细胞周期检查点与肿瘤治疗 本综述由解螺旋学员hello负责整理（2017年12月） 细胞周期指细胞从上次分裂结束到下次分裂结束所经历的过程，包括分裂期（M期）和分裂间期。根据DNA合成的情况，间期又分为G1期（DNA合成前期，Gap1）、S期（DNA合成期）和G2期（DNA合成后期，Gap2）。细胞周期蛋白（cyclin）与细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase, Cdk）是细胞周期调控系统的核心。Cyclin随细胞周期进程周期性出现及消失，哺乳动物的cyclin包括cyclinA-H。Cyclin在分子结构上均含有一段保守序列，称为细胞周期蛋白框，介导cyclin与Cdk的结合1。Cdk按发现的先后顺序命名为Cdk1~8，其激酶活性需要在cyclin和磷酸化的双重作用下激活2。Cdk激酶抑制物（CKI）负性调节Cdk活性，CKI分为CIP/KIP和INK4两大家族。在细胞周期进程中，Cdk结合特定的cyclin，使相应的蛋白质磷酸化，促进G1期向S期，G2期向M期的转换。细胞周期检测点（checkpoint）能够监控细胞周期的活动，保证细胞染色体数目的完整性及细胞周期正常运行，包括未复制DNA检测点、纺锤体组装检测点、染色体分离检测点和DNA损伤检测点3。未复制DNA检测点监控DNA复制，决定细胞是否进入M期，保证细胞分裂必须发生于DNA 复制之后。纺锤体组装检测点监控纺锤体组装，决定细胞是否进入后期，防止纺锤体装配错误的中期细胞进入后期。染色体分离检测点监控后期末子代染色体在细胞中的位置，决定细胞是否进入末期及发生胞质分裂，只有染色体分离正常的后期细胞可以通过染色体分离检测点进入末期。DNA损伤检测点监控DNA损伤的修复，决定细胞周期是否继续进行，负责监测细胞DNA损伤后的修复。DNA损伤后，细胞周期检查点激酶（checkpoint kinase）可以阻滞细胞周期，修复受损的DNA，从而维持基因组的稳定性，包括Chk1（checkpoint kinase 1）和Chk2（checkpoint kinase 2）。研究表明，生长因子如表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF）、血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor, PDGF）、转化生长因子（transforming growth factor, TGF），RNA剪接因子SR蛋白、SR特异激酶（SR protein specific kinase, SRPK1），microRNA均参与了对细胞周期的调控。细胞周期与组织再生、肿瘤发生关系密切。肿瘤细胞可以分为三类细胞周期行为不同的细胞：增殖型细胞、暂不增殖型细胞和不增殖型细胞，根据肿瘤细胞所处的有丝分裂时相，确定有效的治疗方法，为肿瘤治疗提供理论依据4。 DNA损伤检测点激酶Chk1在肿瘤发生发展中扮演的角色尚有争议。最初，Chk1是抑癌
热门靶点-细胞周期依赖性激酶CDKs介绍细胞周期是细胞生命活动的基本过程，它控制着细胞从静止期转向生长增殖期。细细胞周期蛋白依赖激酶（CDKs）和细胞周期蛋白（Cyclins）是整个细胞周期调控机制中的核心分子。细胞周期失调是人类癌症的一个共同特征，细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）抑制剂对细胞周期控制起着至关重要的作用，也是一个最有前景的癌症治疗领域。细胞周期蛋白依赖性激酶属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员之一，是一种由细胞周期催化激酶亚基和调节亚基组成的二聚体复合物，目前已经发现11个CDK成员。CDK调节机制依靠正向磷酸化（CDK激动激酶，CAK）和负向磷酸化（Weel，Myt1），以及相关的具有驱动细胞周期的CDK-细胞周期蛋白复合物组装成的高度互连的调节机制。 抗肿瘤细胞周期药物治疗目前已知的机制有如下四个。 阻滞细胞周期从G1期进入S期。cyclin-CDKs负责调节细胞周期来完成细胞的分裂。cyclin D和CDK4/6在细胞周期进程中发挥着关键的作用，可使Rb蛋白磷酸化和失活，阻滞细胞增殖周期进入S 期。特异性ATP 竞争性CDK4/6抑制剂可诱
