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TUhjnbcbe - 2023/7/26 20:37:00
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细胞生物学考试知识点总结-细胞周期

Pleaseprovidetwoexamplesexplaintheimportanceofproteinphosphorylationincellcycleregulation.

:不同的cyclin-CDK复合物,通过CDK活性,催化不同底物磷酸化,这些效应的最终结果使细胞周期不断运行,而实现对细胞周期不同时相的推进和转化作用。

(1)激活的CDK1可将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失;

(2)激活的CDK1将组蛋白H1磷酸化导致染色体的凝缩;将核仁蛋白磷酸化、核仁解体,以及微管结合蛋白使微管重排,有丝分裂器形成。

当细胞退出M期,CyclinB降解,激酶失活,各种底物去磷酸化,促进染色体的凝集、核膜核仁重建,引导细胞进入G1期。

2.ThetransitionbetweentheG1andSphasesisregulatedbyG1cyclin/CDKsinmammaliancells.DescribehowtheCDK2kinaseactivityisprimarilyregulatedbygrowthfactorsduringthistransition?IftheDNAwithinthecellsisdamagedbyUVorgamma-irradiation,howthecellspreventtheactivationofCDK2kinaseactivitytoinducethecellcyclearrestinG1?

(1)CDK2活性调控:

A:生长因子—受体—信号级联—CyclinD表达↑—促进CDK4/6-CyclinD活性。

B:抑制因素(如TGFβ)—受体—信号级联—p27上调—抑制CDK2-CyclinE

具体如下:蛋白激酶CDK2是启动DNA复制的关键激酶。细胞由G1期进入S期需要cyclinE及CDK2的共同参与。

在G1后期,cyclinD合成、积累,与蛋白激酶CDK4或CDK6相结合,激活CDK4或CDK6的蛋白激酶活性,使Rb蛋白磷酸化,导致受Rb蛋白调控的转录激活因子E2F解阻遏,E2F诱导cyclinE和CDK2的表达,二者的结合也将促使Rb的磷酸化,使更多的E2F从Rb上释放出来,形成一个正反馈回路。cyclinE/CDK2的活性在G1/S转换过程中达到最高,它是启动细胞进入S期的主要事件。cyclinE/CDK2可以促使cyclinA的转录,使S期的CDK在G1期末很快被激活。从而完成G1/S期的转换。

(2)UV/*物—DNA损伤—p53—p21上调—抑制CDK2-CyclinE--arrestinG1

电离辐射或拟放射线断裂剂造成DNA双链断裂时,ATM被激活,并对其底物进行磷酸化,主要是p53和Chk2。磷酸化的结果是激活两条信号传导途径,其中一条的功能是启动G1/S阻滞,而另外一条的功能是维持G1/S阻滞。

G1/S阻滞的启动首先是Chk2的磷酸化激活,活化的Chk2磷酸化Cdc25A,磷酸化的Cdc25A不能进入到细胞核中,并被泛素介导的蛋白水解作用降解,从而失去活性。失活的Cdc25A不能使Cdk2活化,相应的Cdc25不能磷酸化激活,因而不能启动复制过程。紫外线和拟紫外线断裂剂造成的DNA损伤则激活ATR、Rad17-RFC和9-1-1复合物,ATR继而磷酸化激活Chk1。激活的Chk1继而磷酸化Cdc25A,导致G1期阻滞。

不论G1期阻滞的启动是通过ATM-Chk2-Cdc25A途径还是ATR-Chk1-Cdc25A途径,随后都是p53介导的G1/S期阻滞的维持过程,这一过程是在细胞检测到DNA损伤后几个小时后才发生。在G1/S期阻滞的维持过程中,ATM或ATR直接磷酸化p53的Ser15,并通过激活Chk2或Chk1,磷酸化p53的Ser20。p53的磷酸化抑制了它向细胞浆的转运过程和降解过程,致使p53含量增加。p53活化它的下游基因,如p21WAF21/Cip1.P21蛋白是一种周期素依赖蛋白激酶的抑制因子(CDI/CDK),它能和Cdk2-CyclinE复合物结合并能抑制细胞向S期进行。P21也能和Cdk4-CyclinD复合物结合,抑制Cdk4对Rb的磷酸化,当Rb处于低磷酸化时,其扣留着大量的转录因子E2F,使它们不能发挥作用,从而阻断细胞周期的行进。

