真核细胞周期调控与肿瘤精选课件.ppt

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1、关于真核细胞周期调控与肿瘤第一页，本课件共有91页2内容介绍内容介绍:第一节第一节 细胞周期概述细胞周期概述第二节第二节 细胞周期的各元素及其相互作用细胞周期的各元素及其相互作用第三节第三节 细胞周期调控与肿瘤细胞周期调控与肿瘤第二页，本课件共有91页3 第一节第一节 细胞周期概述细胞周期概述 一、细胞周期一、细胞周期 细胞增殖周期，简细胞增殖周期，简称细胞周期称细胞周期(cell(cell cycle)cycle)，是指连续分裂，是指连续分裂的细胞从上一次有丝分的细胞从上一次有丝分裂结束开始裂结束开始,到下一次有到下一次有丝分裂结束为止所经历丝分裂结束为止所经历的整个过程。的整个过程。第三页

2、，本课件共有91页4G1G1期：（期：（DNADNA合成前期）合成前期）从从有丝分裂完成到有丝分裂完成到DNADNA复制复制之前的一段时期；之前的一段时期；S S期：期：（DNADNA合成期合成期）为为DNADNA复制的时期；复制的时期；G2G2期期：（：（DNADNA合成后期合成后期）从从DNADNA复制完成到有丝分裂开复制完成到有丝分裂开始的一段时期；始的一段时期；M M期：（有丝分裂期）期：（有丝分裂期）从细胞分裂开始到结束的从细胞分裂开始到结束的一段时期。一段时期。n细胞分裂周期细胞分裂周期4 4个时相个时相DNADNA合成前期合成前期DNADNA合成期合成期DNADNA合成后期合成后

3、期有丝分裂期有丝分裂期 MphaseG01.Phases of Cell Cycle第四页，本课件共有91页52.Characteristics of Cell Cycle PhasesG G1 1期：期：n细胞周期的大部分时相处于细胞周期的大部分时相处于G G1 1期，动物细期，动物细胞一般为胞一般为6-126-12小时。该期主要的生化活动小时。该期主要的生化活动是是合成合成RNARNA和蛋白质和蛋白质。S S期：期：n此期一般持续此期一般持续6-86-8小时，其长短主要由基因小时，其长短主要由基因组的复杂度决定。该期主要的生化活动是组的复杂度决定。该期主要的生化活动是复制复制DNADNA。

4、第五页，本课件共有91页6G G2 2期：期：n该期主要的生化活动是该期主要的生化活动是合成一些与有丝分合成一些与有丝分裂有关的蛋白质裂有关的蛋白质。M M期：期：n该期很短，一般持续该期很短，一般持续0.5-20.5-2小时。该期生小时。该期生化合成停止，化合成停止，细胞形态发生改变细胞形态发生改变，一个母一个母细胞分裂成细胞分裂成2 2个子代细胞个子代细胞。第六页，本课件共有91页73.Checking Points of Cell Cycle真核细胞的分裂增殖必须经过两个关键的调真核细胞的分裂增殖必须经过两个关键的调控点：即控点：即DNADNA合成开始时的合成开始时的G G1 1SS期的

5、转换期的转换和和有丝分裂开始时的有丝分裂开始时的G G2 2MM期的转换期的转换。除此之外，细胞还有除此之外，细胞还有G G0 0GG1 1期的转换期的转换，以及，以及S S期期的检查点。的检查点。第七页，本课件共有91页8第八页，本课件共有91页94.4.细胞周期的特点细胞周期的特点:单向性：只能沿G1、S、G2、M方向推进。阶段性：各期细胞形态和代谢特点有明显差异，细胞可因某种原因在某时相停止下来，待生长条件适合后重新活跃到下一时相。检查点：各时相交叉处存在检查点，决定细胞下一步的增殖趋向。细胞微环境：细胞周期是否顺利推进与细胞外信号和条件等密切相关。第九页，本课件共有91页101.1.周

6、期性细胞：周期性细胞：连续分裂的细胞连续分裂的细胞；始终处于增殖和死；始终处于增殖和死亡的动态平衡中（稳态更新），如表皮细胞、骨髓亡的动态平衡中（稳态更新），如表皮细胞、骨髓细胞。细胞。2.G2.G0 0期细胞：期细胞：休眠细胞休眠细胞；暂时脱离细胞周期，适当刺；暂时脱离细胞周期，适当刺激可重新进入细胞周期（条件更新）。如肝、肾激可重新进入细胞周期（条件更新）。如肝、肾细胞。细胞。3.3.终端分化细胞：终端分化细胞：不分裂细胞不分裂细胞；不可逆的脱离细胞周；不可逆的脱离细胞周期，丧失增值能力，但具有一定生理功能。如神经期，丧失增值能力，但具有一定生理功能。如神经细胞、心肌细胞。细胞、心肌细胞。