导Rb 蛋白阳性肿瘤不可逆的细胞周期G1期阻滞。选择性CDK4/6抑制剂包括ribociclib、abemaciclib和palbociclib，阻滞细胞从G1期进入S期，提高抗肿瘤效果。诸多的细胞周期治疗药物中，批准临床应用只有CDK4/6抑制剂ribociclib、abemaciclib、palbociclib，阻滞细胞周期从G1期进入S期，激活抗肿瘤免疫，控制代谢功能和调节转录水平。 调节转录水平有丝分裂期间细胞转录保持在低水平状态，只有当丝分裂结束后转录才会重新激活。CDK9 和CDK12可调控细胞转录。细胞周期治疗领域的研究主要是寻找转录CDKs的抑制剂。 激活抗肿瘤免疫研究证实，CDK4/6抑制剂不仅能诱导肿瘤细胞周期阻滞，还促抗肿瘤免疫：首先，CDK4/6抑制剂激活肿瘤细胞内源性逆转录病毒成分表达，增加细胞内双链RNA水平，进而刺激产生Ⅲ 型干扰素并增加肿瘤抗原递呈；其次，CDK4/6抑制剂显著抑制调节性T细胞的增殖，促进细胞毒性T细胞对肿瘤细胞的清除。此为CDK4/6抑制剂联合肿瘤免疫治疗的理论基础。 控制细胞代谢功能细胞分裂需cyclin和CDKs这类关键的细胞周期调节蛋白，cyclin-CDKs复合体能够调节细胞代谢从而引起肿瘤消退。Wang等研究显示，cyclin D3- CDK6激酶可以磷酸化糖代谢通路中的两个关键酶（6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶M2）并抑制其代谢活性，这直接激活糖代谢的磷酸戊糖通路和丝氨酸通路。研究提示，cyclin D3-CDK6可能成为人类肿瘤亚型的分层因子，cyclin D3-CDK6抑制剂通过调节细胞周期和细胞代谢而成为新的肿瘤治疗方法。 CDK家族蛋白在细胞周期中调控关键的检查点，是充分被验证可用于各种疾病治疗的靶点。主要的药物发现集中在经典的ATP竞争性抑制剂，而新技术的出现也推动了非经典的CDK抑制剂的研究，如变构位点抑制剂、共价抑制剂和非ATP竞争的多肽模拟物。MMD37K是第一个非ATP 竞争性的CDK4/6抑制剂，目前正在开展临床研究。它的出现将引起非经典的CDK抑制剂与存在的ATP竞争性CDK 抑制剂的对比，推动新一代CDK抑制剂的发展。帕博西布（Palbociclib），abemaciclib和ribocicilib都是CDK4/6选择性抑制剂，目前已经被FAD批准或者上
细胞周期调控的研究进展 高燕,林莉萍,丁健 * (中国科学院上海生命科学研究院药物研究所,国家新药研究重点实验室, 中国科学院研究生院,上海 201203 摘要 :细胞周期是一种非常复杂和精细的调节过程,有大量调节蛋白参与其中。此过程的核心是细 胞周期依赖性蛋白激酶 (CDKs。 CDKs 的激活又依赖于另一类呈细胞周期特异性或时相性表达的细胞周期蛋白 (cyclins,而 CDKs 调节的关键步骤是细胞周期检查点。 PLKs 是多种细胞周期检查点的主要调节因子, Aurora 蛋白激酶主要在细胞有丝分裂期起作用。本文就上述因素在细胞周期进程中的作用作一综述。 关键词 :细胞周期;调控;细胞周期检查点中图分类号:Q253文献标识码:A A review: cell cycle regulation GAO Yan, LIN Li-Ping, DING Jian* (State Key Laboratory of Drug Research, Shanghai Institute of Materia Medica, Shanghai Institues for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201203, China
