝分裂期,CydinBl水平越来越高,CDC2的Thrl4/Tyrl5磷酸化程度也越来越高,这种磷酸化状态抑制着CDC2的激活,一直持缉到G2期末。
* 然后,Thrl4/Tyrl5在磷酸酶的作用下,突然的去磷酸化,导致CDC2的澈活,引发有丝分裂的开始
* CDC2Thrl4/Tyrl5磷酸化的蛋白激酶是Weel,它的活性在有丝分裂期逐渐下降。
* 使CDC2上Thrl4/Tyr 15去磷酸化的磷酸酶是CDC25
综上所述,CDC2的激活过程是其Thr 160/161和Thr 14/Tyr 15磷酸化的过程。
首先是Cyclin B1与CDC2结合,导致CDC2分子构相改变,T环移开,显露Thrl4/Tyrl5,使Wed能对Thr 14/Tyrl5进行磷酸化,抑制CDC2的活性,井使CDC2分子构相进一步改变,显露Thrl60/161,使CAK能对Thrl60/161进行磷酸化。但此时因为Thrl4/Tyrl5的磷酸化状态,CDC2并未被激活,只有当CDC25激活,使Thr 14/Tyr 15去磷酸化,CDC2才被激活,而激活后的CDC2又进一步通过激活某个蛋白激酶和抑制某个磷酸酶,使Weel灭活,更多的CDC25激活,形成CDC2活性的爆发,进入有丝分裂期。
四、细胞周期依赖性蛋白激酶抑制物
除了Cyclin的起伏、CAK的磷酸化、Weel/CDC25的磷酸化和去磷酸化等主要机制调控CDK的活性外,还有第四种主要机制,抑制(或负调控)CDK的活性。
这机制由细胞周期素依赖性蛋白激酶抑制物(cyclin-dependent kinase inhibitor,CKI)
CKI的主要家族成员分为两大类:一类是p21和p27,它们主要与CDK2、CDK4的抑制有关;另一类是p16INK4和p15INK4B,主要与CDK4、CDK6的抑制密切相关。
第三节细胞周期的两大机制
细胞周期是否启动运行或细胞能否通过细胞周期,是细胞根据其内外信号的整合而作出的决定。因此,决定是否启动和能否忠实运行,达到忠实复制,是细胞周期调控的两大生物学机制
一、细胞周期的驱动机制
* 细胞周期能否启动进行细胞增殖,主要的调控点在G1期,它决定细胞是否通过G1期,进入S期。
* 在芽殖酵母称为"起始点"(START)。一旦细胞通过START,它们势必将进入S期,完成整个细胞分裂周期。
* 酵母的细胞是否通过START,受到细胞内外信号的严格调控,如细胞的营养素,细胞体积等。当酵母缺乏营养素时,它们停滞在START,进入"休息"状态,而不能通过START,进入S期。
* 人类细胞增殖中,也在细胞周期的G1期存在相似的调控机制。特别是在G1期较晚时也有一个决定点,称之为"限制点"(restriction point),其功能与酵母的START类似。
* 不同的是,人类细胞是否通过Restriction Point进入细胞周期,主要受与细胞增殖有关的细胞外生长因子调控,而不是营养素。
* 只要有相应的生长因子存在,细胞就能通过Restriction Point,进入S期,一旦通过了RestrictionPoint,细胞就能依次完成剩下的G1、S、G2、M期,甚至在缺乏生长因子继续刺激的条件下,也能完成整个细胞分裂周期,回到Go/1期。
* 相反,如果细胞在G1期就缺乏相应的生长因子,细胞周期的运行将停止在Restriction Point,此时细胞进入"安静"状态(quiescentstate),称之为G0期。
* 联结信号转导与细胞周期机制有二条途径,一是Cyclin D/CDK4,二是Cyclin E/CDK2。......(后略) ......
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