细胞周期调控蛋白MPF的研究

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-promotingfactor;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株，分离细胞增殖必需的基因(cdc genes cell division cyclegenes) 1960s L. Hartwell以芽殖酵母为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株(在适宜的温度下和野生型一样)，分离出了几十个与细胞分裂有关的基因cell division cycle gene，CDC，如芽殖酵母的cdc28基因，在G1/S或G2/M转换点发挥重要的功能。

一、简述MPF的结构组成及其对细胞周期运转的调控机制？MPF= Cdc2(细胞分裂周期蛋白，催化亚基)+cyclin（周期蛋白，调节亚基）催化亚基与调节亚基两者结合表现出蛋白激酶活性；催化亚基在细胞周期中保持稳定，周期蛋白（调节亚基）呈周期性波动，从而导致MPF的周期性激活与失活，推动细胞周期的进行。

cyclin B在G1晚期开始合成，G2期末CyclinB 含量达最大值，周期蛋白依赖激酶CDC2只有与cyclin B结合,并且其Thr161位磷酸化,Thr14和Tyr15去磷酸化才能被激活，MPF活化后，可促使H1组蛋白磷酸化，使染色质凝集，促使核纤层蛋白磷酸化，使核膜解体，使微管蛋白磷酸化重排形成纺锤体，调节细胞越过G2/M监控点进入M期，M后期，CyclinB降解，MPF失去活性，染色体去凝集、纺锤体消失、核被膜和核仁重建，细胞从M期向G1期转化。

二、论述真核细胞细胞周期各分期的特点及细胞周期运行的调控机制。

1、细胞周期概念和间期、分裂期各期特点分裂细胞从一次分裂结束开始到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化称为细胞周期,包括细胞间期和分裂期间期：G1期: G1期主要合成大量RNA和专一蛋白质，如DNA复制所需酶、细胞周期蛋白、触发蛋白等，为S期DNA合成作准备。

G1期晚期有限制点（R点），控制着新一轮周期的运转。

S期: DNA复制，组蛋白、非组蛋白也与DNA复制同时进行，中心粒开始复制。

G2期：合成成熟促进因子（MPF），合成微管蛋白，中心粒开始向两极分离。

M期前期：染色质凝集，分裂极确定和有丝分裂器形成，核仁消失和核膜解体前中期：纺锤体微管捕获染色体动粒中期：染色体排列在赤道板上后期：着丝粒分离，姐妹染色单体分开并向细胞两极移动末期：染色体到达两极、解凝集，核膜和核仁重现，形成两个子细胞核胞质分裂一般始于分裂后期，将细胞膜、细胞骨架、细胞器及可溶性蛋白质等分配最终形成两个子细胞。

2、细胞周期运行的调控机制细胞存在一系列监控机制，可鉴别细胞周期进程中的错误，阻止细胞周期进一步运行，这些监控机制即为检验点。

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制细胞是生命的最基本单位，每个细胞都经历着重要的两个过程，即细胞周期和细胞死亡。

在细胞周期中，细胞不断地复制其DNA和细胞器，并最终分裂成两个完全相同的细胞。

而当细胞出现异常或者受到外部因素的影响时，细胞就会经历死亡过程。

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制影响着许多生物学现象，如肿瘤的发生和治疗、细胞分化和再生等，因此具有极大的研究价值。