Abstract: The cell cycle is a complex and elaborate process involving numerous regulatory proteins as directors.Central to this process are the cyclin-dependent kinases (CDKs, which are activated in a cyclin-dependentmanner at special points of the cell cycle. Cyclin protein levels rise and fall during the cell cycle and in the waythey periodically activate CDKs. Furthermore, the cell cycle checkpoint is also discussed as a key process inthe regulation of CDKs. PLKs are important mediators for various cell cycle checkpoints, while Aurora kinaseshave emerged as essential regulators of cell division. Here, we reviewed the effects of above factors on cellcycle regulation. Key words: cell cycle; regulation; cell cycle checkpoint 收稿日期 :2005-01-22; 修回日期 :2005-03-09 作者简介 :高燕 (1974— ,女,博士研究生;林莉萍 (1962— ,女,博士,副研究员;丁健 (1953— ,男, 研究员,博士生导师, *通讯作者。 文章编号 :1004-0374(200504-0318-05 1概述 细胞周期是指一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂的结束 , 细胞由一个分裂为两个子细胞。细胞的分裂由两个连续的过程组成, 即 DNA 复制及染色体的分离。一个细胞周期包括准备阶段的间期和有丝分裂期 (图 1 。间期包括 G 1、 S 和 G 2期。 G 1期时,细胞为遗传物质 DNA 的合成作准备,而 DNA 的合成是在 S 期完成。 G 2期主要完成蛋白质的合成,为细胞进入有丝分裂期作准备。有丝分裂期 (M期又分为前期、中期、后期和末期,以完成染色体的凝集,中心粒移至细胞核对立的两极,核仁解体,核膜消失 (前期 ; 纺锤体形成和染色体排列于其间 (中期 ; 姐妹染色单体分开并移向两极 (后期 ; 子核形成和胞质分裂 (末期。另外, G 1期的 319
细胞周期的划分及各期特点 【摘要】本文主要是对细胞周期的划分进行简单描述，对细胞周期各个时期的特点进行归纳整理。 【关键词】细胞周期；蛋白质； DNA； 细胞增殖周期，简称细胞周期(cell cycle)，是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，分裂间期分G1、S和G2期。分裂期又分为分裂前期、分裂中期、分裂后期和分裂末期。细胞在分列前，必须进行一定的物质准备。在细胞分裂期中，不仅要进行DNA复制，还要进行RNA和蛋白质的合成。 1.分裂间期 间期分为DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）三个阶段。 1.1 G1期 是指从有丝分裂完成到DNA复制之前的这段时间，又称DNA合成前期。G1期是一个生长期，在这一时期主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备。 在这一时期mRNA、rRNA、tRNA的合成加速，导致结构蛋白和酶蛋白的形成。G1期又分为G1早期和G1晚期两个阶段；细胞在G1早期中合成各种在G1期内所特有的RNA和蛋白质，而在G1晚期至S期则转为合成DNA复制所需要的若干前体物和酶分子，包括胸腺嘧啶激酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶等，特别是DNA聚合酶急剧增高。这些酶活性的增高对于充分利用核酸底物，在S期合成DNA是不可少的条件。 在此期中，细胞要发生一系列生物化学变化，其中最主要的是要合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质。有些学者把这种蛋白质称为触发蛋白（trigger protein）,触发蛋白的积累有助于细胞通过G1期的限制点进入S期。这种蛋白又称为不稳定蛋白，简称U蛋白。此外，在G1期中还有Hl组蛋白的磷酸化，脱氧核苷的库存增加等变化。Groppi和Coffino发现，G1期也有组蛋白的合成。在G1期中产生了一种称为抑素的物质，与细胞停留在G1期有关。抑素是一种水溶性物质，具有不可透析性、热不稳定性和能为乙醇沉淀等性质，Honk等人为，肿瘤细胞之所以无节制的加速繁殖，是由于对抑素的敏感性降低了。 1.2 S期
