在真核细胞中，复制和有丝分裂是染色体周期中的 主要事件，它们因受到调节而不能自发进行。 在细胞周期中，许多过程协同作用，有些连续发生 (如细胞生长)，有些是非连续发生的(如细胞分裂)。 细胞分裂必须与细胞生长和DNA复制相协调，这样才能
保证细胞的大小和DNA含量保持恒定。
2. 细胞周期的调控(Cell-Cycle Control)
2.3.1.1
周期素（细胞周期蛋白）
⑴ 周期素的概念 该蛋白质的浓度在有丝分裂前增加，有丝分裂后消失， 由于这种蛋白质周期性地出现，人们将它命名为周期素。 ⑵ 周期素的种类及结构特点 目前从芽殖酵母、裂殖酵母和各类动物中分离出的周 期蛋白有30余种，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、
D1-3、E1-2、F、G、H等。分为G1型、G1/S型S型和M型4
次细胞周期的关键步骤。周期素的降解是通过泛肽依赖性
的蛋白酶水解途径而完成的。
2.3.1.2 周期素依赖蛋白激酶（cyclin dependent kinases, CDK）
CDK是一类重要的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，主要生物 学作用是启动DNA的复制和诱发细胞的有丝分裂，以周期 素- CDK复合物形式出现，复合物有催化亚基和调节亚基 两部分，催化亚基为CDK，调节亚基为周期素。 CDC2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，称为细 胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，
CIG1-CDC2
CIG2-CDC2
MPF=CDC2+Cyclin B
2001年诺贝尔生理医学奖获得者
2.3 细胞周期调控系统
多米偌理论（Domino theory): 细胞周期的运转是由一条精巧的装配线组成的，像一副 紧密排列的骨牌一样，只有前一张骨牌到下，接着才会有 下一张骨牌的到下，这意味着细胞周期前一反应的产物是
下一反应的底物。如DNA的合成受阻，则后面的有丝分裂便
长)，在 M 期细胞，先是核分裂，
接着胞质分裂，完成一个细胞周期. 该过程是不可逆的。
1.2
G1期:
细胞周期中各个不同时相及其主要事件
与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长 所需要的蛋白质、RNA、碳水化合物、脂 等，同时染色质去凝集。 S期: DNA复制与组蛋白的合成（两者几乎同时 进行），并形成核小体。 G2期: DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋 白质和RNA分子。 M 期: M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂 主要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis) 和减数分裂(meiosis)。遗传物质和细胞 内其他物质分配给子细胞。
2.3.1.3 Cyclin-Cdk复合物的多样性
G1 Cyclin-Cdk Budding Yeast CLN1,2,3-CDC28 S Cyclin-Cdk CLB5,,(3,4)-CDC28 G2/M Cyclin-Cdk CLB1,2(3,4)CDC28
Fission Yeast
Higher Eukaryotes
Cdc25表达不足，细胞长得过长而不分裂；Wee1表达不足，细胞很小就开 始分裂了
进一步的研究发现cdc2和cdc28都编码一个34KD的蛋 白激酶，促进细胞周期的进行。而weel和cdc25分别表 现为抑制和促进CDC2的活性。这也解释了为何cdc25和 wee1双重突变的个体可以恢复野生型的表型。
2.1 概述----细胞周期 调控系统
动力系统（引擎）：由细胞周 期素(cyclin)和周期素依赖蛋 白激酶（CDK）组成的复合物。
细胞周期 细胞核中含有染色体的细胞
监视系统：细胞周期检验点
（checkpoint）
细胞周期调控系统的作用
◆在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶 和蛋白,然后自身失活(正调控)
即成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)。
早在1960s，Yoshio Masui发现成熟蛙卵的提取物能促进
未成熟卵的胚胞破裂(Germinal Vesicle Breakdown，GVBD)，
后来Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射到蛙卵母细 胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则 具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂 因子(MF)。后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性
类。各类周期蛋白均含有一段约100个氨基酸的保守序 列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与CDK结合。
激酶复合体
脊椎动物 Cyclin CDK
芽殖酵母 Cyclin CDK
G1-CDK G1/S-CDK S-CDK M-CDK
Cyclin D* Cyclin E Cyclin A Cyclin B
CDK4 、6 CDK2 CDK2
1.1.2 细胞周期时相组成
