第十一章细胞增殖、凋亡与肿瘤所以原癌基因、癌基因、抑癌基因是与细胞周期调控有关的基因。（二）细胞周期检验点什么是细胞周期检验点？细胞要分裂，最起码的必须正确复制DNA和达到一定的体积。在获得足够物质积累支持细胞分裂之前，细胞不可能进行分裂。细胞周期的精确有序运行依赖于克服一系列预设的称为检验点的严格监控机制。细胞周期检验点（checkpoints）是细胞周期运行中预设的一些特殊监控节点，旨在对重要事件及故障进行检测。只有重要事件完成或故障修复，才允许细胞周期进一步前行以确保细胞染色体数目的完整性及细胞周期正常运转。例如当DNA发生损伤、DNA复制不完全或纺锤体形成不正常时，相应细胞周期检人验点启动调控机制阻断细胞周期运行直到故障修复。主要检验点如下：1.G,/S检验点是最重要的控制点，决定细胞是否继续进行分裂。在酵母中称start点，在哺乳动物中又可以称为R点（restrictionpoint），控制细胞由静止状态的G，期进入DNA合成的S期。待检验的事件包括：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？2.S期检验点，是决定DNA是否进行复制的控制点。主要对DNA复制速度进行调控，使DNA复制速度不至于过快，从而减少复制错误的发生率，维护基因组稳定性。待检验事件主要是检测DNA是否损伤？一且有损伤则阻止S期的启动。3.G/M检验点是决定细胞一分为二的控制点。防止受损的DNA和未完成复制的DNA进入有丝分裂。相关的检验事件包括：DNA复制是否正确完成？细胞体积是否足够大？4.M期的纺锤体组装检验点检测染色单体是否正确连接到纺锤体上。任何一个染色单体着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会引起细胞周期中断，以免染色体不对等?分布到子细胞。5.M期的染色体分离检验点检测染色单体是否正确分离。染色单体没有正确分离也会引起细胞周期中断，以免染色体不对等分布到子细胞。图11-5展示了上述检验点其中的三个。（三）细胞周期的调控综上所述，对于细胞周期的调控，主要是通过细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子在细胞周期中不同的检验点上所发挥的作用而实现的。前两者结合形成复合物，引发和促进细胞周期进程，称为细胞周期引擎；后者通过抑制相应的细胞周期蛋白依赖性激酶或细胞周期蛋白－细胞周期蛋白依赖性激G2转换中期向后期转换启动进入分裂后期及随后胞质分裂酶复合物的活性，以阻止细胞周期进程，进入有丝分裂L称为细胞周期制动。引擎和制动在细胞周M期各检验点上的相互作用实现了对细胞周期的调控。控制器1.细胞周期各时相Cdk的必要作用G（1）G期Cdk4作用：Cdk4（在某些细胞类型如T细胞是Cdk6）cyclinD与Cdk4结合，Cdk4磷酸化抑制蛋白Rb，进人分裂周期向S期运行Rb与转录因子E2F解离，游离的转录因Start点转换子E2F促进G,/S期必需的cyclinE基因、图11-5细胞周期中三个检验点的设置214医学细胞--正文.indd-2142018-5-18 17:31:59
www.hep.com.cn 214 第十一章 细胞增殖、凋亡与肿瘤 所以原癌基因、癌基因、抑癌基因是与细胞周期调控有关的基因。 （二）细胞周期检验点 细胞要分裂，最起码的必须正确复制 DNA 和达到一定的体积。在获得足够物质积 累支持细胞分裂之前，细胞不可能进行分裂。细胞周期的精确有序运行依赖于克服一系 列预设的称为检验点的严格监控机制。细胞周期检验点（check points）是细胞周期运行 中预设的一些特殊监控节点，旨在对重要事件及故障进行检测。只有重要事件完成或故 障修复，才允许细胞周期进一步前行以确保细胞染色体数目的完整性及细胞周期正常运 转。例如当 DNA 发生损伤、DNA 复制不完全或纺锤体形成不正常时，相应细胞周期检 验点启动调控机制阻断细胞周期运行直到故障修复。