细胞周期调控精选PPT.ppt
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1、关于细胞周期调控关于细胞周期调控第1页,讲稿共68张,创作于星期三第一节第一节 细胞周期细胞周期(cell cycle)一、定义:一、定义:连续分裂细胞从上一次分裂结束到下一次分裂完连续分裂细胞从上一次分裂结束到下一次分裂完连续分裂细胞从上一次分裂结束到下一次分裂完连续分裂细胞从上一次分裂结束到下一次分裂完成所经历的全过程。成所经历的全过程。成所经历的全过程。成所经历的全过程。细胞周期细胞周期分裂间期:分裂间期:G1、S、G2分裂期:分裂期:M第2页,讲稿共68张,创作于星期三 细胞增殖细胞增殖周期周期后期后期分裂间分裂间期期有丝分裂有丝分裂期期(M期期)DNA合成前期合成前期(Gap1,G1
2、)DNA synthesis(S期期)DNA合成后期合成后期(Gap2,G2)前期前期中期中期末期末期G1期期子细胞子细胞第3页,讲稿共68张,创作于星期三分裂间期分裂间期(interphase):G1S G2 有丝分裂期有丝分裂期(mitosis)M细胞周期细胞周期(cell cycle)第4页,讲稿共68张,创作于星期三细胞周期时间细胞周期时间(Tc):TG1+TS+TG2+TM大约大约1232h0412812356791013141511小时小时G1期期S期期(DNA合成合成)G2期期M期期G0期期第5页,讲稿共68张,创作于星期三细胞所在部位细胞所在部位T TC CT TG1G1T T
3、S ST TG2G2T TMM口腔粘膜口腔粘膜858575751010食 管1811811711711010回回 肠肠363626261010结结 肠肠17177 71010小鼠消化道上皮干细胞的周期时间小鼠消化道上皮干细胞的周期时间第6页,讲稿共68张,创作于星期三周期性细胞(周期性细胞(周期性细胞(周期性细胞(cycling cell)G0细胞细胞终末分化细胞终末分化细胞v根据不同细胞在细胞周期中的细胞分裂行为差异分类:根据不同细胞在细胞周期中的细胞分裂行为差异分类:G0期期(静止期细胞静止期细胞):暂时脱离细胞周期,停止分裂,执行一定的生物学功能,暂时脱离细胞周期,停止分裂,执行一定的生
4、物学功能,在适当刺激下重新进入细胞周期的细胞。如某些免疫淋在适当刺激下重新进入细胞周期的细胞。如某些免疫淋巴细胞巴细胞,肝、肾等器官的实质细胞等。肝、肾等器官的实质细胞等。GG0 0期期期期第7页,讲稿共68张,创作于星期三二、细胞周期各时相及主要事件二、细胞周期各时相及主要事件1 1、G1 1期期(DNA合成前期合成前期合成前期合成前期)PPrRNArRNA、mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖体合成、核糖体合成、核糖体合成、核糖体合成PP结构蛋白、酶蛋白合成、糖类、脂类合成结构蛋白、酶蛋白合成、糖类、脂类合成结构蛋白、酶蛋白合成、糖类、脂类合成结构蛋白、酶蛋白合成、糖类、脂类合成PP细
5、胞体积增大,膜转运能力增强细胞体积增大,膜转运能力增强细胞体积增大,膜转运能力增强细胞体积增大,膜转运能力增强GG1 1期晚期期晚期期晚期期晚期合成合成合成合成DNADNA复制所需各种酶类:复制所需各种酶类:复制所需各种酶类:复制所需各种酶类:DNADNA聚合酶,解旋酶等聚合酶,解旋酶等聚合酶,解旋酶等聚合酶,解旋酶等细胞周期蛋白细胞周期蛋白细胞周期蛋白细胞周期蛋白触发蛋白,钙调蛋白触发蛋白,钙调蛋白触发蛋白,钙调蛋白触发蛋白,钙调蛋白第8页,讲稿共68张,创作于星期三二、细胞周期各时相及主要事件二、细胞周期各时相及主要事件2 2、S期(期(期(期(DNA synthesisDNA synth
6、esis)先先先先GCGC,后,后,后,后ATAT,先常染色质,后异染色质,先常染色质,后异染色质,先常染色质,后异染色质,先常染色质,后异染色质PP组蛋白合成,非组蛋白合成组蛋白合成,非组蛋白合成组蛋白合成,非组蛋白合成组蛋白合成,非组蛋白合成PPDNADNA复制(具有高度的顺序性)复制(具有高度的顺序性)复制(具有高度的顺序性)复制(具有高度的顺序性)X X染色体长臂在染色体长臂在染色体长臂在染色体长臂在S S期末期复制期末期复制期末期复制期末期复制PP中心粒开始复制并完成中心粒开始复制并完成中心粒开始复制并完成中心粒开始复制并完成第9页,讲稿共68张,创作于星期三二、细胞周期各时相及主要
