第14章+细胞增殖调控与癌细胞
细胞周期调控与癌细胞增殖的联系
细胞周期调控与癌细胞增殖的联系细胞周期调控是维持正常细胞生长和分裂的关键机制之一。
准确无误的细胞周期调控是细胞代谢和生长的基础，也是细胞增殖的关键步骤。
然而，当某些异常事件发生，例如遗传突变或外部因素的侵袭，细胞周期调控可能失去平衡，导致癌细胞的不受控制的增殖。
本文将探讨细胞周期调控与癌细胞增殖之间的联系，并着重介绍几种常见的调控机制。
细胞周期分为四个主要阶段：G1阶段（细胞增长阶段）、S阶段（DNA 复制阶段）、G2阶段（前期）和M阶段（有丝分裂）。
这些阶段由多个调控因子和分子互相配合，确保细胞在合适的时间和环境下进行一系列的代谢和分裂过程。
一个重要的细胞周期调控机制是Rb蛋白（Retinoblastoma，遗传疾病）的功能。
在G1阶段，Rb蛋白与转录因子E2F结合，阻止细胞进入S阶段。
一旦细胞接受到外部刺激或内部信号，Rb蛋白被磷酸化并失去抑制E2F的作用，细胞便进入S阶段开始DNA的复制。
然而，在某些癌症中，Rb基因发生突变或功能缺陷，导致Rb蛋白无法正常发挥阻止细胞增殖的作用，进而使癌细胞无法受约束地增殖。
另一个重要的调控因子是p53蛋白。
p53蛋白作为一种转录因子，在细胞受到DNA损伤或其他压力时被激活。
一旦激活，p53蛋白能够抑制细胞周期的进展，通过调控相关基因的表达，如p21，从而启动细胞凋亡或修复受损的DNA。
然而，在许多癌症中，p53基因发生突变，导致p53蛋白功能失常。
这使得癌细胞能够逃避受损DNA的修复和凋亡信号，进而继续不受控制地增殖。
除了Rb蛋白和p53蛋白，细胞周期调控中还涉及一系列激活和抑制蛋白质的变化。
这些蛋白质包括细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）和其配体细胞周期蛋白（Cyclin）。
CDK与Cyclin结合形成复合物，通过相互作用和磷酸化调节细胞周期的进行。
当细胞准备进入下一个阶段时，特定的Cyclin将被合成并与CDK结合，促进细胞周期的进展。
然而，在某些癌症中，CDK或Cyclin的功能受到突变或异常表达的影响，导致细胞周期的失调和癌细胞的无限增殖。
细胞学作业第十四章 细胞增殖调与癌细胞
一、简述p34^cdc2/cyclin B蛋白激酶的发现过程。
Tim Hunt 为代表的科学家以海胆卵为材料，对细胞周期调控进行了深入研究。
JR.Evans 等人于1983年报道，在海胆卵细胞中含有两种特殊蛋白，它们的含量随周期过程变化而变化，一般在细胞间期内积累，在细胞分裂期内消失，在下一个周期有重复这一过程，因而它们将其命名为周期蛋白。
随后的研究证明：周期蛋白为诱导蛋白进入M期所必须。
各种生物之间的周期蛋白在功能上有着广泛的互补性。
将海胆cyclin B的mrna引入到非洲爪蟾卵非细胞系中，其翻译产物可诱导该非细胞体系进行多种细胞周期循环。
接下来的一系列实验提示周期蛋白可能参与MPF的功能调节。
二、举例说明CDK在细胞周期中是如何执行调节功能的？细胞周期调控包括正调控、负调控和信号反应。
CDK激酶是正调控因子，它是细胞沿周期运行的引擎蛋白。
以MPF为例阐述：MPF是一种使多种底物磷酸化的蛋白激酶，即CDK1激酶，由p34蛋白和周期蛋白B结合而成。
CDK1激酶活性首先依赖于周期蛋白B含量的积累。
周期蛋白B一般在G1期的晚期开始合成，通过S期，其含量不断增加，达到G2期，其含量达到最大值，CDK1激酶的活性随着周期蛋白B浓度变化而变化。
CDK1激酶的活化还受到激酶与磷酸酶的调节。
活化的CDK1激酶可使更多的CDK1激酶活化。