主要检验点如下： 1. G1/S 检验点 是最重要的控制点，决定细胞是否继续进行分裂。在酵母中称 start 点，在哺乳动物中又可以称为 R 点（restriction point），控制细胞由静止状态的 G1 期 进入 DNA 合成的 S 期。待检验的事件包括：DNA 是否损伤？细胞外环境是否适宜？细 胞体积是否足够大？ 2. S 期检验点 是决定 DNA 是否进行复制的控制点。主要对 DNA 复制速度进行 调控，使 DNA 复制速度不至于过快，从而减少复制错误的发生率，维护基因组稳定性。 待检验事件主要是检测 DNA 是否损伤？一旦有损伤则阻止 S 期的启动。 3. G2/M 检验点 是决定细胞一分为二的控制点。防止受损的 DNA 和未完成复制的 DNA 进入有丝分裂。相关的检验事件包括：DNA 复制是否正确完成？细胞体积是否足够大？ 4. M 期的纺锤体组装检验点 检测染色单体是否正确连接到纺锤体上。任何一个 染色单体着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会引起细胞周期中断，以免染色体不对等 分布到子细胞。 5. M 期的染色体分离检验点 检测染色单体是否正确分离。染色单体没有正确分 离也会引起细胞周期中断，以免染色体不对等分布到子细胞。 图 11-5 展示了上述检验点其中的三个。 （三）细胞周期的调控 综上所述，对于细胞周期的调控，主要是通过细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性 激酶、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子在细胞周期中不同的检验点上所发挥的作用而 实现的。前两者结合形成复合物，引发和促进细胞周期进程，称为细胞周期引擎；后者 通过抑制相应的细胞周期蛋白依赖性激酶 或细胞周期蛋白 - 细胞周期蛋白依赖性激 酶复合物的活性，以阻止细胞周期进程， 称为细胞周期制动。引擎和制动在细胞周 期各检验点上的相互作用实现了对细胞周 期的调控。 1. 细胞周期各时相 Cdk 的必要作用 （1）G1 期 Cdk4 作 用：Cdk4（在 某 些 细 胞 类 型 如 T 细 胞 是 Cdk6）cyclin D 与 Cdk4 结合，Cdk4 磷酸化抑制蛋白 Rb， Rb 与转录因子 E2F 解离，游离的转录因 子 E2F 促进 G1/S 期必需的 cyclin E 基因、 什么是细胞周期检验点？ 图 11-5 细胞周期中三个检验点的设置 医学细胞-正文.indd 214 2018-5-18 17:31:59
第一节细胞分裂和细胞周期S期必需的cyclinA基因转录，cyclinE、cyclinA大量合成，与相应Cdk2形成复合物，克服G,期检验点使细胞周期向G,/S运行。（2）G-S交界Cdk2作用：cyclinE与Cdk2结合，Cdk2进一步磷酸化抑制蛋白Rh和Rb类似蛋白p107.Rb与转录因子E2F解离，Rb和p107对E2F的抑制作用解除增进S期必需的cyclinA转录合成的提升以及其他S期DNA复制必需蛋白的表达提升，促进G/S转化，为DNA复制做物质准备。（3）S期Cdk2作用：cyclinA与Cdk2结合，活化的Cdk2作用与前复制复合体有关。前复制复合体（pre-replicationcomplex，pre-RC）由复制起始点识别复合物（originrecognitioncomplex，ORC）、cdc6、Mcm三部分组成。活化的Cdk2磷酸化ORC，同时激活Mcm蛋白，活化的Mcm蛋白激活DNA解旋酶，使DNA在复制起始点解旋，当其他相关酶聚集到复制起始点后，引发DNA复制。DNA复制启动后一步磷酸化cdc6蛋白，使其脱离前复制复合体并经泛素化途径降解，同时Cdk2进一Mcm向核外转运，防止DNA再次复制。