7、二、机体活细胞的分类二、机体活细胞的分类第十页，本课件共有91页11第十一页，本课件共有91页12细胞周期蛋白/素(cyclin，CLN)细胞周期素依赖激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（CDK inhibitory protein，CKI）第二节第二节细胞周期的元素及其相互作用细胞周期的元素及其相互作用调节细胞周期的3类蛋白质:第十二页，本课件共有91页131.1.周期蛋白依赖性蛋白激酶（周期蛋白依赖性蛋白激酶（CDK)-CDK)-CDK1-6,CDK1-6,是调节细胞周期的是调节细胞周期的主要蛋白质，通过使其他蛋白质磷酸化而驱动细胞周

8、期进程主要蛋白质，通过使其他蛋白质磷酸化而驱动细胞周期进程,其其活性受周期蛋白的正调控，受活性受周期蛋白的正调控，受CKICKI的负调控。的负调控。2.2.周期蛋白（周期蛋白（cyclin)-cyclin)-A,B,C,D,EA,B,C,D,E等，不同的周期蛋白与等，不同的周期蛋白与不同的不同的CDKCDK结合形成结合形成cyclin-CDKcyclin-CDK复合物，可调节细胞周期的不复合物，可调节细胞周期的不同阶段。同阶段。3.3.CDKCDK抑制蛋白（抑制蛋白（CKI)-CKI)-与与CDKCDK结合后可抑制结合后可抑制CDKCDK的活性，可分的活性，可分为两大家族：为两大家族：CIP/

9、KIP(p21,p27,p57CIP/KIP(p21,p27,p57等等):):广泛抑制多种广泛抑制多种CDKCDK的活的活性。性。INK4INK4家族家族(P15,p16,p18,p19(P15,p16,p18,p19等等):):特异性抑制作用。特异性抑制作用。第十三页，本课件共有91页14CDK4/cyclin D-CDK2/cyclin E-CDK2/cyclin A-CDK1/Cyclin B 第十四页，本课件共有91页15第十五页，本课件共有91页16第十六页，本课件共有91页172001年，年，Leland Hartwell，Paul nurse和和 Tim hunt因成功揭示因成

10、功揭示细胞周期分子机制而共同获得第细胞周期分子机制而共同获得第100届诺贝尔生理学与医学奖。届诺贝尔生理学与医学奖。这标志着细胞周期的研究已获得全世界的认同，为细胞周期与这标志着细胞周期的研究已获得全世界的认同，为细胞周期与肿瘤的研究奠定了基础。肿瘤的研究奠定了基础。第十七页，本课件共有91页18 Cyclin(CLN)Cyclin(CLN)又称周期素，是一组结构又称周期素，是一组结构相似相似,并能结合和调节细胞周期蛋白依赖并能结合和调节细胞周期蛋白依赖激酶激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)(cyclin-dependent kinase,CDK)活活性的蛋白质。性

11、的蛋白质。1.Structure and Function of Cyclin第十八页，本课件共有91页19n周期素都是周期素都是CDKCDK的调节亚基的调节亚基，分别在细胞周期的，分别在细胞周期的不同时期积累，激活不同时期积累，激活CDKCDK，使其具有催化关键底物，使其具有催化关键底物磷酸化的作用并调节底物活性。磷酸化的作用并调节底物活性。n在高等真核细胞中，周期素至少分为在高等真核细胞中，周期素至少分为A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G等几大类。等几大类。第十九页，本课件共有91页20 不同的周期蛋白（不同的周期蛋白（cyclin A,B,C,D,E,cyclin A

12、,B,C,D,E,F,G,HF,G,H等）能与不同的等）能与不同的CDKCDK结合，可调节细结合，可调节细胞周期的不同阶段。胞周期的不同阶段。G1G1 S G2 MS G2 M D-CDK4/6E-CDK2A-CDK2B-CDK1G1期运行期运行S期启动期启动G2期启动期启动和进行和进行M期启动期启动和进行和进行第二十页，本课件共有91页21G1SG2MprophasemetaphaseanaphasetelophaseCyclin DCDK4/6Cyclin BCDK1Cyclin ACDK2Cyclin ECDK2Cyclins/CDKs in the different phases o