细胞周期蛋白依赖性激酶 周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)在调控纺锤体聚合检查点中起重要作用,其功能是启动、促进和完成细胞周期事件 细胞周期蛋白Β1与CDK1形成复合物并磷酸化有丝分裂过程所必需的酶,引发有丝分裂的开始。细胞一旦进入有丝分裂期,促分裂后期复合物(an2aphase-promoting complex,APC)对细胞周期蛋白Β1进行酶解,阻止细胞周期蛋白Β1与CDK1形成复合物,灭活已形成的CDK1-细胞周期蛋白Β1复合物,促使有丝分裂结束诱导细胞进入分裂后期。纺锤体聚合检查点激活后使APC的活性受到抑制,致使细胞周期蛋白Β1不间断地表达,阻滞细胞在分裂中期。在紫杉醇处理的细胞中,因细胞周期蛋白Β1连续表达引起的CDK1-细胞周期蛋白Β1活性增强与紫杉醇诱导的有丝分裂阻滞和细胞凋亡同时存在,而且CDK1显性负突变导致对紫杉醇诱导凋亡的抗性[8]。Zhao JS, Kim JE, Reed E, et al·Molecular mechanism of antitumor activity of taxanes in lung cancer (Review)·International Journal of Oncology, 2005, 27:247~256·细胞分裂周期的调控由内在和外在的2类途径通过细胞周期关卡进行控制。通过关卡实现时相的过渡受到细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-depend-entkinases, CDKs)的激活、CDKs 的失活、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白(cyclin-dependent kinase inhibitors, CKIs)的激活以及泛蛋白介导的蛋白水解等因素的影响。肿瘤细胞生长表现为细胞增殖失控、细胞周期和关卡调控失控。因此, CDK可作为抗肿瘤药物的靶点。 Bcl-2Bcl-2、Bax均为Βcl-2家族的成员,前者是从小鼠B细胞淋巴瘤中分离出来的一种由239个氨基酸组成的细胞凋亡抑制因子,可抑制射线、药物、癌基因等多种原因诱导的细胞凋亡;后者是细胞凋亡促进因子。Bcl-2蛋白通常与Bax蛋白形成异二聚体,阻止具有促凋亡活性的Bax蛋白同二聚体的形成,从而达到抑制细胞凋亡的作用 JNK/SAPK有丝分裂原激活蛋白激酶(mitogen-acti2vated protein kinases,MAPKs)超家族亚科的JNK/SAPK(c-Jun N- terminal kinases/stress - activated protein ki2nase),是与细胞凋亡密切相关的细胞内信号转导酶,通过一系列磷酸化级联放大反应将细胞外各种刺激性信号传入细胞内,调节着细胞分裂周期及细胞凋亡。JNK活性提高不是微管蛋白抑制剂引起肿瘤细胞凋亡所必需的,但JNK的激活有利于细胞的凋亡[6]。Sudo T, Nitta M, Saya H, et al·Dependence of paclitaxel sensitivity on a functional spindle assembly checkpoint·Cancer Res, 2004, 64(7):2502~2508· caspase caspase家族涉及凋亡启动,是哺乳动物中的一类半胱氨酸蛋白酶家族。caspase 家族现有caspase-1~11个成员,某一个成员的激活将引起家族中其他成员一系列酶的级联反应[6]。紫杉醇通过激活caspase-3诱导U-2OS细胞死亡,进而引起细胞周期阻滞[13] p53p53是研究最为广泛的抑癌基因,被认为是基因组的守护者,有野生型和突变型。野生型p53的过表达往往能够激活一系列基因的表达从而产生两个结果:细胞分裂周期阻滞和细胞凋亡。p53是遗传毒性压力的紧急制动器,阻止基因组中过多突变的蓄积。