细胞周期调控蛋白MPF的研究.ppt

以P.Nurse为代表的另一批酵母生物学家研究不同温度下培养的裂殖酵母细胞，也分离出数十种温度敏感的突变体。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。这些与细胞分裂和周期调控有关的基因被称为cdc(cell division cycle)基因，根据被发现的先后顺序被命名。 J.Maller和P.Nurse实验室立即合作，很快证明爪蟾卵中的p32与p34cdc2是同原物。与此同时，T.Hunt实验室等以海胆卵为材料研究细胞周期调控，发现一类与细胞分裂有关的蛋白，称为周期蛋(cyclin)。 然后J.Maller和T.Hunt实验室合作，发现周期蛋白B，证明与p45和p56cdc13为同原物。 Cyclin dependent kinases as targets for cancer therapy 在哺乳动物细胞中，Gl期周期蛋白主要包括周期蛋白D、E，或许还有A。与G1期周期蛋白结合的CDK激酶主要包括CDK2、CDK4和CDK6等。周期蛋白D主要与CDK4和CDK6结合并调节后者的活性，而周期蛋白E则与CDK2结合。周期蛋白A常常被划分为M期周期蛋白，但周期蛋白A也可以与CDK2结合而使后者表现激酶活性，提示周期蛋白A可能参与调控G1/S期转化过程。 CDK1激酶催化不同的底物（主要是磷酸化丝氨酸和苏氨酸），参与细胞的多种功能。 细胞中CDK激酶的活性受到多种因素的调控 M-Cdk激酶的活性 分裂期周期蛋白N端有一段序列与其降解有关，称降解盒(destruction box)。当MPF活性达到最高时，通过泛素连接酶催化泛素与cyclin结合，cyclin随之被26S蛋白酶体水解。G1周期蛋白也通过类似的途径降解，但其N端没有降解盒，C端有一段PEST序列与其降解有关。 泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞，故名泛素。共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。 （二）M期周期蛋白与分裂中期向后期转化 泛素化途径——泛素-蛋白水解酶复合物水解系统(ubiquitin-proteasome proteolytic system,UPPS),该系统在细胞周期前进调控中起重要作用。 泛素：是一个约76个氨基酸的高度保守蛋白；蛋白水解酶复合物是细胞质中的蛋白质复合物，由众多亚基组成，大小约26S，内含多种蛋白酶，负责降解连接有泛素的蛋白质。 泛素化降解途径：ATP供能，泛素C 端与非特异性的泛素活化酶E1半胱氨酸残基共价结合，形成E1泛素复合体→ → E1泛素复合体再将泛素转移给另一个泛素结合酶E2→ → E2直接或通过泛素-蛋白连接酶E3将泛素转移至目标蛋白的赖氨酸残基上。 在此过程中进行多聚泛素化作用（当第一泛素分子在E3酶的催化下连接到靶蛋白上以后，另外一些泛素分子相继与前一个泛素分子的赖氨酸残基相连，逐渐形成一条多聚泛素链），才能被蛋白水解酶复合物识别和水解。 多聚泛素也解聚为单个泛素分子，重新被利用。M期周期蛋白在泛素化途径裂解过程中，其分子中的破坏框起着重要的调节作用。用基因突变的方法去除破坏框，所得到的突变分子将不能被泛素化途径所降解，因而可以较长时间保持活性。 细胞周期蛋白的降解盒与降解途径 M期周期蛋白通过泛素-水解酶复合物的降解作用需E1、E2酶的参与，此外还需要一个在功能上类似E3的复合物，它在M期后期被激活，该复合物被命名为Cyclosome或称为后期促进因子(anaphase-promoting complex,APC)，它是一个蛋白质复合物，其作用是使已负荷E2的泛素和含有D-box的底物结合，并经蛋白酶体（proteasome）水解。 APC除了调节M期周期蛋白泛素降解外，还调节其他一些与细胞周期调控有关的非周期蛋白类蛋白质的降解，如Cut2和Pds1等中期向后期转化过程中的负性调控因子。 了解APC活性变化是认识细胞周期由分裂中期向分裂后期转化的关键问题之一。APC活性也受到多种因素的综合调节。首先，已知APC各个成分在分裂间期中表达，但只有到达M期后才表现出活性，提示M期CDK激酶活性可能对APC的活性起着调节作用。其次发现，Cdc20为APC有效的正调控因子。 Cdc20的活性受Mad2蛋白的调节。 APC活性亦受到纺锤体装配检验点的调控 。纺锤体装配不完全，或所有动粒不能被微管全部捕捉，APC就不能被激活。 在纺锤体装配过程中，Mad2蛋白起着重要作用。纺锤体装配不完全，动粒不能被动粒微管捕捉，Mad2