2016-10-04
细胞周期:
细胞周期是细胞复制/繁殖的过程。
一个连续分裂的细胞从一次分裂完成开始,到下一次分裂完成为止,所经历的全过程。
癌症是细胞周期疾病:
● 癌症的特点是失控的细胞增殖;
● 细胞周期失调是癌变过程中的必要步骤。
细胞周期三个重要事件:
● 细胞内容物加倍(doubling of cell mass)
● 染色体的忠实复制
● 染色体精确的分离和细胞内容物的大致等分
细胞周期的四个时相:
G1 ,S,G2 ,M
● 间期(G1、G2): 感受促增殖或抑增殖的信号,合成RNA和蛋白质;
● 合成期(S): 染色体复制;
● 分裂期(M) : 染色体分离和其他细胞组分分配到两个子细胞。
驱动细胞周期运行的关键分子:细胞周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)
● CDKs在周期调控网络中处于中心地位
● CDKs在整个细胞周期中的含量是稳定的,但在不同时相中与不同的cyclins结合并被激活,所结合的cyclins的特异性决定了Cyclin-CDK复合物的特异性
● 激活的Cyclin-CDK复合物通过磷酸化底物来调控细胞周期运行
● Cyclin-CDK复合物可进一步受到其它因子的正向或负向调控
● Cdks调控细胞周期的手段:磷酸化底物
● Cdks的活性随细胞周期的进展而改变
Cdks活性的调控
● 细胞周期素(Cyclins):激活亚基
● CDK磷酸化和去磷酸化
活化磷酸化位点
抑制磷酸化位点
● CKI (周期依赖蛋白激酶抑制物)
抑制亚基
INK4 family: p15, p16, p18 p19
Cip/kip family: p21, p27, p57
● CDK亚细胞定位
● 控制CDK降解和转录
细胞周期蛋白cyclin
● 种类:目前在哺乳动物已发现有八类(A ~ H),功能较明确的是A 、B 、D 、E
● 作用: Cyclins作为CDK蛋白激酸复合体的调节亚基,能与CDK结合,激活CDK,间接调节细胞周期运行。
● 特点:在细胞周期中呈周期性变化。
在细胞周期的不同时相Cdks-cyclin表达谱不一样
CDK磷酸化和去磷酸化
活化的磷酸化位点: Thr 161
抑制磷酸化位点: Thr 14, Thr 15
细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂--CKI
CKI对细胞周期起负调控作用,分为:
● Ink4: p16ink4a, p15ink4b, p18ink4c, p19ink4d。特异性抑制cdk4, cdk6。
● Cip/Kip:p21cip1、p27kip1、p57kip2,抑制大多数CDK的激酶活性。p21cip1还能与DNA聚合酶δ的辅助因子PCNA结合,直接抑制DNA的合成。
细胞周期的运行有序而不可逆转
● 一个时相的完成对于下一个时相的开始是必须的;
● 周期性激活特定的cyclin-Cdk 复合物;
● 被周期性降解的蛋白:
在上一细胞周期时相已经完成使命的
会抑制细胞周期进入下一时相的
细胞周期的调控机制
● 调控细胞周期的两种信号:
外部信号(如生长因子、营养条件)
内部信号(如基因组的完整性;前一时相工作是
否完成)
● 细胞对内部和外部信号应答的途径不同,但最终都是通过以CDKs/Cyclin为核心的机制调控细胞周期
● 限制点(Restriction point, R point): 决定细胞是否分裂
存在于G1晚期;
决定细胞是否分裂的时间点;
细胞周期的进展在R point 之前依赖于生长信号的刺激;在通过R point之后,细胞不再受控于外部的信号,而是执行自主程序进行分裂;
主要受控于pRb pathway---刹车。
● 检查点(Check Point): 细胞进入分裂周期后保证其运行质量
调控R point的分子机制
pRb pathway: G1/S 转换
细胞周期检查点
监视系统
调控DNA损伤检查点的分子机制
DNA复制检查点
纺锤体组装检查点
肿瘤是一种细胞周期疾病
● 许多原癌基因、抑癌基因直接或间接参与细胞周期调控
Ras、myc、Cyclins etc. (促进)
Rb、p15、p16、p21、p27 etc. (抑制)
● 细胞周期调控缺陷对肿瘤发生的影响
允许细胞克服或绕过限制正常细胞增殖的调控通路,直接促进细胞增殖;
使细胞忽视内部DNA损伤的信号
癌变过程中最主要的三条通路
● Ras/Raf pathway: 传导生长信号至细胞周期控制中心;
● pRb pathway:在R point起作用,控制G1/S 转换;
● p53 pathway:在DNA损伤检查点起作用;
● 在细胞受到DNA损伤或癌基因激活等压力状态时,通过诱导细胞周期阻滞或细胞凋亡来维持基因组的完整性。
Ras,pRb,p53三条通路的相互作用
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