随着周期蛋白B 含量达到一定程度，CDK1激酶活性开始出现，到G2晚期阶段，CDK1激酶活性达到最大值并一直维持到M期的中期阶段。
活化的CDK1激酶促使分裂期细胞在分裂前期执行下列生化事件：（1）染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体；（2）细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始组装；（3）高尔基复合体、内质网等细胞器解体，形成小的膜泡。
在有丝分裂的后期，活化的后期促进因子APC主要介导两类蛋白降解：后期抑制因子和有死分裂周期蛋白。
前者维持姐妹染色单体粘连，抑制后期启动；后者的降解意味着CDK1激酶失去活性，有死分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。
细胞的增殖与癌症
细胞的增殖与癌症细胞是构成生物体的基本组成单位，它们通过增殖和分化来保持正常的生命活动。
然而，当细胞的增殖失去控制时，就会导致异常细胞的增加，最终形成肿瘤，这就是癌症的发生机制。
本文将探讨细胞的增殖过程以及与癌症的关系。
一、细胞的增殖过程细胞的增殖是生物体发育和修复组织的基础过程。
正常情况下，细胞增殖是严格受控的。
增殖过程主要包括以下几个重要步骤。
1.细胞周期细胞周期是指细胞从一个完整分裂到下一次分裂的整个过程。
它分为四个阶段：G1期、S期、G2期和M期（有的细胞还存在G0期）。
在细胞周期中，细胞完成对DNA的复制和准备分裂所需的其他细胞器和物质的合成。
2.有丝分裂和无丝分裂细胞的增殖可以通过有丝分裂和无丝分裂进行。
有丝分裂是指细胞按照一定的步骤进行核分裂和胞质分裂的过程，最终生成两个具有相同遗传信息的子细胞。
无丝分裂是指细胞直接通过核分裂和胞质分裂，形成两个细胞。
3.生长因子和信号通路细胞增殖过程中，生长因子和细胞外信号通过信号传导通路调控细胞的增殖。
生长因子可以刺激细胞进入细胞周期，促进DNA合成和细胞分裂。
二、癌症的发生机制癌症是细胞增殖失控的结果，它与细胞的增殖紊乱和遗传变异密切相关。
以下是癌症发生的几个重要机制。
1.基因突变癌症的发生往往涉及关键基因的突变。
突变可以使细胞失去正常的生长调控机制，导致细胞异常增殖。
癌症相关基因的突变可以分为激活突变和抑制突变，它们在细胞增殖调控中扮演重要角色。
2.肿瘤抑制基因和癌基因的失控活化肿瘤抑制基因和癌基因在细胞增殖调控中起着互补作用。
肿瘤抑制基因通过抑制细胞增殖来保持正常的生长状态，而癌基因则促进细胞的增殖。
当肿瘤抑制基因失去功能，或癌基因活化时，细胞的增殖将受到不受控制的刺激，从而导致癌症的发生。
3.血管新生肿瘤组织的生长和扩散需要大量的营养供给，这就需要血管的形成来满足其需求。
血管新生是一种抗癌疗法的重要靶点，通过抑制血管新生可以阻止肿瘤的营养供给和生长。
细胞增殖与癌症的关系
细胞增殖与癌症的关系细胞增殖是生命的基本特征之一，对于我们人体内的生长、发育、修复和代谢过程都有着极其重要的作用。
然而，当细胞增殖失控时，就会引发许多疾病，其中最危险的便是癌症。
1、癌症的起源在进一步探讨细胞增殖与癌症的关系前，先来了解一下什么是癌症。
癌症是因癌细胞在体内无限制地增殖和扩散而引起的一类恶性肿瘤。
癌细胞是指在遗传信息的控制下，由正常细胞向恶变方向发展而来的，它们与正常细胞相比，存在着许多明显的生物学和生化学特征。
癌细胞的起源主要有两种方式：一方面，癌细胞可以从本身已经存在的肿瘤细胞分化而来，这种情况被称为“同种型”或“同类癌”的癌症。
另一方面，癌细胞也可以从体内正常的细胞中突然发生变异而来，这种情况被称为“异种型”或“异类癌”的癌症。