① 间期(interphase): G1 phase， S phase，G2 phase ② 有丝分裂期(Mitosis): M phase, 又称胞质分裂期(Cytokinesis) 细 胞 沿 着 G1→S→G2→M→G1 周 期 性 运 转，在 间 期 细胞体积增大 (生
1988年M. J. Lohka 纯化了 爪蟾的MPF，经鉴定由32KD和 45KD两种蛋白组成，二者结合 可使多种蛋白质磷酸化。后来 Paul Nurse（1990）进一步的 实验证明P32实际上是CDC2的 同源物，而P45是cyclinB的同 源物，从而将细胞周期三个领 域的研究联系在一起。 2001年10月8日美国人 Leland Hartwell、英国人 Paul Nurse、Timothy Hunt因 对细胞周期调控机理的研究而 荣获诺贝尔生理医学奖。
◆确保每一时相事件的全部完成(负调控)
◆对外界环境因子起反应(如多细胞生物对增殖 信号的反应)
2.2 研究背景
1、成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)的发现 Rao和Johnson(1970、1972、1974)将Hela细胞同步于不同阶段， 然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发 现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体 (prematurely condensed chromosome，PCC)，这种现象叫做早熟 染色体凝集(premature chromosome condensation)。
⑵ CDK活性调节方式
主要有三种： ① 磷酸化和去磷化调节：CDK可由一种CDK活化激酶磷酸 化后激活；但CDK(cdc2激酶)的14—苏氨酸和15—酪氨酸 残基由cdc25介导的P80cdc25去磷酸化作用后才被激活。 ② 由调节亚基起作用：只有与周期素结合后，CDK才有活 性，周期素的降解才能使CDK最终失活，如在M后期，由于 周期素的降解，CDK失去活性，细胞退出M期，如果周期素 的降解受阻，细胞将停滞于M期。 ③ 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白(CKI)的调节作用： 当CKI与周期素结合后，阻止CDK活化激酶对CDK的磷酸化 作用，使CDK不能激活。
本
章
内
容
1. 细胞周期与细胞分裂 2. 细胞周期的调控(Cell-Cycle Control)
细胞周期的正调控
细胞周期的负调控 3. 影响细胞周期调控的因素
1. 细胞周期与细胞分裂
1.1 细胞周期概述
1.1.1 细胞周期的概念 细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历 的一个有序过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配 给子细胞。
CDK)，因此CDC2又被称为CDK1，激活的CDK1可将靶蛋白 磷酸化而产生相应的生理效应，如将核纤层蛋白磷酸化 导致核纤层解体、核膜消失，将H1磷酸化导致染色体的 凝缩等等。
⑴ CDK的结构特点
CDK有三个重要的功能区：① ATP的结合部位和该酶 的活性部位，② 调节亚基(周期素)的结合部位，③ P13 sucl66结合部位(P13sucl66能抑制激酶的活性， 阻止细胞进入或退出M期)。
⑶ 周期素在细胞分裂中的作用
① 正常的细胞周期的进行与周期素的积累有关，当周期 素合成速度减慢时，每次细胞周期所需的时间就增加，因 此，周期素对细胞周期是必须的。
② 周期蛋白不仅起激活CDK的作用，还决定了CDK何时、
何处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进。
③ 周期素的降解是控制细胞走出有丝分裂期和进入下一
胞周期ห้องสมุดไป่ตู้停下来。
芽殖酵母细胞周期
1970s Paul Nurse等人以裂殖酵母为实验材料，同样发现了许多 细胞周期调控基因，如：裂殖酵母cdc2、cdc25的突变型在限制的温 度下无法分裂；wee1突变型则提早分裂，而cdc25和wee1都发生突变 的个体却会正常地分裂。
芽 殖 酵 母 细 胞 周 期
第六章
细胞周期调控
2003生物技术本科《分子生物学》
细胞增殖是生命的重要特征，细胞通过细胞周期完成 分裂，进行增殖以繁殖后代。 细胞周期的调控是分子生物学研究的重要内容，具有 十分重要的理论意义和实践意义。因为各种生长因子、 细胞因子、激素以及癌基因产物等对DNA代谢的调节都是 通过细胞周期来实现的 。
不能进行。
2.3.1 细胞周期动力系统（引擎）的分子基础-----细胞周期调控因子
该系统由真核细胞中专门调控细胞周期的一系列基因 的表达产物组成（也称细胞周期调控因子），其中以周 期素（cyclin）和周期素依赖蛋白激酶（cyclin dependent kinases,CDK）两大基因家族最为关键。 由周期素和周期素依赖蛋白激酶结合产生的复合物组 成细胞周期的引擎，驱动细胞周期的运转。
G1期PCC为单线状，因DNA未复制。S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位 开始复制。G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。
不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以 诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果， 这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，