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第十四章细胞增殖调控与癌细胞
细胞增殖是通过严格调控的细胞周期来实现的,在细胞周期的不同阶段有一系列检查点对该过程进行严密监控。不然,不受约束而生成的细胞将被机体免疫系统所清除,或者癌变,转化为癌细胞。癌细胞不仅表现出增殖失控,同时还具有侵润和转移的特征,最终导致个体的死亡。
第一节细胞增殖调控
第二节癌细胞
第一节细胞增殖调控
一、MPF的发现及其作用
二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系
三、周期蛋白
四、CDK和CDK抑制因子
五、细胞周期运转调控
六、其他因素在细胞周期调控中的作用
一、MPF的发现及其作用
MPF(maturation- /mitosis- / M-phase-promoting factor):即(卵细胞)成熟促进因子,或细胞有丝分裂促进因子,也称M期促进因子,在细胞周期调控中起重要作用。
PCC(premature chromosome condensation):即早熟染色体凝缩,主要是指与M期细胞融合的间期细胞(G1、S和G2)发生的形态各异的染色体凝缩。为细单线状(因DNA未复制),为粉末状(因DNA由多个部位开始复制),为双线染色体状(说明DNA复制已完成),这样的形态变化可能与DNA复制状态有关。
M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子:,暗示在M期细胞中可能存在一种诱导染色体凝缩的因子,称为细胞有丝分裂促进因子(MPF)。
M期细胞与G1(A)、S(B)和G2(C)期细胞融合诱导早熟染色体凝缩(PCC)(图14-1)
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。
非洲爪蟾卵细胞成熟过程(Ⅰ~Ⅵ)、受精和第一次卵裂示意图(图14-2)
成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子( MPF )的存在(图14-3)
二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系
(已知)非洲爪蟾卵:MPF = p32 + p45;MPF是激酶
裂殖酵母:cdc2(基因)→ p34cdc2(蛋白) p34cdc2激酶→调控G2/M转换;p34cdc2 + p56cdc13。cdc即细胞分裂周期之缩写。
芽殖酵母:cdc28(基因)→ p34cdc28(蛋白) p34cdc28激酶→调控G1/S和G2/M转换;p34cdc28 ≈p34cdc2(同源物)。
p34cdc2 ≈ p32(同源物)。
海胆卵:含量随细胞周期进程变化而变化的蛋白质即周期蛋白(cyclin),cyclinB是MPF的另一种主要成分;cyclinB ≈p56cdc13(同源物)。
结论:MPF = 催化亚基单位(CDK)+ 调节亚单位(Cyclin)。CDK为周期蛋白(cyclin)依赖性蛋白激酶
三、周期蛋白
周期蛋白(cyclin):指含量随细胞周期进程变化而周期性变化的蛋白质,一般在细胞间期内积累,在细胞分裂期内消失,在下一个细胞周期中又重复这一消长现象。
周期蛋白有多种:酵母中的周期蛋白有Cln1~3、Clb1~6;哺乳动物细胞中的周期蛋白A1~2、B1~3、C、D1~3、E1~2、F、G、H、L1~2、T1~2等。
周期蛋白框(cyclin box):指所有周期蛋白中都存在的约由100个残基组成的相当保守的氨基酸序列,其功能是介导周期蛋白与CDK结合。
破坏框/降解盒(destruction box):指M期周期蛋白近N端含有的一段由9个氨基酸残基组成的特殊序列(RXXLGXIGX),其功能是参与泛素依赖性的cyclinA和B的降解。在破坏框之后有一段约40个氨基酸残基组成的Lys(K)富集区。
PEST序列:指G1期周期蛋白的C端含有的一段特殊的PEST氨基酸序列,其功能可能与G1期周期蛋白的更新(降解)有关。
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