Yang等发现微管相关蛋白as2trin的沉默可以诱导p53依赖的细胞凋亡,同时伴随着促凋亡bax蛋白表达的提高和caspase-3活性的增加[15][15]Yang YC, Hsu YT, Wu CC, et al·Silencing of astrin induces the p53-dependent apoptosis by suppression of HPV18 E6 expression and sensitizes cells to paclitaxel treatment in HeLa cells·Biochem Biophys Res Commun,2006, 343(2):428~434· 微管由α和β两种微管蛋白的异二聚体组成,其聚合和解聚的动力学特性,在细胞有丝分裂过程中发挥着重要作用。药物结合到微管或者微管蛋白的特定位点,干扰微管的聚合和解
细胞周期调控与肿瘤发生 细胞周期(cell cycle)是细胞生命活动的基本过程,指从细胞分裂结束开始,到下一次细胞分裂结束为止的过程,DNA合成和细胞分裂是细胞周期的两个主要事件。在进化过程中,细胞发展并建立了一系列的调控机制,以确保细胞周期严格有序地交替和各时期依次有序变更。细胞的调控机制主要以蛋白质的相互作用为基础，以信号传递引起一系列级联反应为主要过程，以对整个过程的监督和控制为主要表现形式。 人们对细胞周期的调控是从MPF的发现开始的。最初，人们对MPF有以下两种解释： 1、细胞分裂期（M期）细胞中的一种能够使染色体凝集的因子，称为细胞促分裂因子（mitosis-promoting factor,MPF）或M期促进因子(M-phase-promoting factor,MPF)。 2、成熟的卵细胞中的一种可以诱导卵母细胞成熟的物质，称为卵细胞促成熟因子（matuation-promoting factor,MPF）。 但是，随着对MPF的深入研究，科学家又给出了新的解释：MPF是一种能够促进细胞有丝分裂或G2/M转换的周期蛋白激酶，含有两个亚单位，一个是催化亚单位，一个是调节亚单位。催化亚单位的激酶活性要通过与调节亚单位的结合才能体现出来。MPF的调节亚单位就是细胞周期蛋白（cyclin）。 cyclin是一类随细胞周期变化周而复始出现和消失的蛋白质。目前，人们已相继克隆和分离数十种cyclin，这些不同的cyclin在细胞周期中表达的时期不同，执行的功能各异。但各种周期蛋白之间有共同的结构特点，即均含有一段约100个氨基酸残基的保守序列，称为周期蛋白框（cyclin box）。周期蛋白框介导cyclin 与CDK（周期蛋白依赖性蛋白激酶）的结合，不同的周期蛋白框识别不同的CDK，组成不同的周期蛋白-CDK复合体，表现不同的CDK激酶活性。M期cyclin白分子的近N端含有一段9个氨基酸组成的特殊序列，称为破坏框（destruction box），参与泛素介导的周期蛋白A和B的降解。G1期cyclin分子的C端含有一段特殊的序列，可能与G1期cyclin的更新有关。 而周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase，CDK），是蛋白质激酶家族中的一员，有三个重要的功能域，其中第二功能域结合cyclin，和cyclin 协同作用，是细胞周期调控中的重要因子。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活性调节不同底物磷酸化，从而实现对细胞周期的调控。 在细胞周期中，CDK激酶的活性受到多种因素的综合调节。cyclin与CDK 的结合是CDK激酶活性的必要条件和先决条件，但并不是充分条件。如果仅仅是cyclin和CDK的结合，并不能激活CDK激酶的活性，因为激酶活性的体现还需要激酶本身的修饰（如磷酸化和去磷酸化）及一些细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDK inhibition,CDKI，可以通过抑制CDK激酶的活性，对细胞周期起负调控作用）的去除等。 细胞周期是一个高度有序的运转过程。如前所述,它的正确运转是在适宜的环境中通过对cyclin-CDK复合物的活性进行精确调控来实现的。cyclin、CDK 的异常表达、CDK抑制因子的缺失等都将使细胞周期发生紊乱,细胞的增殖失控,最终发生癌变。 肿瘤是一类以细胞生长和增殖失控为主要特征的疾病,细胞在增殖、分化和