PPT中知识点

一、基本概念

1、细胞有多种命运:增殖、分化、衰老、死亡(凋亡,坏死,焦亡,自噬性死亡等)、永生化。

2、细胞凋亡:指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。

3、细胞坏死:长期以来细胞坏死被认为是因病理而产生的被动死亡,如物理性或化学性的损害因子及缺氧与营养不良等均导致细胞坏死。

4、细胞焦亡:又称细胞炎性坏死,是一种程序性细胞死亡,表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂,导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。细胞焦亡是机体一种重要的天然免疫反应,在抗击感染中发挥重要作用。细胞焦亡是由gasdermin(消皮素)介导的细胞程序性坏死。

5、自噬性死亡:是一种非凋亡性的程序性细胞死亡,其特征是在垂死细胞中利用自噬小体对细胞内容物进行降解。是胞质溶胶和细胞器被隔离到双层膜的小泡中,由此运送到溶酶体/空泡中降解,并使因此形成的大分子进行再循环的一个过程。

6、一个细胞如何生存和进化?

(1)细胞必须能够复制

间期:

G1:细胞生长S:DNA合成G2:fidelitycheck(保真度检查)

有丝分裂期:

Prophase(前期)、Prometaphase(前中期)、Metaphase(中期)、Anaphase(后期)、Telophase(末期)

(2)细胞必须对环境敏感

a.在适宜的条件下快速复制;b.在恶劣的条件下自我保护;

(3)细胞复制必须足够精确但是并不是极致的完美

a.复制足够精确——保证遗传的忠实性;b.复制不够完美——保证变异的存在,实现生物多样性。

保证准确性的方式:完美的复制机制;质量控制(检查点checkpoint)

细胞周期中的多个检查点

(1)G1检查点(START):检查细胞生长状况和环境因素是否适宜——细胞体积足够大吗?环境有利于细胞增殖吗?

(2)G2检查点(决定是否进入M期):检查DNA复制机制、环境因素及细胞生长状况——所有DNA都完成复制了吗?环境因素有利于细胞增殖吗?细胞足够大吗?

(3)中期检查点(决定是否退出M期):检查有丝分裂机期是否正常——是否所有的染色体都附着于纺锤体上?

8、细胞周期调控的两种假说:

A.多米诺骨牌模型:一旦有始发因素,细胞周期即可按次序完成

B.检查点模型:只有顺利通过各个检查点,才能顺利度过整个细胞周期

二、酵母细胞周期的调控

1、如何在细胞周期控制中获得信息?

可以利用的工具:随机突变;显微镜选择模式生物:单倍体

(1)鉴定缺乏必须基因的突变体;

(2)克隆这些基因;

(3)分析它们的蛋白质功能;

(4)构建通路

2、酵母的增殖方式

(1)裂殖酵母的细胞周期:一些菌株可以二倍体形式进行增殖。多数菌株可通过接合作用(conjugation)形成四倍体,其后迅速通过减数分裂产生孢子。在营养匮乏时,孢子可通过接合作用形成二倍体;营养充足时,这些孢子可通过有丝分裂进行增殖。

(2)出芽酵母的细胞周期:营养充足时,二倍体细胞(2n)正常增殖,进行营养生长;营养匮乏时,二倍体细胞通过减数分裂,出芽产生孢子(n)。一些在孢子产生后迅速接合形成二倍体,而很多实验广泛使用的菌株能以单倍体的形式进行增殖。

:conjugation当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时,质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移至另一细胞(细菌),这种类型的DNA转移称为接合作用。

3、细胞周期中的形态变化

a.裂殖酵母:均匀地分裂b.出芽酵母:不均等分裂,芽生

4、温度敏感型突变体(ts)是研究酵母细胞周期的重要方法

什么是Temperature-sensitive(ts)突变体?