这些变异细胞具有不正常的增殖与分化能力，它们不仅无法承担起正常细胞的功能，而且容易发生突变，引发癌症。
2、细胞增殖的本质细胞增殖是指生物体内新细胞和组织的形成过程，这个过程由两个相互联系的基本过程组成：细胞分裂和细胞增长。
细胞分裂是指一种生物活动，由一个细胞分裂为两个或更多与母亲细胞具有相同信息的女儿细胞，是细胞增殖过程的基础。
细胞分裂有两种方式：有丝分裂和无丝分裂。
细胞增长是指细胞体积和质量的增加，是细胞增殖的过程中不可缺少的环节，与细胞分裂相互关联，使细胞完成新的代谢和生理功能。
细胞增殖的本质是一项精细的过程，在这个过程中需要参与大量的蛋白质、酶、信号和其他物质的调控，如果这些调控机制出现问题，便可能引发癌症。
3、癌症的发生机制细胞增殖的失控是导致癌症发生的重要原因。
在癌症发生的过程中，常常会有以下问题：（1）基因突变癌症的病因通常是由于基因的突变所引起的，而这些基因突变可以发生在任何阶段，可能是由环境因素的影响（如辐射、化学物质等）或者遗传基因缺陷所引起的。
基因突变可以改变一个细胞的性质，让它变成恶性肿瘤。
（2）细胞增殖信号通路的失调正常的细胞生长和分化需要在细胞增殖信号通路的调控下进行，然而，在癌症中，这些信号通路往往出现了失调，导致细胞无法正确地分化和模拟，最终使得癌细胞毫无限制地增殖。
第十四章细胞增殖调控详解
• 不同的Cyclin-CDK复合体表现不同的CDK 活性：不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时
相不同，并通过不同的周期蛋白框与不同的 CDK结合，组成不同的cyclin-CDK复合体，表 现出不同的CDK活性。
周期蛋白含量随细胞周期的变化
部分周期蛋白分子结构特征（图14-4）
Hale Waihona Puke 细胞周期蛋白的降解盒与降解途径
部分哺乳动物（A）和酵母细胞（B牙殖和C裂殖）周期 蛋白在细胞周期中的积累及其与CDK活性的关系（图14-5）
四、CDK和CDK抑制因子
• 周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase, CDK）：由周期蛋白结合并活化的调控 细胞周期进程的蛋白激酶。 CDK通过磷酸化其 底物而对细胞周期进行调控。 • CDK有多种：在人体中发现并命名的CDK包括 CDK1（Cdc2）~CDK13。不同的CDK在细胞 周期中起调节作用的时期不同。 • 某些CDK与cyclin的配对关系及执行的功能的时 期：见表14-1。 • CDK激酶结构域：各种CDK的CDK激酶结构域 保守程度有所不同，但其中有一小段序列则相当 保守，即PSTAIRE序列，与周期蛋白结合有关。
• 成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子的存 在：两位科学家分离出第Ⅳ期等待成熟的非洲 爪蟾卵母细胞，并用孕酮进行体外刺激，诱导 卵母细胞成熟，然后进行细胞质移植实验，他 们发现，在成熟的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，即成熟促进因 子（MPF）；后来还证明，在成熟卵细胞中， MPF已经存在，只需通过翻译后修饰即可转化 为活性状态的MPF。 • 1998年分离获得了MPF：1998年，科学家们 以非洲爪蟾卵为材料，分离获得了微克级的纯 化MPF，并证明其主要含有p32和p45两种蛋 白，并且是一种蛋白激酶。
第14章 癌细胞
氧自由基（反应性氧中间物ROI ;
或反应 性氧离子 ROS)
化学致癌物
How is tumor developed?