浅谈细胞周期调控 朱春森 摘要：近年来有关细胞周期调控机制研究进展较快，细胞周期调控可分为G1期调控和非G1期调控。在G1期调控中，细胞周期蛋白依赖性激酶复合体CDK激活后,通过Rb蛋白和转录因子启动基因转录。P16、p21、p15等蛋白通过抑制CDK的活性而发挥作用。P53蛋白和ｍｄｍ2蛋白协同调节细胞周期活动。细胞周期的停滞或细胞凋亡对维护基因组稳定有重要意义。 关键词：细胞周期调控 Cyclin CDK CDI 调控机制 细胞周期调控是指各种调控因子通过自身的激活和灭活,使细胞启动和完成细胞周期重要事件,并保障这些事件按次序正常进行。细胞周期调控对维护基因组的稳定有着重要的意义。 1. 细胞周期调控的分子基础 细胞周期调控的分子基础包括细胞周期蛋白(Cyclin)、细胞周期蛋白依赖蛋白激酶(CDK)和细胞周期蛋白依赖蛋白激酶抑制物(CDI)。它们分别包括CyclinA、CDK17和ｐ21、ｐ27、ｐ18等,ｐ53和视网膜母细胞瘤蛋白(pRb)也参与细胞周期调控。 1.1 Cyclin 周期蛋白不仅仅起激活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。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A 1-2、B 1-3 、C、 D 1-3 、E 1-2 、F、G、H等。分为G 1 型、G 1 /S型S型和M型4类（见表 1）。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。 表1不同类型的周期蛋白 *包括D1-3，各亚型cyclin D，在不同细胞中的表达量不同，但具有相同的功效 1.2 CDK 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(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。这些效应的最终结果是细胞周期的不断运行。因此，CDK激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎。目前发现的CDK 在动物中有7种。各种CDK分子均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守序列，即PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关。 1.3 CDKI CDKI家族即细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂家族，目前发现的CDKIS按其结构和功能不同分为两类:一类为INK4(Inhibito:of CDK4)家族，包括pl6、pls、p18、p19四名成员，其蛋白结
细胞周期，癌症与诺贝尔奖 2001年的诺贝尔生理医学奖授予了3位研究细胞周期并取得卓越成就的科学家，他们的工作使我们对细胞增殖及其与癌症的关系有了更深刻的理解，从而为我们找到治愈癌症之路指明方向。但是，他们的工作究竟有多重要，而有那么多的科学家在这一领域中工作，为什么独独是这3位而不是其它人得到这个全世界科学家都梦寐以求的这个荣誉呢？我们就来看看他们到底都做了些什么。 2001年诺贝尔生理医学奖获奖者（从左至右）Leland Hartwell、Tim Hunt和Paul Nurse。 一、细胞周期 所谓细胞周期（cell cycle）是指连续分裂细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程。在这个过程中，细胞遗传物质复制并加倍，且在分裂结束时平均分配到两个子细胞中去。细胞周期又可以分为间期（interphase）和有丝分裂期(M phase)。从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂开始的时期就是间期。这一时期，在光学显微镜下看不到细胞有明显的变化，但此时期的细胞内却正在进行一系列的生化活动，主要的活动围绕制造完全相同的又一套遗传物质展开。这一期以DNA合成为标志，又分为G1期，S期和G2期。