13、f cell cycle第二十一页，本课件共有91页22The Expressional Levels of Cyclins during Cell Cycle第二十二页，本课件共有91页23CyclinsCyclins的时相性起伏的时相性起伏DEABCyclinCyclin的功能调控主要依靠其蛋白质水平的的功能调控主要依靠其蛋白质水平的细胞周期特异性起伏。细胞周期特异性起伏。第二十三页，本课件共有91页24The Relationship of Cyclin Expressional Levels with DNA Replication第二十四页，本课件共有91页25100aa组成组成cy

14、clin boxCyclin-COOH-COOHH H2 2N-N-cyclincyclinCDKCDKCyclin/CDKCyclin/CDKCombine催化亚基催化亚基 CDKCDK所有所有Cyclin蛋白分子上都有一段与蛋白分子上都有一段与CDK结合并使之激活的结合并使之激活的保守区，称为保守区，称为细胞周期素盒细胞周期素盒(Cyclin box)。第二十五页，本课件共有91页26n 此外，周期蛋白还含有此外，周期蛋白还含有降解盒降解盒（destruction boxdestruction box）或）或PESTPEST序列（脯序列（脯-谷谷-丝丝-苏），苏），可通过定时降解或快速转换

15、来可通过定时降解或快速转换来调节周期素的水平。调节周期素的水平。第二十六页，本课件共有91页27周周期期素素的的家家族族成成员员第二十七页，本课件共有91页28Cyclins通过泛素通过泛素-蛋白酶体途径降解蛋白酶体途径降解 第二十八页，本课件共有91页292.Structure and Function of CDK CDKCDK是一组是一组丝氨酸丝氨酸/苏氨酸苏氨酸蛋白激酶，蛋白激酶，需与相应的需与相应的cyclincyclin结合才能显示活性，结合才能显示活性，故故CDKCDK称为依赖称为依赖cyclincyclin的蛋白激酶。的蛋白激酶。不同阶段有相应的不同阶段有相应的cyclin/C

16、DKcyclin/CDK。cyclincyclinCDKCDKCyclin/CDKCyclin/CDK第二十九页，本课件共有91页30n人们对人们对CDKCDK的认识，最初是通过研究培养细胞和的认识，最初是通过研究培养细胞和酵母细胞而得到的。酵母细胞而得到的。n目前已经确定的目前已经确定的CDKCDK有：裂殖酵母中有：裂殖酵母中CdC2CdC2；酿酒酵；酿酒酵母中的母中的CdC28CdC28、PHO85PHO85、KIN28KIN28以及人类细胞中以及人类细胞中CDKCDK1 110 10。2.1 Types and Characters of CDK第三十页，本课件共有91页31脊椎动物的C

17、DK CDK结合的相应cyclin 作用的细胞周期 CDK1CDK2CDK3CDK4CDK5CDK6CDK7 CyclinA,BCyclinACyclinD1,D2,D3CyclinECyclinD1,D2,D3P35*,CyclinD1,D2,D3CyclinD1CyclinH,P36*G2/M转换；M早期S期；G2期G1期G1/S转换G1期G0/G1转换、G1期神经纤维的磷酸化、G1期G0/G1转换活化CDK*P35，P36的结构与细胞周期蛋白无相似性第三十一页，本课件共有91页32nCDKCDK的分子量一般为的分子量一般为353540kD40kD，不同，不同CDKCDK的氨基酸的氨基酸组

18、成有组成有40%40%以上的同源性以上的同源性。nCDKCDK催化亚基的活性中心约由催化亚基的活性中心约由300300个氨基酸残基组个氨基酸残基组成，当处于成，当处于单体或非磷酸化状态时，单体或非磷酸化状态时，CDKCDK没有催化没有催化活性活性。第三十二页，本课件共有91页33Molecular Structure of CDK2第三十三页，本课件共有91页34n在在激激活活因因素素中中，目目前前认认为为CDKCDK与与周周期期素素的的结结合合以以及及保保守守的的苏苏氨氨酸酸残残基基(Thr(Thr161161)的的磷磷酸酸化化是是较较为为重重要的两种调节因素；要的两种调节因素；n而而在在抑

19、抑制制因因素素中中，CDKCDK的的N-N-端端氨氨基基酸酸残残基基的的抑抑制制性性磷磷酸酸化化(Thr(Thr1414和和TyrTyr1515)以以及及抑抑制制蛋蛋白白(CKI)(CKI)的的结结合合是主要的调节因素。是主要的调节因素。2.2 Regulation of CDK Activity第三十四页，本课件共有91页35第三十五页，本课件共有91页36 周期素的激活作用：周期素的激活作用：周期素中的“周期素盒”结构域直接和CDK结合，并与CDK的激活相关。周期素的结合与激活作用主要通过周期素在细胞周期中的浓度波动来调控。2.2.1 Activation of CDK第三十六页，本课件共