在适宜温度(如25-30℃)下,细胞正常分裂;在恶劣温度(如34-37℃)下,细胞不能正常完成细胞周期。

如何获得ts突变体?

(1)使用药物诱导突变产生;

(2)在适宜温度下涂板,菌株扩增一段时间后,对母板通过“影印”产生复板;

(3)母板和复板菌株分别在适宜温度和恶劣温度下培养;

(4)突变体鉴定:筛选出母板中正常生长,而复板对应位置不生长的菌株;

(5)表型分析、基因型分析及基因克隆;

(6)分子机制研究

通过以上方法筛选出了Cdc突变体,这些突变体会影响酵母正常的细胞分裂周期。

同一功能的基因常常具有不同的通用术语,如裂殖酵母的cdc2和出芽酵母的CDC28,它们的功能其实是相同。

5、Cdc2对于酵母有丝分裂是一个关键基因

(1)表型:Cdc2D突变体过早进入M期;Cdc2-突变体不能进入M期。

(2)通路分析表明,Cdc2D突变体就是wee1-突变体,Cdc2-突变体就是Cdc25突变体。

Ser/Thr蛋白激酶是由Cdc2和Cdc13所组成的异二聚体,它从酵母到哺乳动物均保守。具体为:Cdc2是激酶的催化亚基,Cdc13是激酶的调节亚基。Cdc2含有两个磷酸化位点,分别是抑制性位点和激活性位点。抑制性位点被Wee1磷酸化,被Cdc25去磷酸化;激活位点被CAD磷酸化。

6、裂殖酵母的细胞周期受到Cdc2激活周期的驱动

(1)在G1期,G1cyclin的表达水平缓慢升高,与起始Cdc2激酶结合,促进Cdc2的活性,这使得细胞顺利度过G1期。

(2)G1期后,G1cyclin迅速降解,暴露出Cdc2的cyclin结合位点,与此同时,有丝分裂cyclin的表达逐渐增加,并且通过与Cdc2结合赋予后者催化活性。

(3)激活的Cdc2-Mitosiscyclin作为M期促进因子(MPF),帮助细胞顺利进入M期。

(4)此后,有丝分裂cyclin迅速降解,Cdc2重新回到起始状态,辅助细胞进入新一轮有丝分裂的G1期。

7、细胞周期事件是高度有序的

1)细胞周期始终按照G1-S-G2-M的顺序依次、往复进行。

2)各阶段是依赖于其他阶段的:M期依赖S期:阻断S期,细胞不能进入M期;S期依赖M期:阻断M期,细胞不能进入S期。

3)例外:多线染色体,没有M期;早期胚胎发生,没有G1期

高等生物中的细胞周期调控

1、更高等生物的细胞周期需要更复杂的调控机制;

2、多种周期素依赖的激酶(Cdks)参与了细胞周期进程

(注:Cdk1即裂殖酵母的Cdc2的同源蛋白)

在特定细胞周期中,一种Cyclin蛋白的含量缓慢升高,在其发挥功能的阶段与相应Cdk形成功能复合体;到下一个特定的时间,该Cyclin又急剧下降。一种Cyclin的下降伴随另一种Cyclin的上升和另一种Cdk-Cyclin复合物的形成,后者推进细胞周期下一阶段的前行。具体如下:

G1期:CDK2-CyclinE;S期:CDK2-CyclinA

G2期:CDK1-CyclinA;M期:CDK1-CyclinB

周期素水平是如何波动的?

蛋白水平=生成速率降解速率

特定时期特定基因表达的控制;(2)快速的蛋白酶介导的降解;

4、酵母调节Cdk活性的机制在高等动物中是保守的

同酵母类似,Cyclin作为调节亚基,Cdk作为催化亚基。在Cdk中分别存在抑制性和激活性两个磷酸化位点。

5、Cdk抑制因子(Cki)的存在扩展了高等动物细胞周期的调节层次

对于不同的Cdk-Cyclin复合物,存在多种内源性的抑制因子。例如:Cip/Kip抑制CDK1-CyclinB、CDK2-CyclinE、CDK2-CyclinA复合物,INK4CKIs抑制CDK4/6-CyclinD复合物。