7、事件二、细胞周期各时相及主要事件二、细胞周期各时相及主要事件二、细胞周期各时相及主要事件3、G2期期期期(DNA(DNA合成后期合成后期)n n染色体凝集相关蛋白,微管蛋白染色体凝集相关蛋白,微管蛋白染色体凝集相关蛋白,微管蛋白染色体凝集相关蛋白,微管蛋白n n成熟促进因子、成熟促进因子、成熟促进因子、成熟促进因子、RNARNA、蛋白质的合、蛋白质的合、蛋白质的合、蛋白质的合成,为成,为成,为成,为MM期作准备。期作准备。期作准备。期作准备。n n0.30.3DNA DNA 复制完成复制完成复制完成复制完成n n细胞内细胞内DNA含量由含量由含量由含量由2n2n增至增至增至增至4n第10页,讲
8、稿共68张,创作于星期三二、细胞周期各时相及主要事件二、细胞周期各时相及主要事件4、M期期PP亲本细胞分裂成亲本细胞分裂成 2个相等的子细胞个相等的子细胞PPRNA合成抑制合成抑制PP蛋白质合成降低蛋白质合成降低第11页,讲稿共68张,创作于星期三细胞周期各时相及主要事件细胞周期各时相及主要事件G G1 1S SG G2 2MMmRNAmRNA,tRNAtRNA,rRNArRNA合成合成RNARNA继续合成继续合成DNADNA合成合成RNARNA合成合成RNARNA合成停止合成停止蛋白质合成蛋白质合成蛋白质继续合成蛋白质继续合成蛋白质继续合成蛋白质继续合成微管蛋白合成微管蛋白合成蛋白质合成减少
9、蛋白质合成减少组蛋白合成组蛋白合成组蛋白继续合成组蛋白继续合成非组蛋白合成非组蛋白合成非组蛋白继续合成非组蛋白继续合成DNADNA聚合酶合成聚合酶合成RNARNA聚合酶合成聚合酶合成DNADNA开始转录开始转录染色体凝集分离染色体凝集分离多聚核糖体再形成多聚核糖体再形成多聚核糖体散开多聚核糖体散开磷脂合成速率增加磷脂合成速率增加合成磷脂合成磷脂第12页,讲稿共68张,创作于星期三 一、一、细胞周期调控系统的组成细胞周期调控系统的组成 细胞周期调控系统的蛋白质细胞周期调控系统的蛋白质 细胞周期检查点(细胞周期检查点(checkpoint)第二节第二节 细胞周期的调控细胞周期的调控第13页,讲稿共
10、68张,创作于星期三 (一)(一)细胞周期调控系统的蛋白质细胞周期调控系统的蛋白质 1.细胞周期蛋白细胞周期蛋白(cyclin)2.细胞周期蛋白依赖激酶细胞周期蛋白依赖激酶 (Cyclin-dependent kinase,Cdk)3.Cdk 抑制因子抑制因子(Cdk inhibitor,CKI)4.促进促进Cdk调节因子降解的酶复合物调节因子降解的酶复合物 (SCF和和APC酶复合体酶复合体)调控核心调控核心第14页,讲稿共68张,创作于星期三1.细胞周期蛋白细胞周期蛋白(Cyclin)一类随细胞周期时相变化周期性合成和降解的蛋白质。一类随细胞周期时相变化周期性合成和降解的蛋白质。不同种类的
11、周期蛋白表达的时间不同,不同种类的周期蛋白表达的时间不同,与与Cdk结合,结合,调节调节CDKCDK的激酶活性,推动细胞周期前进。的激酶活性,推动细胞周期前进。Cyclin分类:分类:脊椎动物:脊椎动物:A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H、L1-2、T1-2等。等。分为分为G1型、型、G1/S型、型、S型和型和M型型4类类酵母:酵母:cln1、cln2、cln3、clb16第15页,讲稿共68张,创作于星期三cyclin结构特点结构特点:1.周期蛋白框周期蛋白框(cyclin box):):一段约一段约100个氨基酸的保守序列,介导与个氨基酸的保守序列,介导与Cdk 结合成
12、结合成 复合物,参与细胞周期调解。复合物,参与细胞周期调解。2.G1期周期蛋白含有期周期蛋白含有PEST序列:序列:C 端一段与端一段与cyclin降解有关的序列降解有关的序列 3.S、M期周期蛋白含有期周期蛋白含有破坏框破坏框 第16页,讲稿共68张,创作于星期三CyclinA、CyclinB的破坏框序列的破坏框序列泛素化途径降解泛素化途径降解第17页,讲稿共68张,创作于星期三Cyclin的功能的功能:细胞周期不同时期表达不同的周期蛋白,与细胞周期不同时期表达不同的周期蛋白,与不同的不同的CDKCDK结合,调节其激酶的活性。结合,调节其激酶的活性。G1期蛋白:期蛋白:Cyclin C、D、
13、EG1/S期蛋白:期蛋白:Cyclin D、E S期蛋白:期蛋白:Cyclin A、B G2/M期蛋白:期蛋白:Cyclin B M期蛋白:期蛋白:Cyclin B第18页,讲稿共68张,创作于星期三 Cyclin D 家族:家族:cyclin D1、cyclin D2、cyclin D3 在在G1期开始表达,期开始表达,M后期降解后期降解 G1期向期向S期转换的期转换的 关键因子关键因子 与与CDK4、CDK6组组 成复合体成复合体第19页,讲稿共68张,创作于星期三 Cyclin E 家族:家族:在在G1 S期高水平表达期高水平表达 与与CDK2、CDK3结合结合 启动启动DNA复制复制第