20、有91页37CyclinA-CDK2 Complex with ATP Bound第三十七页，本课件共有91页38 磷酸化修饰的激活作用：磷酸化修饰的激活作用：nCDKCDK的激活还必须依赖于其保守的苏氨酸残的激活还必须依赖于其保守的苏氨酸残基的磷酸化，如在人基的磷酸化，如在人CDKCDK1 1（p34p34cdc2cdc2）的）的ThrThr161161和和CDKCDK2 2的的ThrThr160160的磷酸化，就与这两个的磷酸化，就与这两个酶的激活相关。酶的激活相关。第三十八页，本课件共有91页39n催化CDK1和CDK2磷酸化的酶是CAK，催化亚基为CDK7 CAK 调节亚基为周期素周期

21、素H 组装蛋白因子MAT1（MAT1 CDK-activating kinase assembly factor 1）第三十九页，本课件共有91页40Complex of CDK7-CyclinH-MAT1 Cyclin HCDK7MAT1第四十页，本课件共有91页41CAKCDK的激活机制的激活机制:CDK Thr 160/161磷酸化磷酸化 CDK/Cyclin cell cycle第四十一页，本课件共有91页42nCDKCDK的激活和失活还与的激活和失活还与 Thr14/Tyr15 Thr14/Tyr15 的磷酸的磷酸化和去磷酸化有关。化和去磷酸化有关。nThr14/Tyr15Thr14

22、/Tyr15的去磷酸化的去磷酸化导致导致CDKCDK的激活的激活,使其使其去磷酸化的去磷酸化的磷酸酶是磷酸酶是CDC25CDC25。第四十二页，本课件共有91页43CDKCDK启动启动cell cycle:cell cycle:CDK激活激活Cyclin与与CDK结合结合CAK对对CDK Thr 160/161的磷酸化的磷酸化Cell cycleCDC25 对对CDKThr14/Tyr15去磷酸化去磷酸化第四十三页，本课件共有91页44 磷磷酸化修饰的抑制作用：酸化修饰的抑制作用：在在人人的的CDKCDK1 1和和CDKCDK2 2中中，ThrThr1414和和TyrTyr1515残残基基的的

23、磷磷酸酸化可抑制化可抑制CDKCDK的催化活性。的催化活性。其其原原因因在在于于上上述述残残基基的的侧侧链链位位于于该该酶酶活活性性中中心心ATPATP结合部位的顶端。结合部位的顶端。2.2.2 Inhibition of CDK第四十四页，本课件共有91页45n催化催化ThrThr1414和和TyrTyr1515磷酸化的是两种不同的蛋白激磷酸化的是两种不同的蛋白激酶，使酶，使ThrThr1414磷酸化的为蛋白激酶磷酸化的为蛋白激酶Myt1Myt1 ，使，使TyrTyr1515磷酸化的是蛋白激酶磷酸化的是蛋白激酶Wee1/Mik1Wee1/Mik1 。n催化催化ThrThr1414和和TyrT

24、yr1515脱磷酸化的是蛋白磷酸酶脱磷酸化的是蛋白磷酸酶CDC25CDC25。n因因此此，蛋蛋白白激激酶酶Wee1Wee1和和Myt1Myt1及及蛋蛋白白磷磷酸酸酶酶CDC25CDC25的相对活性，决定的相对活性，决定CDKCDK1 1和和CDKCDK2 2的活性高低。的活性高低。第四十五页，本课件共有91页46Regulation of CDK ActivityCAK第四十六页，本课件共有91页47 抑制蛋白的作用：n抑制蛋白，即周期素依赖性蛋白激酶抑制子（CKI），大部分CKI都是抑癌基因的编码产物。n在哺乳动物细胞中，目前已经确定的CKI主要有：P15和P16、P19、P21、P27、P

25、53和PRb，可分别抑制各型CDK的活性。第四十七页，本课件共有91页48P16INK4A和P15INK4B：n是分别由抑癌基因INK4A/MTS1和INK4B/MTS2编码合成的蛋白质，能专一性的与CDK4和CDK6结合，并阻止其与周期素的结合反应，从而抑制其蛋白激酶活性，使细胞停留于G1期。第四十八页，本课件共有91页49 P16 CDK4 cyclinD1 一一 P cdk介导的磷酸化 Rb Rb P 一 G1 S DNA转录第四十九页，本课件共有91页50P21WAF1/CIP1：n是由抑癌基因WAF1/CIP1编码合成的蛋白质，几乎能与所有的周期素-CDK复合物结合，抑制其蛋白激酶活