一、细胞周期细胞周期是一个持续的过程，包含G1期、S期、G2期和M期四个阶段。

在G1期，细胞增长并复制基因组；在S期，DNA被复制；在G2期，细胞继续增长并制备分裂所需的细胞器和物质；最后在M期，细胞分裂成两个完全相同的细胞。

细胞周期的过程由许多分子调控，如细胞周期蛋白（Cyclin）和细胞核分裂素激活蛋白激酶（MPF）等。

Cyclin与CDK（Cyclin Dependent Kinase）相结合，形成复合物，其活性被MPF调节。

在M期，MPF活性升高，将细胞推向促进微管聚合和核分裂的过程。

二、细胞死亡细胞死亡是细胞生命周期中的一个重要事件，细胞死亡方式包含凋亡、坏死、自噬等多种类型。

细胞凋亡是一个常见的死亡方式，它是一种有序的细胞死亡方式，是一个高度调控的过程，包括内在途径和外在途径两种途径。

在内在途径中，细胞发生损伤或遭受外界刺激，释放出细胞死亡蛋白酶（Caspase），从而启动死亡程序。

在外在途径中，外界刺激通过细胞的受体，例如Fas受体，激活一个叫作“死亡信号复合物”的蛋白质结构。

该复合物能够激活Caspase酶活性，并导致细胞死亡。

三、细胞周期和细胞死亡的相互作用细胞周期和细胞死亡有着密切的相互作用。

在细胞周期过程中，细胞必须通过一系列的准备工作，如复制DNA、制备细胞器，才能成功完成分裂。

但是如果细胞周期中存在一些异常因素，例如突变或DNA损伤，细胞需要通过死亡来保证其正常生长发育，以避免畸形或肿瘤的形成。

在细胞死亡的过程中，也会发生一些异常，如无端凋亡。

细胞生物学第十四章细胞周期(二)The Cell Cycle Control System•The cell cycle control system is regulated by both internal and external controls.•The clock has specific checkpoints where the cell cycle stops until a go-ahead signal is received.2细胞周期调控一、细胞周期调控因子的发现二、细胞周期调控因子三、细胞周期调控的机制四、其他3一、细胞周期调控因子的发现1、有丝分裂促进因子（mitosis promoting factor，MPF）2、成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF）3、细胞分裂周期基因（cell division cycle gene，cdc）4、细胞周期蛋白(cyclin)41、MPF 的发现5G1期PCC S 期PCC G2期PCC1970年，Johnson RT和Rao PN 发现M 期HeLa 细胞与间期细胞融合形成早熟染色体凝集（PCC ）。

这一现象提示在M 期细胞中存在诱导染色体凝集的因子，称为有丝分裂促进因子（mitosis promotingfactor ，MPF ）。

•1971年，Masui Y 和Markert CL 通过非洲爪蟾卵实验发现成熟卵母细胞细胞质中含有促卵母细胞成熟的因子，称为成熟促进因子（maturation promoting factor ，MPF ）。

卵细胞成熟示意图：细胞质移植实验发现MPF ：MPF 的发现•1988年，James Maller 实验室在爪蟾卵中分离出MPF ，证明MPF 由p32和p45两种蛋白构成，p32和p45结合后表现出蛋白激酶的活性。

7MPF 激酶p32p45MPF 的组成•1970s ，Leland Hartwell 利用芽殖酵母发现了几十个细胞分裂周期（cell division cycle,cdc ）基因，如cdc28。

第十三章细胞分裂与细胞周期一、名词解释1、细胞周期2、细胞周期检验点3、有丝分裂4、减数分裂5、有丝分裂器6、MPF（细胞促分裂因子）7、细胞周期蛋白8、终端分化细胞二、填空题1、在细胞有丝分裂中, 微管的作用是、；微丝的作用是。

2、中心粒是由_________构成的，每个中心体各含有一对互相__________的中心粒，在细胞周期的______________期进行复制。

3、动物细胞的有丝分裂器有、、和四种类型的微管；植物细胞中没有。

4、细胞分裂的方式有、和。

5、细胞周期可分为四个时期即、、、和。

6、按照细胞增殖能力不同，可将细胞分为三类、和。

7、在细胞周期调控中，调控细胞越过G1/S期限制点的CDK与周期蛋白的复合物称为。

8、MPF由两个亚单位组成，即和。

当两者结合后表现出蛋白激酶活性，其中为催化亚单位，为调节亚单位。

9、肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型，肝细胞在受到损伤情况下能进行分裂，而肌细胞却不行，由此可判断肝细胞属于，而肌细胞属于。

10、细胞周期中重要的检验点包括、、和。

11、在减数分裂的前期发生同源染色体的和等位基因的；在有丝分裂后期中，是发生分离，而在减数分裂后期I中则是发生分离。

三、选择题1、若在显微镜下观察到的某细胞具有核仁, 并且核物质与细胞质的界限清晰, 则可判定此细胞处于细胞的( )。

A、间期B、前期C、中期D、后期2、在细胞分裂中期与纺锤体的动粒微管相连，保证染色体平均分配到两个子细胞中的结构是（）。

A、复制源B、着丝粒C、端粒D、动粒3、关于细胞周期限制点的表述，错误的是（）。

A、限制点对正常细胞周期运转并不是必需的B、它的作用是细胞遇到环境压力或DNA受到损伤时使细胞周期停止的"刹车"作用，对细胞进入下一期之前进行“检查”。

C、细胞周期有四个限制点：G1/S、S/G2、G2/M和M/ G1限制点D、最重要的是G1/S限制点4、MPF 的分子组成是（）。

第四节：细胞周期调控佚名一、研究背景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)。

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。

图13-15 不同形态的PCC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)。

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质的MF。

这类物质被统称为MPF。

1960s Leland Hartwell以芽殖酵母（图13-16）为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株（在适宜的温度下和野生型一样），分离出了几十个与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene，CDC)。

如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M转换点发挥重要的功能。

Hartwell还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了checkpoint（细胞周期检验点）的概念，意指当DNA受到损伤时，细胞周期会停下来。

细胞生物学09年1月11日下午一、填空题（每空1分，共10分，请按顺序把答案写在答题簿上，并注明序号）1、2007年国际十大科技新闻之一的“万能细胞”技术的核心内容是基因重新编排技术。

2、哺乳动物的bc12基因产物在功能上与线虫参与编程性细胞死亡中的CED-4基因产物相当。

3、一种溶酶体贮存病是由于病人缺损N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶，而不能产生6-磷酸甘露糖，因而溶酶体酶在运转时，不能被受体识别进入溶酶体中，溶酶体中的生物大分子不能被降解。