而在光学显微镜下可以看到的只是M期，经过分裂期，加倍的染色体和其他细胞组分被平均分配到两个完全一样的子细胞中。换句话，通过分裂，形成了一个新细胞。 事实上早在1841年，时任职于柏林大学的波兰神经内科学家和生物学家罗伯特·里麦克（Robert Remak，1815-1865）就报道了细胞分裂现象，并得出结论，细胞分裂是细胞增殖的方式也是机体生长发育的“根本动力”；更有意义的是，他在此时就已经认为肿瘤组织中细胞的形成机制“几乎与正常动物组织相同”。不过，由于受观察手段得的限制，人们还不可能了解到有丝分裂间期中发生的生化事件，而又由于在显微镜下染色体的变化是如此规律，因此，认为细胞的增殖活动主要发生在形态变化明显的有丝分裂期就不难理解了。直到1953年，Howard和Pelc才发现蚕豆根尖细胞分裂中遗传物质DNA的复制发生于静止期中的一个时期，这一时期与有丝分裂期在时间上存在前后两个间隙。由此，他们第一次明确的提出了细胞周期的概念，并将细胞周期划分为上述的4个时期，其中的S期即是DNA合成的时
细胞周期与肿瘤增殖的关系 细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一。细胞通过有丝分裂、无丝分裂和减数分裂来达到增值的目的，细胞在分裂之前必须进行各种必要的物质准备，然后才能进行细胞分裂。通过一系列的分裂，如此周而复，始细胞的数量不断增加。这种细胞物质累积与细胞分裂的循环过程，称为细胞增殖。从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累的过程，直到下一次细胞结束为止，称为一个细胞周期（cell cycle）。一个细胞周期既是一个细胞的整个生命过程。 肿瘤是机体的细胞异常增殖形成的新生物，常表现为机体局部的异常组织团块（肿块）。肿瘤性增殖与非肿瘤性增殖有重要区别，表现在： 1.肿瘤性增殖与机体不协调，对机体有害； 2.肿瘤性增殖一般是克隆性的； 3.肿瘤的细胞形态、代谢和功能均有异常，不同程度地失去了分化成熟的能力； 4.肿瘤细胞生长旺盛，失去控制具有相对的自主性，即使引起肿瘤性增殖的初始因素已消除，仍能持续生长。 众所周知肿瘤的最主要特征就是无限增殖，也就是说:肿瘤细胞具有永生化（immortalization）的特性。染色体末端存在称为端粒（telomere）的DNA重复序列，其长度随细胞的每一次分裂逐渐缩短。细胞分裂一定次数后，端粒短缩到一定程度，细胞死亡。生殖细
胞具有端粒酶活性，可使缩短的端粒长度恢复，但大多数体细胞没有端粒酶活性，体外培养细胞只能分裂大约50次。许多恶性肿瘤细胞都含有端粒酶活性，可能使其端粒不会缩短，这与肿瘤细胞的永生化有关。肿瘤细胞永生使细胞周期发生紊乱，细胞的增殖体系不受控制。 研究发现一个细胞周期分为四个时相，即G1期、S期、G2期和M期。在G1期的晚期阶段有一个特定时期如果细胞连续分裂，则可以通过这个特定时期，进入S期，开始合成DNA，并继续前进，直到完成细胞分裂。这个特定时期被称为限制点（R点）或检验点。限制点被认为是G1期晚期的一个基本事件。细胞只有在内在和外在因素的共同作用下才能完成这一基本事件，任何因素影响到这一基本事件的完成都将严重影响细胞从G1期向S期的转换。肿瘤细胞的发生可能是由于在这个限制点时的内在或者外在因素的改变使得细胞的分裂方向发生改变，现在已知的致癌因素有三个方面：物理因素、化学因素和生物因素。例如物理因素中的射线、化学因素中的烷化剂和酰化剂都有可能影响到R点的功能，使细胞发生癌变。G1期之后的正常细胞有三个去向：分化、持续增殖、暂不增殖（G0期细胞或休眠细胞）细胞癌变后将向着持续增殖的方向走去，不再受到细胞内各种机制的控制，使细胞永生！ 细胞增殖是受到细胞核基因的控制的，在核基因中有原癌基因和抑癌基因与细胞的肿瘤发生有关，这些基因在正常的时候不会引起肿瘤，它们编码的产物是对促进细胞生长增殖十分重要的蛋白质，如生长因子、生长因子受体、信号转导蛋白和转录因子。当这些基因发生