26、性，使细胞停留在G1期。第五十页，本课件共有91页51P27KIP1：n是由抑癌基因KIP1编码合成的蛋白质，也能与几乎所有的周期素-CDK复合物结合，抑制其蛋白激酶活性，使细胞停留于G1期。第五十一页，本课件共有91页52p27-cyclin-cdk complex第五十二页，本课件共有91页53P53：n由抑癌基因p53编码合成的蛋白质，是WAF1/CIP1基因（P21）的转录激活因子。n因此，P53的表达可促进P21WAF1/CIP1的转录表达，从而抑制CDK的蛋白激酶活性。第五十三页，本课件共有91页54Function of P53：第五十四页，本课件共有91页55第五十五页，本课件

27、共有91页56第五十六页，本课件共有91页57PRb：n是由Rb抑癌基因编码合成的蛋白质，有低磷酸化型和高磷酸型两种型式。n低磷酸化型的PRb可与转录因子E2F形成复合体，抑制其转录激活作用，阻止细胞分裂；而高磷酸化型的PRb则不能与E2F形成复合体。n催化PRb由低磷酸化型转变为高磷酸化型的蛋白激酶就是各型CDK。第五十七页，本课件共有91页58RbRb在细胞周期内的磷酸化在细胞周期内的磷酸化 第五十八页，本课件共有91页59Cyclin D与CDK结合使Rb释放结合的转录因子E2F 第五十九页，本课件共有91页60第六十页，本课件共有91页61Figure.Regulation of Rb

28、 and E2F activities in late G1.Interaction of E2Fs with nonphosphorylated Rb protein initially inhibits E2F activity.When signaling from mitogens is sustained,the resulting initiate the phosphorylation of Rb,converting some E2F to the active form,which activate target genes whose products are essent

29、ial for S phase.第六十一页，本课件共有91页62Rb function is linked to other tumor suppressors第六十二页，本课件共有91页63小结小结RbRb的生理作用的生理作用:RbRb基因是视网膜母细胞瘤的致病基因，位于基因是视网膜母细胞瘤的致病基因，位于13q1413q14。RbRb蛋白蛋白p105p105 两种形式：磷酸化两种形式：磷酸化RbRb和非磷酸化和非磷酸化RbRb（活性形式）（活性形式）RbRb蛋白的蛋白的作用：作用：1.1.非磷酸化非磷酸化RbRb与转录因子与转录因子E2FE2F结合，抑制其活性，使细胞停留在结合，抑制其活性

30、，使细胞停留在G1G1期。期。E2FE2F 是很强的转录因子，可促进许多参与是很强的转录因子，可促进许多参与S S期的酶和蛋白期的酶和蛋白质如质如DNADNA聚合酶、胸苷激酶、二氢叶酸还原酶等的表达，增聚合酶、胸苷激酶、二氢叶酸还原酶等的表达，增强强DNADNA的复制，促进细胞通过的复制，促进细胞通过G1/SG1/S控制点。控制点。2 2Rb Rb 磷酸化磷酸化 磷酸化的磷酸化的RbRb释放释放E2F E2F 促进促进DNADNA的合成的合成 细胞分裂增殖。细胞分裂增殖。第六十三页，本课件共有91页643.3.病毒癌蛋白（病毒癌蛋白（SV40 SV40 大大T T抗原，腺病毒抗原，腺病毒EIA

31、EIA和人乳头瘤病毒和人乳头瘤病毒E7E7等）和等）和RbRb结合，释放结合，释放E2FE2F，从而促进细胞的分裂增殖和转，从而促进细胞的分裂增殖和转化。化。4.Rb4.Rb基因的突变失活（点突变，缺失或基因的突变失活（点突变，缺失或GCGC岛的高甲基化等）岛的高甲基化等）使之失去结合使之失去结合E2FE2F和抑制细胞增殖的能力。和抑制细胞增殖的能力。5.5.生长因子如生长因子如EGFEGF、PDGFPDGF和癌基因和癌基因c-mycc-myc等都可促进等都可促进cyclinD1cyclinD1的表达和的表达和D1-CDK4/6D1-CDK4/6的形成，从而促进细胞的分裂增殖。的形成，从而促进

32、细胞的分裂增殖。6 6 CDKCDK抑制蛋白抑制蛋白P16P16是抑癌基因是抑癌基因 P16P16可竞争性地与可竞争性地与CDK4/6CDK4/6结合，抑制结合，抑制CDK4/6CDK4/6的活性，的活性，从而抑制细胞从从而抑制细胞从G1SG1S过渡，使细胞停留在过渡，使细胞停留在G1G1期。期。第六十四页，本课件共有91页653.3.细胞周期调控中各元素间的相互作用细胞周期调控中各元素间的相互作用 细胞周期的调控可分为外源和内源性调控.外源性调控主要是细胞因子以及其它外界刺激引起；内源性调控主要是通过CyclinCDKCKI的网络调控来实现。第六十五页，本课件共有91页66u生长信号（生长信