所以，Cdk2的作用保证了DNA复制且仅复制次（图11-6）复制识别复合物DNACyelin A-Cdk2 Cde6磷酸化的Cdc6被降解磷酸化作用ORC结合部位L心1磷酸化ORCPdc6PQQ前复制组装复制叉复合物完成DNA复制图11-6Cdk2对DNA复制的作用（4）M期Cdk1作用：cyclinB与Cdk1结合，Cdk1磷酸化一系列底物蛋白。例如CdkI磷酸化组蛋白H1诱导染色质凝集；Cdk1磷酸化染色体凝集蛋白介导染色体形成超螺旋化结构启动有丝分裂；Cdk1磷酸化核纤层蛋白使核纤层解体、核膜消失；Cdk1磷酸化微管结合蛋白，使微管发生重排，促进纺锤体的形成。以上是发生于细胞分裂前期的事件。Cdk1的激酶活性也是姐妹染色单体分离、细胞分裂中期向后期转换时所必不可少的。在细胞分裂末期，cyclinB被降解，Cdk1活性降低，上述Cdk1介导的对靶蛋白的磷酸化作用被由磷酸酶介导的去磷酸化作用逆转，使得核膜重建，染色体解聚，纺锤体消失，细胞骨架重排，细胞完成分裂（图11-7）。2.细胞周期的调控特点主要表现在正调控和负调控两个方面。（1）正调控：能够激活Cdk的激酶活性，促进细胞周期进程的调控机制为正调控。215医学细胞-正文.indd2152018-5-18 17:31:59
www.hep.com.cn 215 第一节 细胞分裂和细胞周期 S 期必需的 cyclin A 基因转录，cyclin E、cyclin A 大量合成，与相应 Cdk2 形成复合物， 克服 G1 期检验点使细胞周期向 G1/S 运行。 （2）G1-S 交界 Cdk2 作用：cyclin E 与 Cdk2 结合，Cdk2 进一步磷酸化抑制蛋白 Rb 和 Rb 类似蛋白 p107，Rb 与转录因子 E2F 解离，Rb 和 p107 对 E2F 的抑制作用解除， 增进 S 期必需的 cyclin A 转录合成的提升以及其他 S 期 DNA 复制必需蛋白的表达提升， 促进 G1/S 转化，为 DNA 复制做物质准备。 （3）S 期 Cdk2 作 用：cyclin A 与 Cdk2 结 合， 活 化 的 Cdk2 作 用 与 前 复 制 复 合 体有关。前复制复合体（pre-replication complex，pre-RC）由复制起始点识别复合 物（origin recognition complex，ORC）、cdc6、Mcm 三 部 分 组 成。 活 化 的 Cdk2 磷 酸 化 ORC，同时激活 Mcm 蛋白，活化的 Mcm 蛋白激活 DNA 解旋酶，使 DNA 在复制起 始点解旋，当其他相关酶聚集到复制起始点后，引发 DNA 复制。DNA 复制启动后， Cdk2 进一步磷酸化 cdc6 蛋白，使其脱离前复制复合体并经泛素化途径降解，同时 Mcm 向核外转运，防止 DNA 再次复制。所以，Cdk2 的作用保证了 DNA 复制且仅复制 一次（图 11-6）。 图 11-6 Cdk2 对 DNA 复制的作用 （4）M 期 Cdk1 作用：cyclin B 与 Cdk1 结合，Cdk1 磷酸化一系列底物蛋白。例如 Cdk1 磷酸化组蛋白 H1 诱导染色质凝集；Cdk1 磷酸化染色体凝集蛋白介导染色体形成 超螺旋化结构启动有丝分裂；Cdk1 磷酸化核纤层蛋白使核纤层解体、核膜消失；Cdk1 磷酸化微管结合蛋白，使微管发生重排，促进纺锤体的形成。以上是发生于细胞分裂前 期的事件。Cdk1 的激酶活性也是姐妹染色单体分离、细胞分裂中期向后期转换时所必不 可少的。在细胞分裂末期，cyclin B 被降解，Cdk1 活性降低，上述 Cdk1 介导的对靶蛋 白的磷酸化作用被由磷酸酶介导的去磷酸化作用逆转，使得核膜重建，染色体解聚，纺 锤体消失，细胞骨架重排，细胞完成分裂（图 11-7）。 2. 细胞周期的调控特点 主要表现在正调控和负调控两个方面。 （1）正调控：能够激活 Cdk 的激酶活性，促进细胞周期进程的调控机制为正调控。 医学细胞-正文.indd 215 2018-5-18 17:31:59