细胞周期调控蛋白MPF的研究 第三节细胞周期调控的分子机理一、MPF的生化本质、活性调节及其功能MPF(卵细胞促成熟因子，matuation-promotingfactor;细胞促分裂因子，mitosis-promoting factor;M期促进因子，M-phase-promoting factor)。 Johnson和 Rao1970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 condensedchromosome，PCC。不同形态的PCCG1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。人M期细胞与袋鼠 (Ptk)G1、S、G2 期细胞融合诱导 PCC:提示M期细胞存在诱导PCC的因子; 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，即成熟促进因子maturation promoting factor，MPF。1971年， Masui和Markert用非洲爪蟾做实验，明确提出MPF的概念 ? ? ? 注射实验表明:孕酮诱导卵母细胞成熟;成熟卵细胞质中，含有 Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射卵母细胞成熟的因子，称做 MPF1979年， 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质的MF。这类物质被统称为MPF。在此后20年里，许多学者致力于MPF的提纯，试图揭示MPF的生化本质。第二个研究领域是为了弄清楚细胞周期调节基因，遗传学家们利用裂殖酵母和芽殖酵母温度敏感突变
2001年诺贝尔生理学和医学奖
细胞周期调控 一、背景介绍 2001年诺贝尔生理学医学奖授予美国西雅图弗瑞德·哈钦森癌症研究中心的Leland H Hartwell、英国伦敦皇家癌症研究基金会的Sir Paul M. Nurse和R. Timothy Hunt，以表彰获奖者们在细胞周期调控方面的卓越发现和贡献。 Leland (1939年生)在上世纪60年代末便认识到用遗传学方法研究细胞周期的可能性。他采用啤酒酵母细胞建立系统模型，经过一系列试验，分离出细胞周期基因发生突变的酵母细胞。Hartwell和其他科学家相继发现了100多种与细胞周期调控相关的CDC基因族。其中，Hartwell发现的CDC28调控细胞周期G1期进程的第一步，故又称为“start”基因。另外，Hartwell在研究酵母细胞对辐射的敏感性基础上，提出了著名的“checkpoint”概念，即当DNA受损时，细胞周期会停止。这一现象的生理意义在于，在细胞进入下一个细胞周期之前能有足够的时间进行DNA修复。后来，Hartwell将“checkpoint”的概念扩展到调控并保障细胞周期各期之间的正确顺序。 Sir Paul (1949年生)继Hartwell之后在70年代中期采用非渊粟酒裂殖酵母细胞为模型，发现了cdc2基因在细胞分裂(从G2期到有丝分裂期)调控方面起重要作用。后来，他发现cdc2与Hartwell在啤酒酵母中发现的“start”基因相同，还可调控从G1期到S期的转变。因此，cdc2基因可调控细胞周期的不同阶段。 1987年，Nurse分离出人类的相应基因——CDK1。Nurse发现CDK的活性依赖可逆性的磷酸化反应。基于这些理论，又有一些人类的CDK分子相继被发现。R. Timothy Hunt(1943年生)在80年代早期发现了第一个周期蛋白分子。周期蛋白是一种在细胞周期中周期性产生和降解的蛋白质。周期蛋白与CDK分子结合，调节CDK的活性。Hunt首先发现，在海胆细胞中周期蛋白在细胞周期中会发生周期性的降解，这是调控细胞周期的重要机制。Hunt在其他物种中也发现了周期蛋白，这些周期蛋白在进化过程中高度保守。 3位诺贝尔奖获得者创建了细胞周期调控的分子机制。CDK分子的含量在细胞周期中是恒定的，但是它的活性却因周期蛋白的调控作用而不同。周期蛋白和CDK分子共同驱动细胞周期从一期到另一期的转变。 二、细胞周期简介 细胞周期又称细胞分裂周期，是指细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的全过程。分为G1期、S期、G2期和M期。其中，从有丝分裂完成到DNA复制前的间歇时间称为G1期，是细胞生长和DNA合成准备时期。当细胞进入G1期后，细胞开始合成生长所需的RNA、蛋白质、糖类、脂质等，同时其体积在此期逐渐增大。DNA复制的时期为S期，DNA的含量在此期增加一倍。而从DNA复制完成到有丝分裂开始的这段间歇称为G2期，此时细胞合成