33、号（GF）：通过早期应答基因传递到细胞周通过早期应答基因传递到细胞周期调控机制时期调控机制时,首先是首先是cyclinD的表达增加的表达增加,与与CDK4/6形成复合物，使细胞周期运行。形成复合物，使细胞周期运行。u抑制信号（抑制信号（TGF-）：促进促进CKI表达增加表达增加,抑制抑制CyclinD-CDK4/6复合物的功能，使细胞阻滞在复合物的功能，使细胞阻滞在G1期。期。第六十六页，本课件共有91页67第六十七页，本课件共有91页68PRbE2FD-CDK 4/6E2F磷酸化磷酸化的的Rb EGF,PDGF,c-myc等等Cyclin-D病毒癌蛋白与病毒癌蛋白与RbRb结合结合参与参与S

34、 S期期DNADNA合成的合成的蛋白质基因的表达蛋白质基因的表达细胞的过度增殖细胞的过度增殖 和癌变和癌变Rb Rb 基因的突变基因的突变P16突变的突变的Rb蛋白蛋白第六十八页，本课件共有91页第六十九页，本课件共有91页70 n 各种细胞周期蛋白随特定细胞时相而出现。各种细胞周期蛋白随特定细胞时相而出现。G1G1早期，早期，cyclinDcyclinD表达表达并与并与CDK4CDK4或或CDK6CDK6结合，成结合，成为始动细胞周期的启动子；为始动细胞周期的启动子；G1G1晚期、晚期、进入进入S S早期后早期后cyclinEcyclinE表达，并与表达，并与CDK2CDK2结结合，推动细胞

35、进入合，推动细胞进入S S期；期；进入进入S S期后，期后，cyclin Acyclin A表达表达，cyclin A cyclin A 和和CDK2CDK2相相结合可以调节结合可以调节S S期进入期进入G2G2期；期；S S晚期、晚期、G2G2早期，早期，cyclIin AcyclIin A、cyclin Bcyclin B表达，表达，并并与与cdc2cdc2结合，促进细胞进入结合，促进细胞进入M M期。期。第七十页，本课件共有91页 P53 P16 介导 抑制CDK4 p21 CDK4 cyclinD1 抑制CDK4 活化CDK4 P cdk介导的磷酸化 Rb Rb P E2F 无活性复合

36、物 E2F启动 DNA转录 G1 S DNA转录第七十一页，本课件共有91页72n CDKCDK活性状态是以磷酸化形式存在的活性状态是以磷酸化形式存在的。CAKCAK可可诱诱导导CDKCDK磷磷酸酸化化（ThrThr161161），而而p27p27通通过过与与CDKCDK亚亚单单位位的的结结合合，使使CAKCAK不不能能与与CDKCDK直直接接发发生生作作用用。非非活活化化的的CDKCDK不不能能使使RbRb蛋蛋白白磷磷酸酸化化，使使细细胞胞停停留在留在G1G1期，对细胞周期进行负调控。期，对细胞周期进行负调控。P27P27还还可可阻阻止止RbRb蛋蛋白白磷磷酸酸化化，其其过过度度表表达达能能

37、抑抑制细胞进入制细胞进入G1G1期。期。第七十二页，本课件共有91页73小结小结:n细胞周期由一系列瀑布式的细胞周期由一系列瀑布式的CDKsCDKs激活激活所驱动所驱动nCDKsCDKs的激活受控于的激活受控于四大机制四大机制 (cyclin,CAK,(cyclin,CAK,Weel/CDC25,CKIs)Weel/CDC25,CKIs)nCDKsCDKs激活执行细胞周期的两大生物学功能激活执行细胞周期的两大生物学功能:复制和复制和分裂分裂第七十三页，本课件共有91页74第三节第三节 细胞周期调控与肿瘤细胞周期调控与肿瘤n 科学家在研究中逐渐发现，几乎所有科学家在研究中逐渐发现，几乎所有癌基因