14、20页,讲稿共68张,创作于星期三 Cyclin A 家族:家族:在在S期开始表达,期开始表达,G2期达高峰期达高峰 与与CDK2结合结合 促进促进DNA复制复制第21页,讲稿共68张,创作于星期三Cyclin B 家族:家族:含有含有2个成员个成员 cyclin B1、cyclin B2 G2末期开始表达末期开始表达 与与CDK1、CDK2结合结合 M后期降解后期降解 促进促进G2期向期向M期转换期转换第22页,讲稿共68张,创作于星期三Cyclin C 家族:家族:与与CDK8结合,组成结合,组成CAK 激活激活CDKCyclin H 家族:家族:与与CDK7结合,组成结合,组成CAK 激
15、活激活CDK、磷酸化、磷酸化RNA-pol的的CTD,调,调节基因转录节基因转录第23页,讲稿共68张,创作于星期三Cyclin的周期性表达的周期性表达第24页,讲稿共68张,创作于星期三2.细胞周期蛋白依赖性激酶细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclin-dependent kinase,Cdk)一类必须一类必须与与Cyclin结合结合才具有激酶活性的蛋白激酶;才具有激酶活性的蛋白激酶;磷酸化细胞周期相关蛋白质(磷酸化细胞周期相关蛋白质(Ser/Thr);在整个细胞周期中表达量较为恒定;在整个细胞周期中表达量较为恒定;不同的不同的cdk结合特定的结合特定的cyclin。按其发现先后顺序分按其发现先
16、后顺序分Cdk18。第25页,讲稿共68张,创作于星期三CdkCdk通过激酶结构域与通过激酶结构域与Cyclin结合结合第26页,讲稿共68张,创作于星期三不同不同cyclinCdk复合物启动细胞周期的不同步骤复合物启动细胞周期的不同步骤第27页,讲稿共68张,创作于星期三Cyclin and CdksCyclin/CdkcomplexCyclinCdkG1-CdkCyclin DCdk 4,Cdk 6 G1/S-CdkCyclin ECdk 2S-CdkCyclin ACdk 2M-CdkCyclin BCdk 1第28页,讲稿共68张,创作于星期三 CDK激活的结构基础激活的结构基础人体细
17、胞的人体细胞的Cdk的三种状态:的三种状态:非活性状态:非活性状态:活性位点与活性位点与T-环蛋白(环蛋白(T-loop)结合)结合,不结合不结合cyclin.部分激活状态部分激活状态:与与cyclin结合结合,T-loop移出活性中心。移出活性中心。完全激活状态完全激活状态:Cdk的两个氨基酸位点的的两个氨基酸位点的磷酸化磷酸化第29页,讲稿共68张,创作于星期三Cdk存在二个磷酸化位点:存在二个磷酸化位点:活性的活性的Thr161,抑制性抑制性的的Tyr15(酵母)(酵母)/Thr14(脊椎动物)位点。(脊椎动物)位点。Cdks激酶活性受激酶活性受cyclin及磷酸化双重作用调节及磷酸化双
18、重作用调节第30页,讲稿共68张,创作于星期三Thr161的磷酸化由的磷酸化由CAK催化。催化。Tyr15 的磷酸化由的磷酸化由Weel激酶激酶催化,由磷酸酶催化,由磷酸酶cdc25去磷酸化。去磷酸化。Thr14的的磷酸化由磷酸化由myt激酶激酶催化,由磷酸酶催化,由磷酸酶cdc25去磷酸化。去磷酸化。第31页,讲稿共68张,创作于星期三Cdk活化激酶活化激酶(Cdk activating kinase,CAK)组成组成:cyclinH Cdk7 p36 作用:作用:使使Cdk 上上Thr161磷酸化(活性磷酸化)磷酸化(活性磷酸化)Wee1激酶激酶:使使Cdk 上上Tyr15磷酸化(抑制性磷
19、酸化)磷酸化(抑制性磷酸化)第32页,讲稿共68张,创作于星期三Cyclin-Cdk是细胞周期运转的驱动力是细胞周期运转的驱动力G1bG1cG1dSG2MG0PDGFREGFRG1aCyclin DCDK4,6Cyclin ECDK2Cyclin ECDK2Cyclin ACDK2Cyclin A,BCDK1E2F限制点限制点DNA复制基因复制基因DNA复制复制MPF 第33页,讲稿共68张,创作于星期三3.CDK抑制因子抑制因子 (cyclin dependent kinase inhibitor,CKI)细胞增殖的负性调节因子,抑癌基因的编码产物。细胞增殖的负性调节因子,抑癌基因的编码产物
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