6、多层次的调控实现了对Cdk活性的严密控制

(1)Cyclin的表达水平;

(2)对Cdk抑制、激活磷酸化位点的调控;

(3)Cdk抑制因子对Cdk-Cyclin复合体活性的调控。

总结:(1)CDK即周期蛋白依赖性蛋白激酶,是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,CDK通过对丝氨酸/苏氨酸蛋白的化学作用驱动细胞周期,和周期蛋白cyclin协同作用,CDK与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性,是细胞周期调控中的重要因子。(2)CDK可以和cyclin结合形成异二聚体,其中CDK为催化亚基,cyclin为调节亚基,不同的cyclin-CDK复合物,通过CDK活性,催化不同底物磷酸化,而实现对细胞周期不同时相的推进和转化作用。(3)CDK的活性依赖于其正调节亚基cyclin的顺序性表达和其负调节亚基CKI(CDK抑制因子)的浓度。同时,CDK的活性还受到磷酸化和去磷酸化,以及癌基因和抑癌基因的调节。(4)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;使组蛋白H1磷酸化,染色质凝聚;核仁蛋白磷酸化、核仁解体;以及微管结合蛋白磷酸化使微管重排,促进纺锤体形成,有丝分裂器形成。(5)当细胞退出M期使CyclinB降解,激酶失活,各种底物去磷酸化,促进染色体的凝集、核膜核仁重建,引导细胞进入G1期。这些效应的最终结果使细胞周期不断运行。

G1/S转化

细胞周期的主要检查点在G1后期

(1)能感知细胞生长(cellsize)和环境是否有利。

(2)高等哺乳动物(Higheranimalcells):还能感知:细胞因子信号、细胞密度及DNA突变情况。一旦G1/S检查点功能异常,就可导致细胞个体功能异常。如:肿瘤发生。

(3)对单细胞生物(Unicellularorganisms):则根据环境(营养还是饥饿)表现出抗逆性,Vegetativegrowth(营养生长)或者Sporulation(孢子形成)

2、多种信号通路调控Cdk在G1的激活

(1)生长因子—受体—信号级联—CyclinD表达↑—促进CDK4/6-CyclinD活性。

(2)抑制因素(如TGFβ)—受体—信号级联—p27上调—抑制CDK2-CyclinE

(3)UV/*物—DNA损伤—p53—p21上调—抑制CDK2-CyclinE,从而监督基因组的保真度。

其中,p53是DNA损伤响应通路的关键组分:

P53简述:是一个抑癌基因;是一个转录因子;突变的p53具有原癌基因特征(gain-of-function);在多种肿瘤中频繁突变;能结合SV40的大T抗原;能对DNA损伤进行响应(稳定性增加);在G1、G2期均发挥功能;介导凋亡通路;P53基因家族:p53、p51/63、p73。

控制细胞周期的p53通路

正常情况下,p53处于不断合成和快速降解的动态平衡中。

电离辐射、紫外等引发DNA损伤的情况下,p53的稳定性增强,进而通过下游MDM2、p21分子引发G1/G2期的细胞周阻滞,利用这段时间p53下游的GADD45调动DNA损伤修复系统对的损伤修复系统对的DNA进行修复,修复完成后,细胞继续细胞周期的推进;若修复不能完成,则调动Bax等促进凋亡分子引发细胞凋亡。

3.G1检查点监测细胞大小

(1)细胞体积得到准确控制,可保证所有子代大小适中;但细胞体积失控时,细胞或者过早分裂导致子代不断变小,或者延迟分裂导致子代细胞体积不断变大。

(2)如何设计实验证G1检查点对细胞体积的检测及控制?