38、、抑癌癌基因、抑癌基因基因的生物学效应，最终都会聚到的生物学效应，最终都会聚到细胞周期细胞周期机制上。机制上。n 许多癌基因、肿瘤抑制基因许多癌基因、肿瘤抑制基因直接参与细胞周期的直接参与细胞周期的调控调控，或者本身就是细胞周期调控复合体的主要成分或者本身就是细胞周期调控复合体的主要成分。这些基因变异的结果，导致了细胞周期的失控，直接这些基因变异的结果，导致了细胞周期的失控，直接诱发肿瘤。诱发肿瘤。第七十四页，本课件共有91页75驱动机制驱动机制检查机制检查机制CKI-checkpointCDK4,6/cyclinDCDK2/cyclinECDK2/cyclinACDK1/cyclinBCyc

39、lin-CDK+细胞恶性增殖细胞恶性增殖驱动力增强驱动力增强检查机制失灵检查机制失灵n肿瘤细胞恶性增殖的机制肿瘤细胞恶性增殖的机制第七十五页，本课件共有91页76n肿瘤细胞恶性增殖的机制肿瘤细胞恶性增殖的机制nCyclinCyclin的过表达的过表达nCDKCDK的增多的增多nCKICKI表达不足和突变表达不足和突变n检查点功能障碍检查点功能障碍n细胞增殖过度与肿瘤细胞增殖过度与肿瘤G G1 1/S/S检查点功能障碍（检查点功能障碍（P P5353突变）突变）G G2 2/M/M检查点功能障碍检查点功能障碍恶恶性性增增殖殖第七十六页，本课件共有91页77一、肿瘤细胞周期失控的分子基础一、肿瘤细

40、胞周期失控的分子基础 1 1细胞周期蛋白异常细胞周期蛋白异常 G1cyclin基因突变、重排，使这些cyclin异常表达，从而使细胞通过G1期，进入S期，细胞即自发增殖，出现转化特征。许多人类肿瘤中，均发现有cyclin D1基因的扩增。第七十七页，本课件共有91页78Cyclin D1Cyclin D1（原癌基因（原癌基因Bcl-1Bcl-1）过表达原因）过表达原因:基因扩增基因扩增（Cyclin D1过表达的主要机制）过表达的主要机制）乳腺癌、胃癌、食道癌存在乳腺癌、胃癌、食道癌存在Cyclin D1基因扩增过度。基因扩增过度。染色体倒位染色体倒位（Chromosome inversion

41、）Cyclin D1基因倒位于甲状旁腺启动子控制下基因倒位于甲状旁腺启动子控制下 Cyclin D1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)Bcl-1 t(11:14)(q13:q32)易位易位 Cyclin D1受受Ig重重链基因增强子影响链基因增强子影响 Cyclin D1表达表达第七十八页，本课件共有91页79【Cyclin DCyclin D过表达致肿瘤机制过表达致肿瘤机制过表达致肿瘤机制过表达致肿瘤机制】Cyclin DCyclin DCyclin DCyclin D过表达过表达过表达过表达 +生长因子生长因

42、子生长因子生长因子 CDKsCDKsCDKsCDKs瀑布效应瀑布效应瀑布效应瀑布效应 细胞增殖过度细胞增殖过度细胞增殖过度细胞增殖过度 易发易发易发易发生细胞癌变生细胞癌变生细胞癌变生细胞癌变 基因突变基因突变基因突变基因突变Cyclin DCyclin DCyclin DCyclin D1 1 1 1 T T T T286286286286突变突变突变突变 Cyclin DCyclin DCyclin DCyclin D1 1 1 1泛素化受阻泛素化受阻泛素化受阻泛素化受阻 Cyclin DCyclin DCyclin DCyclin D1 1 1 1第七十九页，本课件共有91页80B型肝炎

43、病毒（hepatitisBvirus,HVB）感染人体后成为导致肝癌的因素之一，有研究发现，HVB基因组整合入cyclinA基因的一个内含子中，产生异常、过量表达的转录物。和正常的cyclinA相比，它缺少N端的“destructionbox”，逃脱了对它的降解，大量异常的cyclinA刺激细胞增殖。第八十页，本课件共有91页81 2 2CDKCDK和和CKICKI基因的突变基因的突变研究中发现肿瘤细胞CDK的水平一般较高，而CKI基因常见纯合性缺失突变，细胞内缺少CKI，或CKI抑制CDK功能的丧失。CDK 表达异常表达异常主要见于主要见于主要见于主要见于CDKCDK4 4、CDKCDK6

44、6过表达。过表达。过表达。过表达。CDKCDK4 4+cyclin D+cyclin D结合结合结合结合 CDKCDK4 4/cyclin D/cyclin D pRb pRb pRb pRb磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化 细胞增殖过度细胞增殖过度细胞增殖过度细胞增殖过度 E2F GE2F G1 1/S/S过渡加速过渡加速过渡加速过渡加速第八十一页，本课件共有91页82细胞增殖异常细胞增殖异常n CKI的缺失与突变的缺失与突变 肿瘤细胞中常见肿瘤细胞中常见肿瘤细胞中常见肿瘤细胞中常见CKICKI（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。（肿瘤抑制