大多数癌衍生于单个的畸变细胞 （abnormal cell）
Cancers result from somatic mutations and involve several rounds of mutations
●病毒癌基因
◆原癌基因（proto-oncogene）
癌基因与抑癌基因
癌基因(oncogene), 是控制细胞生长和分裂的正常基因的突
变形式，能引起细胞癌变。这种突变通常是使之处于持续活 化状态，因而促进细胞增殖。如：src, ras, smads, myc 等。 其中包括： 生长因子 生长因子受体 信号通路介导因子 转录因子 细胞周期调控蛋白 抑癌基因(tumor-suppressor gene), 是指如果丧失功能， 则导致细胞增殖失控而癌变的基因。通常是正常细胞增殖中 的负调节因子，在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作 用。如果失活，细胞周期会失去控制。如p53, Rb 等。
不受控制的干细胞增殖可能引发癌
How is tumor developed?
Metastasis is the key factor of dangerous cancer
第三节 参与肿瘤形成的基因
肿瘤抑制基因、癌基因与原癌基因
◆肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene) ◆癌基因(oncogene) ●细胞癌基因
• 目前已发现 1700 多种不 同的突变种类：
突变集中于4－9外显子
CpG区域经常发生突变, 以GC－TA最多
第四节 肿瘤的遗传和表观遗传的改变
细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系
细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系概述一个成年人由数万亿个细胞组成，这些细胞不断增殖、更新，以维持身体正常功能。
细胞增殖一定程度上受调控，过度的细胞增殖可能导致癌症。
了解细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系，对癌症的预防、诊断和治疗都有重要意义。
细胞增殖的调控机制细胞增殖可以分为两个阶段：有丝分裂和无丝分裂。
在有丝分裂中，细胞核分裂成两个细胞核。
在无丝分裂过程中，细胞核不会分裂，但是细胞质会增加，从而导致细胞的数量增加。
细胞增殖的调控是一个非常复杂的过程，包括许多分子、信号通路和细胞周期调控蛋白。
细胞周期调控蛋白具有非常重要的调控作用，它们能够促进或抑制细胞增殖，从而参与细胞周期的调节。
其中最为关键的分子是细胞周期蛋白和其配体细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）。
在细胞周期不同的阶段，CDK与不同的配体结合，从而促进或抑制细胞增殖。
此外，细胞周期调控蛋白还包括细胞周期抑制蛋白（CDKIs），它们通过抑制CDK的活性从而调节细胞增殖。
除了细胞周期调控蛋白，许多信号通路也能对细胞增殖进行调控。
比如，胞内信号分子WNT/β-catenin通路是一个重要的调控途径，通过激活β-catenin来促进细胞增殖，抑制蛋白素激活剂蛋白激酶（PKA）信号路径可抑制细胞增殖。
与癌症的关系癌症是指由于基因突变或遗传变异等原因导致细胞增殖过度、失控的一类疾病。
在正常情况下，细胞增殖是受调控的，但某些基因的突变，或者其他调控机制的失常，可能导致细胞无法停止增殖。
这些细胞不断分裂，形成肿瘤。
这些由于基因突变或遗传变异导致的异常细胞增殖和分化，可以是肿瘤的早期阶段。
正常细胞的增殖通常是有限和受到紧密的控制，但是在癌细胞中，细胞增殖的调控机制被破坏，使癌细胞能够无限制地增殖和扩散，形成恶性肿瘤。
癌症研究者已经发现，许多与细胞周期调控相关的基因在肿瘤中被突变或失活。
这些基因包括肿瘤抑制基因和肿瘤促进基因，它们可以通过不同的方式影响细胞周期的进程。
胚胎发育中的细胞分化
早期胚胎发育中的细胞分化
ectodermin