实验组:在G1检查点阶段,吸除细胞的部分胞质,观察到延迟分裂,最终子代细胞大小得以正常。

对照1:在非G1检查点阶段,吸除细胞的部分胞质,细胞分裂不延迟,子代细胞变小。

对照2:不做胞质吸除处理,细胞正常分裂,子代细胞大小正常。

4.控制G1/S转换的通路

G1检查点对细胞大小、环境因素、DNA突变情况进行监测,监测无误后,G1期Cdk充分活化,磷酸化下游底物从而度过R检查点。

决定R点能否越过的最关键Cdk底物:Rb(Retinoblastomaprotein)

Rb是第一个发现的肿瘤抑制基因

(1)对Rb的认识最早源于视网膜母细胞瘤。这是一种常见多发幼年眼内恶性肿瘤,Rb是视网膜母细胞瘤抑制基因。

(2)对视网膜母细胞瘤患者进行基因型及流病学分析,可将该肿瘤为两种:

a.家族型

家族遗传性疾病。50%为野生纯合子,50%为杂合子,杂合子约90%可患双侧肿瘤。基因分析显示这些患者发生了杂合性缺失,从而产生Rb的双拷贝缺失。

Lossofheterozygosity(LOH)即杂合性丢失,可引起肿瘤:只有当抑癌基因的两个等位基因都失活时,肿瘤才会发生。

b.散发型

非家族遗传病。多为单侧肿瘤。患者存在Rb的双拷贝缺失突变。

(3)Rb是R点的主要“守门人”

CDK-CyclinD磷酸化Rb,使得R点得以顺利度过。Rb表达异常或功能紊乱,细胞周期就会失控。

Rb的失常机制:

缺失突变

一旦Rb发生缺失突变,细胞周期的调控就会不受控制地进行。在肿瘤中,广泛地存在着Rb突变。

b.病*转化蛋白通过相互作用使Rb失活:

多种肿瘤病*(如多种肿瘤病*(如SV40、腺病*、乳头瘤病*等)在感染宿主细胞后,通过其病*蛋白(如大T抗原、E1a、E7等)与Rb的T-bindingdomain相互作用,干扰Rb的“守门人”功能,从而介导肿瘤发生。

T-bindingdomain对于Rb的抑癌作用十分关键。Rb可能通过此TBD扣住某个在G1/S期转化起关键作用的蛋白,发挥“守门员”功能。研究表明该蛋白是E2F转录因子。

(4)E2F是受Rb控制的主要转录因子

在G1早期,在Rb未被磷酸化时,Rb扣住E2F;当Rb被磷酸化,E2F被释放,结合DNA,引发E2F下游很多靶基因的转录。这些靶基因对S期是十分重要的。

E2F靶基因功能:

a.DNA合成及染色体组装:TK、PCNA、组蛋白H2A

b.细胞周期调控:CyclinA、E、D1、p、Rb、E2F1

c.原癌基因:myc

(5)事实上,以上故事仅是一个简化版本

存在多种E2Fs

Rb还有两个同源蛋白,p和p

Rb家族还受到表观遗传机制的调控

有丝分裂(Mitosis)

1、有丝分裂相关描述:

有丝分裂是高效和精准的,染色体均匀分离,完成约1h。

将分裂期间复制的DNA以染色体的形式平均分配到两个子细胞中去,使每个子细胞都得到一组与母细胞相同的遗传物质。

2、M期分为六个阶段,其主要特征为:

(1)前期:染色体开始凝聚、纺锤体开始形成、核膜完整;

(2)前中期:核膜破裂,染色体未完成排列;

(3)中期:染色体完全排列在赤道板上;

(4)后期:染色单体分离;

(5)末期:染色体解凝聚,核膜重新形成;

(6)胞质分裂:缢缩环形成至子细胞分离。

3、Thespindle纺锤体

(1)纺锤体微管是动态的细胞骨架。

(2)不同细胞、不同生物体中纺锤体的形态也不同。纺锤体是产生于细胞分裂前初期到末期的一种特殊细胞器。其主要元件包括微管、附着微管的动力分子分子马达以及一系列复杂的超分子结构。

无中心体的纺锤体:卵,植物,纤毛虫类,扁型虫。

(3)基于微管的分子马达对纺锤体组装具有决定性作用。

(4)纺锤体可以进行自我组装。

(5)纺锤体MT的分枝可以增加正端的密度,从而可以很有效的捕捉染色体。

(6)脊椎动物纺锤体包含一个富含laminB的纺锤体基质,该基质对纺锤体的形成很重要。纺锤体基质是通过蛋白质相转移而形成的超分子神经网络,可以调控细胞命运。

4、微管的组装与去组装

微管在体外的组装过程可分为成核和延伸两个阶段:

