细胞周期调控.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,细胞周期调控,生物工程学院,王丹,MPF,的发现及其作用,:,MPF,即卵细胞促成熟因子,(maturation-promoting factor),或细胞促分裂因子,(mitosis-promoting factor),或,M,期促进因子,(M,phase-promoting factor).,背景一,:,Rao,和,Johnson(1970,、,1972,、,1974),将,Hela,细胞同步于不同阶段，然后与,M,期细胞在灭活仙台病毒介导下诱导细胞融合，发现与,M,期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的染色体凝集,称之为染色体超前凝集,(prematurely condensed chromosome,，,PCC),。如图所示,:,G,1,期,PCC,为单线状，,S,期,PCC,为粉末状，,G,2,期,PCC,为双线染色体，,因,DNA,未复制,;,因,DNA,由多个部位开始复制,;,说明,DNA,复制已完成。,人,M,期细胞与袋鼠（,Ptk,）,G1,、,S,、,G2,期细胞融合诱导,PCC,：,这就意味着,M,期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，称为细胞促分裂因子。,不仅同类,M,期细胞可以诱导,PCC,，不同类的,M,期细胞也可以诱导,PCC,产生,:,背景二：,1971,年,Masui,和,Markert,用非洲爪蟾做实验，明确提出了,MPF,这一概念。非洲爪蟾卵细胞发育过程分为六个阶段,、,、,、,、,和,期。前四个时期为卵母细胞生成和生长阶段。其中 第,期时细胞核较大，称为生发泡,(germinal vesicle,GV),此时细胞就停留在该时期，等待成熟。,因此，在成熟卵细胞的细胞质中必然有一种物质，可以诱导卵母细胞成熟，称之为促成熟因子，,MPF,。,进一步实验表明：在成熟卵母细胞中，,MPF,已经存在，只是处于非活性状态，称为前体,MPF(preMPF),。非活性态的前体,MPF,通过翻译后修饰，可以转化为活性态的,MPF,。,分离纯化出,MPF,：,直到,1988,年，,Maller,实验室的,Lohka,等人才以非洲爪蟾为材料，分离得到了微克级的纯化的,MPF,。证明其含有,p32,和,p45,两种蛋白。二者结合后表现出蛋白激酶活性，可以使多种蛋白质底物磷酸化。证明，,MPF,是一种蛋白激酶。,p34,cdc2,激酶的发现及其与,MPF,的关系：,另一批生物学家以酵母为材料,从另一个侧面对细胞周期调控进行着深入研究,.,如,:L.Hartwell,以芽殖酵母为实验材料,P.Nurse,以裂殖酵母为实验材料。,他们的实验原理都相同：均是在不同温度下培养酵母,获得不同的温度敏感突变体,这些不同的突变体在限定温度下，会滞留在细胞周期的某个阶段以及表现出不同的形态结构。这些与细胞分裂和周期调控有关的基因被称为,(cell division cycle),cdc,基因，根据被发现的先后顺序被命名。,P.Nurse,在裂殖酵母中发现的,cdc,2,基因就是第一个被分离出来的,cdc,基因。其表达产物是一种相对分子量为,3410,3,的蛋白，被称为,p34,cdc2,进一步研究发现，,p34,cdc2,具有激酶活性，可使多种蛋白底物磷酸化，在裂殖酵母周期调控中起关键性调节作用。,L.Hartwell,在芽殖酵母中发现的,cdc,28,基因是第二个被分离出的,cdc,基因，其表达产物也是一种相对分子量为,3410,3,的蛋白，被称为,p34,cdc28,，它也是一种蛋白激酶，在,G,2,/M,转换过程中起中心调节作用。,由此得出,p34,cdc2,与,p34,cdc28,是同源物。进一步研究发现：二者本身并不具有激酶活性，只有当其与有关蛋白结合后，其激酶活性才能够表现出来。例如：,p34,cdc2,必须与另一种蛋白,p56,cdc13,结合后才具有激酶活性。,很快,Maller,Nurse,证明：,MPF,中的,p32,可以被,p34,cdc2,特异抗体所识别，并且,p34,cdc2,多肽片断可以加速,MPF,活性，表明二者是同源物。,Hartwell,还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了,checkpoint,（细胞周期检验点）的概念，意指当,DNA,受到损伤时，细胞周期会停下来。,芽殖酵母及其细胞周期,裂殖酵母及其细胞周期,在研究酵母的同时，以,Tim Hunt,为代表的另一批科学家正在以海胆卵为材料，对细胞周期调控进行着深入研究。他们发现：有两种蛋白质的含量随细胞周期进程的变化而变化，一般在细胞间期内积累，在细胞分裂期内消失，在下一个周期中又重复这一消长现象。因此称这两种蛋白为细胞周期蛋白,(cyclin),。并很快被分离和克隆出来，证明其广泛存在于从酵母到人类等各种真核生物中，而且在功能上存在互补性。,Maller,Hunt,合作证明：,MPF,中的另一种成分是周期蛋白,B,。序列分析证明，周期蛋白,B,与酵母的,p56,cdc13,是同源物。,由此,MPF,的生化成分得到确定：,MPF=,p34,cdc2,+cyclinB,（催化亚单位）,（调节亚单位）,2001,年,10,月,8,日美国人,Leland,Hartwell,、英国人,Paul Nurse,、,Timothy,Hunt,因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖,周期蛋白：,自,1983,年首次发现周期蛋白后，许多科学家纷纷开展周期蛋白研究，短短,10,年就从各种生物中克隆分离了数十种周期蛋白，如酵母的,Cln1,、,Cln2,、,Cln3,、,Clb1-Clb6,，高等动物的周期蛋白,A,1-2,、,B,1-3,、,C,、,D,1-3,、,E,1-2,、,F,、,G,、,H,等等。,各种周期蛋白均含有,100,个左右的保守氨基酸序列，称为周期蛋白框，它可介导周期蛋白与,CDK,结合。,M,期周期蛋白,(A,2,B,1,),分子的,N,端含有破坏框。,G,1,期周期蛋白分子的,C,端含有一个,PEST,序列。,部分周期蛋白分子结构特征,图中除,Cln3,外，均为人的周期蛋白分子，所有这些分子均含有一个周期蛋白框。,细胞周期蛋白的,破坏框,与降解途径,G,1,周期蛋白也通过类似的途径降解，但其,N,端没有破坏框，,C,端有一段,PEST,序列与其降解有关。,部分哺乳动物和酵母细胞周期蛋白在细胞周期中的积累及其与,CDK,激酶活性的关系。,不同周期蛋白的表达时期不同，与不同的,CDK,结合，调节不同,CDK,激酶的活性。,谢 谢！,