VegT Xwnt8 Xnr （TGF-β家族） BMP4（TGF-β家族） β-catenin（Wnt）
爪蟾原肠胚形成中的信号分子
Alberts et al, Molecular Biology of the Cell, 4th
胚胎发育的过程，就是一个精密调控的细胞分裂、迁移、分化和凋 亡的过程，而分化是发育的核心。虽然细胞分化不是胚胎发育所特有的， 单细胞生物也会产生细胞分化，但是最重要、最吸引人的细胞分化无疑 存在于后生动物的胚胎发育过程中。
随着发育生物学和干细胞研究的深入，人们越来越认识到 各不相同的细胞分化过程，其实还是有许多的共同特征：
影响细胞分化的因素
受精卵细胞质的不均一性
胞外信号分子及其浓度
细胞自身的“记忆”与决定
受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响
胞外信号分子对细胞分化的影响——胚胎诱导
诱 导：胚胎发育中，一部分细胞对其邻近的另一部分细胞产生影 响，并决定其分化方向的作用，称为胚胎诱导。
基因印记
PGCs进入生殖嵴后的细胞分裂
小 鼠 的 PGCs 在 10.5dpc 进 入 生 殖 嵴 ， 而后其细胞周期在雌雄之间出现很大差 异 。 在 卵 巢 原 基 中 ， PGCs 继 续 进 行 有 丝分裂，并且在13.5dpc进入减数分裂I （ 此 时 PGCs 实 际 上 已 经 分 化 为 初 级 卵 母细胞），经历细、偶和粗线期，进入 双线期。胚胎出生后，初级卵母细胞进 入终变期，直到性成熟后，才依次完成 减数分裂I，进入减数分裂II，并停留在 中期。这时卵子从卵巢排出，受精后减 数分裂II完成，排出极体，成为受精卵。
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六、细胞周期运转调控
1. G2/M期转化与CDK1激酶的关键性调控作用 2. M期周期蛋白与分裂中期向后期转化 3. G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性Cdk激酶 4. S/G2期转化与DNA复制检验点
34
1. G2/M期转化与CDK1激酶的关键性调控作用
• CDK1激酶即MPF，由p34cdc2蛋白和周期 蛋白B结合而成。p34cdc2蛋白在细胞周期中 的含量相对稳定，而周期蛋白B一般在G1 期的晚期开始合成，S期含量不断增加， 到G2期含量达到最大。因此，CDK1激酶 活性在G2期晚期达到最大并一直维持到M 期的中期阶段。
Cyclin B-Cdk1 (Cdc2)
G1 Substrates
S Substrates
G2/M Substrates
Growth and Morphogenesis
DNA Replication
Mitosis 26
五、Cdk激酶抑制因子
• 哺乳动物Cdk抑制因子 (Cdk inhibibitors, CKIs) ，包括Cip/Kip家族和INK4家族。
13
14
三、细胞周期蛋白(cyclin)
1983年Evans等报道在海胆卵细胞中存在一种特 殊蛋白质，这种蛋白含量随细胞周期进程变化 而变化，将这种蛋白称为周期蛋白(cyclin)。
已从多种生物体发现细胞周期蛋白，如酵母的 Cln1、Cln2、Cln3、Clb1~Clb6，高等动物的周 期蛋白A1、A2、B1、B2、B3、C、D1、D2、 D3、E1、E2、F、G、H、L1蛋白在细胞周期 调控中的作用
在DNA出现损伤时，P53 作为转录激活因子诱导 P21基因的表达，P21蛋白 能够同CDK-周期蛋白复合 物结合并将细胞阻止在G1 期或G2期。同时，P21蛋 白与增殖细胞核抗原
(proliferatin cell nuclear antigen, PCNA)，一种 DNA聚合酶亚基的相互 作用抑制DNA的复制。
8
注射实验表明：孕酮诱导卵母细胞成熟；成熟卵细胞质中，
含有卵母细胞成熟的因子，称为促成熟因子(MPF)。
9
早期胚胎细胞周期过程中MPF 和周期蛋白水平变化示意图
10
二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系