一些微管蛋白(α微管蛋白和β微管蛋白)组装为二聚体(αβ二聚体);

纵向聚合形成短的丝状结构(原纤维),即所谓的成核反应;

然后通过两端以及侧面增加二聚体而扩展成片状,当片状聚合物加宽到大致13根原纤丝时,即合拢成为一段微管(微管)。新的微管蛋白二聚体不断地组装到这段微管的两端,使之延长。

构成纺锤体的纤维是由成束的微管和与之相结合的蛋白质组成的。

5、驱动蛋白(kinesin)能利用ATP水解所释放的能量驱动自身及所携带的货物分子沿微管运动的一类马达蛋白,与细胞内物质运输有关。驱动蛋白的运输具有方向性,从微管的负极移向微管的正极,是正端走向的微管发动机。

动力蛋白(dynein)具有物质运输和中心体装配等功能。细胞质动力蛋白可以沿着微管进行性移动,从微管的正极移向微管的负极。

纺锤体中除了微管,还有一些“基质”,纺锤体基质促进了纺锤体的组装。

研究人员利用偶联有蛋白质激酶AuroraA的微小磁珠在非洲爪蟾卵抽提物中组装成的纺锤体,证明了富含生物膜的纺锤体基质(spindlematrix)的存在,并发现B型核纤层蛋白(Lamin)也是其中的一个重要成分。这种纺锤体基质与微管相辅相成,前者促进后者形成正常的纺锤体结构,而后者的聚合又增强前者的组装。

另一方面,纺锤体的正确形成需要胞质动力蛋白(dynein),即一种被称作“分子马达”的能够朝向微管负端运动的蛋白质复合物。胞质动力蛋白dynein和它的调节因子Nudel丰富了纺锤体基质,在纺锤体基质组装中发挥重要作用,进而调控有丝分裂纺锤体的正确形成。

7、动粒(kinetochore):染色体上的主要微管的附着位点。

动粒(kinetochore)是真核细胞染色体中位于着丝粒两侧的两层盘状特化结构,其化学本质为蛋白质,是非染色体性质物质附加物,动粒可分为:内板、中板、外板和纤维冠。

动粒与染色体的移动有关。在细胞分裂(包括有丝分裂和减数分裂)的前、中、后期等几个阶段,纺锤体的纺锤丝(或星射线)需附着在染色体的动粒上(而非着丝粒上),牵引染色体移动、将染色体拉向细胞两极。

动粒在真核生物中形成并在着丝粒上组装。在有丝分裂和减数分裂期间,丝点将染色体连接到微管聚合物上。

8、着丝粒(centromere)

是真核生物细胞在进行有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)时,染色体分离的一种装置,位于主缢痕(primaryconstriction)内两条姐妹染色单体在分开前相互联结的中心部位。

动粒是位于染色体着丝粒区域的细胞器,它提供了对于正确的染色体分离至关重要的MT附着位点,作为大多数动物细胞在间期和M期的MTOC。与动力蛋白相关的许多蛋白质,也与动粒有关。

出芽酵母有最简单的动粒。

9、微管动粒相互作用

分子马达是染色体运动的关键:当染色体朝两极移动时,微管解聚;远离两极时,微管聚合。

动力蛋白的失活削弱了动粒向两极的拉力。

(1)动力蛋白调节因子Nudel的耗竭是否会减少运动中的拉力?

为了简化这种情况,我们用一种名为monastrol的药物来处理细胞,生成单极纺锤体。在这个系统中,动力蛋白产生拉力使染色体产生极向运动,而驱动蛋白产生推力则会把染色体背离极点运动。发现动力蛋白的失活会削弱动粒向两极的拉力。

(2)微管知道附着哪侧的动粒吗?