45、基因）表达不足或突变。【p16 p16 InK4InK4基因失活原因基因失活原因基因失活原因基因失活原因】突变或缺失、染色体易位、突变或缺失、染色体易位、突变或缺失、染色体易位、突变或缺失、染色体易位、p16 p16 InK4InK4高度甲基化。高度甲基化。高度甲基化。高度甲基化。【MechanismMechanism】p16 p16 InK4 InK4基因表达基因表达基因表达基因表达 CDKCDK4 4与与与与cyclin Dcyclin D结合结合结合结合 细胞周期处在细胞周期处在细胞周期处在细胞周期处在“易于易于易于易于”被启动状态被启动状态被启动状态被启动状态 易发生细胞癌变易发生细胞

46、癌变易发生细胞癌变易发生细胞癌变 可能第八十二页，本课件共有91页83 【Mechanism】p53p53基因突变基因突变基因突变基因突变 P21P21cip1cip1转录转录转录转录 DNADNA受损细胞增殖受损细胞增殖受损细胞增殖受损细胞增殖 P21 P21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功能功能功能功能 cyclins/CDKscyclins/CDKs活性活性活性活性 细胞周期速度细胞周期速度细胞周期速度细胞周期速度 增殖细胞核抗原（

47、增殖细胞核抗原（增殖细胞核抗原（增殖细胞核抗原（PCNAPCNA）阻滞阻滞阻滞阻滞DNADNA复制复制复制复制 第八十三页，本课件共有91页84 3 3癌基因和抑癌基因突变癌基因和抑癌基因突变不少癌细胞中发现Rb或P53基因发生了突变，使Rb失去了阻断mRNA转录，P53失去了使细胞休止在G1后期的功能，造成细胞周期失控。第八十四页，本课件共有91页85细胞周期素与原癌基因：细胞周期素与原癌基因：n与与G0G0G1G1期转化有关的原癌基因期转化有关的原癌基因有有mycmyc和和rasras，它们在转化，它们在转化细胞中与细胞中与cyclin Dcyclin D共同作用。共同作用。nE2FE2F

48、刺激刺激c-mycc-myc和和cyclin Acyclin A的表达。的表达。E2FE2F释放可以进一步增加释放可以进一步增加c-mycc-myc的表达，诱导的表达，诱导cyclin Ecyclin E和和cyclin Acyclin A。ncyclin Ecyclin ECDKCDK的激活的激活则依赖于则依赖于rasras和和mycmyc的共同作用。的共同作用。nc-mycc-myc表达增加表达增加可防止可防止cyclinE-CDK2cyclinE-CDK2灭活灭活，允许细胞在，允许细胞在p27p27存存在的情况下继续增殖。在的情况下继续增殖。nc-fosc-fos高表达可下调高表达可下调

49、p27p27水平水平而使而使cylcinE-CDK2cylcinE-CDK2复合物活复合物活性增强，促使细胞增殖。性增强，促使细胞增殖。nC-mycC-myc与与rasras在细胞内共表达时可使细胞内在细胞内共表达时可使细胞内p27p27消失。消失。第八十五页，本课件共有91页86Defects of DNA checkpoints&tumorNormalTumorTumor第八十六页，本课件共有91页87二、细胞周期调控与肿瘤的防治策略二、细胞周期调控与肿瘤的防治策略n抑制抑制cyclincyclin或或/和和CDKCDK的表达和活性的表达和活性n提高提高CKICKI的表达和活性的表达和活性

50、n修复有缺陷的细胞周期检查点修复有缺陷的细胞周期检查点第八十七页，本课件共有91页88三、细胞周期与肿瘤的基因治疗三、细胞周期与肿瘤的基因治疗 1.1.抑制抑制G1G1期期cyclinscyclins的过度表达的过度表达G1期期cyclins反反义义核核酸酸（RNA干干扰扰），在在体体外外和和裸裸鼠鼠体体内内都都可可抑抑制制肺肺癌癌的的增增殖殖。反反义义DNA可可以以与与基基因因结结合合而而阻阻止止基基因因的的转转录录，反反义义的的RNA可可与与mRNA结结合合，而而抑抑制制其其翻翻译译，都都可可以以达达到到抑抑制制肿肿瘤瘤细细胞胞增增殖的目的。殖的目的。第八十八页，本课件共有91页89 2.