在酵母上的温度敏感突变株上分离到与细 胞分裂和细胞周期调控有关的基因，被称 为cdc (cell division cycle) 基因。
不同的细胞时期表达不同的细胞周期蛋白，依 据表达时间可分为：G1期周期蛋白，如C、D、 E、Cln1、Cln2、Cln3等；M期周期蛋白，如A、 B、Clb1、Clb2等。
15
各周期蛋白含有一段保守的氨基酸序列——周 期蛋白框，该结构域中约含有100个氨基酸残 基。周期蛋白框介导周期蛋白与Cdk激酶结构 域(CDK kinase domain)的结合 。
第十四章 细胞增殖调控与癌细胞
1
第一节 细胞周期的调控
2001年诺贝尔生理学或医学奖授 予了从事细胞周期调控研究方面的3位 科学家。
2
美国科学家利兰·哈特韦尔(Hartwell) 英国科学家蒂莫西·亨特(Hunt) 英国科学家保罗·纳斯(Nurse)
3
2001年诺贝尔生理学或医学奖
◆哈特韦尔(Hartwell)(美)发现了大量控制细胞周期 的基因，其中一种被称为“Start”的基因对控制各 个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。
31
• INK4家族中的p16INK4a是一个负调控因子， p16主要与Cdk4/Cdk6激酶结合形成一个不 具激酶活性的二聚体，抑制它们对pRb的 磷酸化，从而使与pRb结合的转录因子E2F 不能释放，导致细胞停滞在G1期；p16对细 胞周期的调控点在G1期R点附近，它与周 期蛋白D竞争结合Cdk4/6并抑制Cdk4/6激 酶活性，表现出生长负调作用。
周期蛋白A、B在N端具有9个氨基酸残基组成的 特殊的序列，RXXLGIXN（X代表可变氨基酸）， 该序列称为破坏框(destruction box)，其他周期蛋 白在C端具有PEST (Pro-Glu-Ser-Thr) 序列。破 坏框和PEST序列与周期蛋白的降解有关。
16
部分周期蛋白分子结构特征
CDK激酶分子含有一段类似的CDK激酶结 构域，该结构域中有一小段保守序列，即 PSTAIRE ( Pro-Ser-Thr-Ala-Ile-Arg-Glu)。
22
CDK激酶同源性比较
23
不同的周期蛋 白与不同的 CDK激酶结合， 构成不同的 Cyclin-Cdk复 合物；不同的 Cyclin-Cdk在 不同的时相表 现活性，影响 不同的下游事 件。
40
(Mik1)
（CAK） CDK1-Activiting Kinase
(Wee1) (CAK)
Pre-MPF
CDK1激酶活性调节示意图
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2. M期周期蛋白与分裂中期向后期转化
细胞周期运转到分裂中期后，M期周期蛋 白A和B通过泛素化途径迅速降解，CDK1 激酶活性丧失，上述被CDK1激酶磷酸化 的蛋白质去磷酸化，细胞周期便从中期向 后期转化。
enzyme, E2)
▶泛素蛋白连接酶(ubiquitin ligase, E3)
43
周期蛋白的破坏框介导周期蛋白的降解
44
由泛素和蛋白酶体所介导的蛋白质降解
E1：泛素活化酶；E2：泛素结合酶；E3：泛素连接酶
45
后期促进因子 (APC)调节M期周期蛋白泛素 化途径的降解，此外，还调节其他一些与细 胞周期有关的非周期蛋白类蛋白质的降解， 在分裂中期向后期的转化中发挥作用。
cdc2基因是裂殖酵母细胞周期调控的基因之 一。cdc2基因突变导致细胞停留在G2/M交 界处，其产物为分子质量34kD的蛋白质， 被称为p34cdc2。该蛋白具有蛋白激酶活性， 可以使多种蛋白底物磷酸化，因而又被称 为p34cdc2激酶。
11
芽殖酵母的cdc28基因功能类似裂殖酵母的 cdc2，编码产物p34cdc28也具有蛋白激酶活 性，在G2/M转换过程中起中心调节作用。
6
一、 MPF的发现及其作用
细胞融合与PCC Masui等爪蟾卵成熟实验 海胆等胚胎早期发育的研究发现一种周期蛋
白的合成与细胞进入M期及MPF活性密切相 关。该周期蛋白在间期合成，G2/M达到高峰， M期后突然下降，下一轮间期又重新合成。
