第3章细胞周期调控系统.ppt

抑制性位点的去磷酸化由Cdc25磷酸酶家族执行，Cdc25家族在脊椎动物中有三个成员（Cdc25A、Cdc25B、Cdc25C）。 例一：G2/M Cdk1开关样的激活 当前第31页\共有74页\编于星期五\20点 两种酶都受到它们有丝分裂底物M期cyclin-Cdk复合物的调节：由M-Cdk导致的磷酸化抑制Wee1而激活Cdc25。因此，在有丝分裂开始阶段，M-Cdk激活了它自身的激活因子，抑制了自身的抑制因子，形成了正反馈环来产生开关样的Cdk激活。 当前第32页\共有74页\编于星期五\20点 尽管CKI的蛋白氨基酸序列的相似性很小，它们却拥有一些共同的重要功能特性。 第一，CKI主要是S-和M-Cdk复合物的重要抑制因子，在细胞中高水平表达以确保在G1期中不存在任何S-或M-Cdk活性。 第二，CKI不能抑制G1/S-Cdks，因此，它们不能阻断这些激酶在起始检查点的激活。 最后，这些抑制因子最后要被Cdks磷酸化后降解。在G1期的晚期，上升的G1/S-Cdk活性能降解这些抑制因子——以允许S-Cdk在S期开始阶段被激活。 三、 CKI对G1期Cdk活性的抑制 当前第33页\共有74页\编于星期五\20点 动物细胞的CKIs可分类为两大结构家族，对Cdk的抑制的机制不同。 Cip/Kip家族成员：包括Dacapo和p27，结合周期蛋白和Cdk复合物。他们的基本功能是通过抑制G1/S-和S-Cdks来阻断细胞周期进程，但他们也能通过激活G1-Cdks来促进细胞周期的进入， INK4家族成员：是绝对的抑制因子，它们能特异性地针对Cdk4和Cdk6的单体，通过减少细胞周期蛋白的结合亲和力来起作用。 三、CKI对G1期Cdk活性的抑制 当前第34页\共有74页\编于星期五\20点 Cip/Kip蛋白与周期蛋白-Cdk复合物的两个亚单位都结合 p27的细胞周期蛋白结合部分与周期蛋白 A的疏水斑作用。 p27的Cdk结合区域与激酶亚单位广泛地相互作用。 这些相互作用完全扭曲和部分拆散了在激酶活性位点上方的氨基端突出结构，也直接阻碍了ATP的结合位点，完全破坏了酶的催化功能。 三、CKI对G1期Cdk活性的抑制 当前第35页\共有74页\编于星期五\20点 Cip/Kip蛋白还有助于激活G1激酶Cdk4和Cdk6 周期蛋白D和Cdk4或Cdk6在没有其他蛋白的情况下结合并不紧密。Cip/Kip蛋白能通过与这两个亚单位作用而增强它们之间的结合。 三、CKI对G1期Cdk活性的抑制 当前第36页\共有74页\编于星期五\20点 INK4家族仅仅只是Cdk4和6的抑制因子，优先结合于Cdk单体 这些抑制因子能在细胞周期蛋白结合位点的相反一侧结合Cdk的两个突出，破坏了ATP的结合与定向。 INK4蛋白也将激酶上部的突出扭曲，使之不适合与细胞周期蛋白的结合 三、CKI对G1期Cdk活性的抑制 当前第37页\共有74页\编于星期五\20点 远祖真核细胞的细胞周期可能只由一个cyclin-Cdk振荡器操纵，但现代的真核生物拥有多个不同的cyclin-Cdk复合物，它们以固定的顺序被激活和失活。这种顺序的形成取决于不同cyclin的基因转录在不同细胞周期阶段顺序激活。 芽殖酵母大约800个基因或裂殖酵母蛋白编码基因的约15%，在细胞周期中显示出明显的表达变化 四、cyclin的水平震荡由基因表达调控 当前第38页\共有74页\编于星期五\20点 在G1期的晚期通过起始点时表达，约300个成员。包括G1/S细胞周期蛋白、S期细胞周期蛋白，以及编码染色体复制和其他S期事件所必需酶的基因。 G2/M期转换和有丝分裂时表达，约120种，包括了编码M期细胞周期蛋白的基因。 有丝分裂后半段和G1期表达，大约含110种基因，包括编码Cdk抑制因子的基因。 四、cyclin的水平震荡由基因表达调控 当前第39页\共有74页\编于星期五\20点 G1是细胞周期中承前启后的重要时期，一方面细胞要清除上一个周期的各类调节因子的残存，为下一次DNA复制做好准备； 另一方面，为了维持细胞体积的恒定，细胞生长的调节机制必须让细胞在这个时期大量合成细胞内容物，争取在下次分裂前细胞的体积能够加倍。 当增大细胞的体积到一定的阈值时，就传递某种信号给细胞周期调控系统，不可逆地启动下一个新细胞周期的进程。 例2：G1期Cdk的活性调控方式 当前第40页\共有74页\编于星期五\20点 G1期Cdk活性的抑制机制。 增加细胞周期蛋白的降解 Cdk抑制蛋白对Cdk活性的抑制作用 减少细胞周期蛋白基因表达 例2：G1期Cdk的活性调控方式 当前第41页\共有74页\编于星期五\20点 动物细胞Start检验点之前，G1/S基因的表达被抑制型E2F的结合而抑制。所以Start检验点