微管连接动粒时,同极发出的微管可能会黏附在两侧的动粒上,这样就无法将子染色体平均分配到两极,这种不正确的微管--动粒附着会在前中期出现。AuroraB复合物帮助校正错误的附着。

(3)微管--动粒附着调控机制:

当同极发出的微管黏附在两侧的动粒上时,微管极向运动时,动粒中无拉力存在,AuroraB激酶会造成动粒过度磷酸化,此时微管结合亲和力较弱,微管会从动粒上脱落。当一极产生的微管正确地黏附在同侧的动粒上时,微管极向运动时,两侧的动粒会向两极移动,动粒中存在拉力,动粒磷酸化水平降低,微管结合亲和力较强,就可保证分裂后期在微管牵拉下子染色体分别向两极移动。

10、纺锤体检查点

(1)“Wait”信号可以防止细胞过早地进行后期启动。

(2)染色体不连接或错误连接的细胞不能启动后期,除非纺锤体检查点被破坏。

(3)一组检查点蛋白可感知微管-动粒附着的状态。

(4)纺锤体检查点保证了后期适时的开启,单个未附着的动粒足以阻断分裂后期的启动,强有力。

纺锤体组装检查点(thespindle-assemblycheckpoint,SAC)是泛素连接酶分裂后期促进复合体或循环体(APC/C)的一种必要的激活因子,可以阻止染色体分离,直到姐妹染色单体正确地连接于有丝分裂纺锤体上。这一作用是通过使CDC20(也叫做Slp1或Fizzy)失活完成的,它是泛素连接酶分裂后期促进复合体或循环体(APC/C)的一种必要的激活因子。而APC/C可以促进细胞周期阻滞蛋白的降解。

(5)纺锤体检查点机制:

11、特殊的细胞分裂

(1)果蝇胚胎(Drosophilaembryo)有丝分裂同步化

(2)上皮细胞(epithelia)的极性细胞分裂:核间迁移

(3)干细胞的不对称细胞分裂(干细胞自我更新和命运决定)

(4)细胞分裂的不对称性是由细胞内外环境共同决定。

往年考题

5.Fourproteins,p21,p53,ARFandMDM2,constituteamajortumorsuppressionpathway.Describehowthispathwayworksinasequentialorder(20points).

Including:

(1)howthispathwayisactivated

(2)thebiologicalandbiochemicalpropertyofeachgeneproduct

(3)howeachstepisregulatedbiochemically(bespecific,e.g.transcription,translation,proteintransport,degradation,enzymeinhibitionetc.)

(4)theconsequenceoncellcyclewhenthispathwayisactivatedandhowonecantestthat

(5)Threegenesonthispathway,ARF,MDM2andp53,havebeenfoundtobealteredinhumancancer.Describethetypeofmutationsfoundforeachgeneandtheconsequencecausedbythemutations.

答:(1)模式图:

这种途径通常被DNA损伤所激活,特别是由辐射、缺氧、热休克等引起的DNA损伤。

(2)各基因表达产物性质:

P53:转录因子,肿瘤抑制因子;

P21:Cdk2/Cdk1抑制因子,通过结合CDK/细胞周期蛋白复合物发挥功能

ARF:mdm2拮抗因子,诱导SCF介导的mdm2降解;

MDM2:p53抑制因子,招募未磷酸化的p53,SCF介导的降解。

(3)通常mdm2与p53结合后从细胞核中输出p53,通过SCF/APC诱导p53降解。DNA损伤激活ATM/ATD激酶,启动两条磷酸化p53的平行通路。一是直接磷酸化Mdm2;另一种是通过激活Chk2激酶使p53磷酸化。这两种磷酸化都将p53从mdm2中解离,激活其DNA结合能力。激活的p53转运进入细胞核,启动多个检查点关键蛋白的转录。P53驱动的p21表达与Cdk/cyclin复合物结合,抑制其活化。否则,活化p53驱动的p19ARF与Mdm2结合,启动apc介导的降解

(4)细胞周期停滞在G1/S或G2/M期。将细胞暴露于DNA损伤应激下,如UV或gama辐射,然后对表达的周期相特异性蛋白进行时间-过程定量分析。或通过细胞仪和共聚焦分析DNA/染色体动态变化。

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