7
人M期细胞与袋鼠G1、S、G2期细胞融合诱导早熟染色 体凝集 (PCC)，提示M期细胞存在诱导PCC的因子。
◆亨特(Hunt)(英)发现了调节细胞周期的一种关键物 质Cdk (细胞周期蛋白依赖性激酶)，Cdk是通过对 其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周期的。
◆纳斯(Nurse)(英)发现了调节Cdk功能的物质Cyclin (细胞周期蛋白)。
4
5
一、MPF的发现及其作用 二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系 三、细胞周期蛋白 四、CDK激酶 五、CDK激酶抑制因子 六、细胞周期运转调控 七、细胞周期检验点对细胞周期的调控
• Cip/Kip家族包括p21cip1/WAF1、p27kip1和 p57kip2等，INK4家族包括p16INK4a、 p15INK4c、p18INK4c、p19INK4d等。其作用 是抑制Cyclin-Cdk复合物的装配或活性， 而将细胞阻止在不同的检验点。
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p21是一种广泛的Cdk抑制因子，是p53蛋白 在细胞周期DNA损伤检验点发挥作用的中 介者。p21主要对G1期CDK起抑制作用。 如S期前DNA受损时，导致p53水平升高， 刺激p21蛋白表达，细胞停留在G1期检验点， 让细胞修复DNA或凋亡。p21蛋白也可通过 与增殖细胞核抗原 (proliferating cell nuclear antigen, PCNA) 结合抑制PCNA参 与的DNA聚合酶的活性，从而阻抑DNA的 复制过程。
G1期周期蛋白Cig2在M期的后期开始表达，到达G1期 后期的“起始点”前含量达到最大，然后逐渐降低。
21
四、CDK激酶
以周期蛋白为调节亚单位，且具有蛋白激 酶活性的一类蛋白质，称为周期蛋白依赖 性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)， 简称CDK激酶。
已发现的CDK激酶包括Cdc2(CDK1)、 CDK2~CDK12等。
APC的活性受到多种因素的综合调节。APC 可以被活化的M期CDK所激活，且多种 APC作用底物被M期CDK磷酸化；而活化 的APC则可以被蛋白磷酸水解酶作用而失活。
M期周期蛋白A和B的降解是通过泛素化 途径(ubiquitination pathway)来实现的。
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周期蛋白的降解主要是在破坏框或PEST 介导下，通过泛素－蛋白水解酶复合物 水解系统来实现。该过程需要： ▶泛素蛋白活化酶(ubiquitin-activating
enzyme, E1)
▶泛素蛋白结合酶(ubiquitin-conjugating
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Cyclin B在MPF活性调节过程中的作用
36
• CDK1激酶使许多与细胞分裂有关的蛋白 磷酸化，作用位点为靶蛋白的丝氨酸或苏 氨酸残基。如：使组蛋白H1磷酸化促进染 色质凝集；核纤层蛋白磷酸化使核纤层解 聚；核仁蛋白磷酸化促使核仁解体；p60csrc蛋白磷酸化促使细胞骨架重排。这些变 化促使细胞由G2期向M期转化。
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哺乳动物细胞周期中的Cyclin－CDK 激酶复合物
25
芽殖酵母
Cyclin-Cdk复合物的多样性
G1 Cyclin-Cdk
S Cyclin-Cdk
G2/M Cyclin-Cdk
Cln1,2,3-Cdc28 Clb5,(3,4)-Cdc28 Clb1,2(3,4)-Cdc28
高等真核生物
Cyclin D1,2,3-Cdk4/6 Cyclin A-Cdk2 Cyclin E1,2-Cdk2 Cyclin C-Cdk8