4、新合成的，没有分选信号的蛋白质被保留在细胞质基质中。

5、人的细胞在进行有丝分裂时，总共有92个动粒。

6、膜两侧由于正离子和负离子的差别造成的电位差（通常是60mV），称为静息电位。

7、电化学质子梯度是指膜两侧pH梯度和离子电荷梯度之和。

8、信号识别颗粒SRP是一种核糖核蛋白复合物，它能与新合成多肽N端的信号序列结合，并引导新合成的多肽及与其相连的核糖体与ER结合。

9、德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森因发现导致宫颈癌的人乳头状瘤病毒（ＨＰＶ）、法国科学家佛朗索瓦丝·巴尔—西诺西和吕克·豪塔尼因发现人类免疫缺陷病毒（ＨＩＶ）、而分享了2008年度的诺贝尔生理学或医学奖。

二、判断题（判断各题正误，无论正确与否都要说明判断的依据，否则不得分，每题2分，共20分。

请将答案写在答题簿上，并标明题号）1、所有进入早期内体的分子都毫无列外地进入后期内体，在那里与新合成的酸水解酶会合并最终在溶酶体中被水解。

错2、转运蛋白既可以进行主动运输，也可以进行被动运输；而通道蛋白进行的都是被动运输。

对3、大多数动物细胞中，负端走向的微管发动机蛋白是将货物运送到细胞周边，而正端走向的微管发动机蛋白将货物向细胞内部运送。

错，相反。

4、为了使肌细胞质膜去极化，肌质网（SR）中的Ca2+泵是使用A TP水解释放的能量将Ca2+从SR的腔输往胞质溶胶，以启动肌收缩。

细胞生物学-12(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、判断题(总题数：9，分数：9.00)1.cdc2与周期蛋白结合后才能活化，具有蛋白激酶活性。

（分数：1.00）A.正确√B.错误解析：2.细胞周期蛋白也是cdc2基因的产物。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：3.有亮氨酸拉链模式(Leucine-Zipper motif)的jun和fos蛋白质是以多聚体的形式结合DNA的。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：4.永生细胞和癌细胞的主要共同点就是既没有细胞分裂次数的限制，也没有细胞间的接触抑制。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：5.抑癌基因突变而转变成癌基因。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：6.细胞分化是多细胞有机体独有的特征。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：7.细胞的分化是多细胞生物体发育的基础，也是单细胞生物体生活的周期变化的基础。

（分数：1.00）A.正确√B.错误解析：8.就是在理论上也不是所有的分化细胞都可以发生去分化现象的。

（分数：1.00）A.正确√B.错误解析：9.体外培养的任何动物二倍体细胞，均只能传代50次左右。

（分数：1.00）A.正确B.错误√解析：二、填空题(总题数：9，分数：9.00)10.细胞周期中的引擎是 1和 2。

（分数：1.00）解析：周期蛋白(cyclin)；周期蛋白依赖激酶(CDKs)。

11.各种周期蛋白均含有一段相当保守的氨基酸序列，这段序列称为 1。

（分数：1.00）解析：周期蛋白框。

12.CDK是一种周期的白依赖性的蛋白源酶，可使靶蛋白的 1残基磷酸化。

（分数：1.00）解析：丝氨酸或苏氨酸。

13.细胞周期中的两个关键时期相互转化的点是 1和 2，其中 3是催化亚基， 4相当于调节亚基。

（分数：1.00）解析：CDK；周期蛋白；CDK；周期蛋白。

14.在胚胎发育过程中所以能相继出现新类型细胞是由于 1的结果。

细胞凋亡和细胞周期的调控机制细胞是构成生物体的最基本单位，细胞的生长、分裂和死亡是维持生物体内稳定状态的关键过程。

在生物体内，细胞的数量是通过细胞周期和细胞凋亡这两个过程相互调控而得以维持的。

细胞周期调控细胞生长和分裂，而细胞凋亡则是一种主动的细胞死亡形式，能够消除受到损伤或发生异常的细胞。

本文将讨论细胞凋亡和细胞周期的调控机制。

一、细胞凋亡的诱导和执行过程细胞凋亡是由一系列信号分子的作用引起的，包括外源性和内源性信号分子。

外源性信号分子包括细胞因子、抗癌药物、放射线等，内源性信号分子包括细胞内的DNA损伤和细胞周期阻滞等。

这些信号分子能够通过激活细胞凋亡途径，诱导细胞执行凋亡程序。

细胞凋亡的执行过程可以分为两个主要部分：信号传导和凋亡效应。

信号传导包括细胞内生死信号的识别和转导等，凋亡效应包括线粒体途径（释放细胞色素c等激活caspase进行凋亡）、死亡受体途径（结合死亡受体激活caspase进行凋亡）、内质网应激途径（释放内质网钙离子等激活caspase进行凋亡）等。

这些凋亡效应可以通过细胞膜发生位置不同等特征进行区分，但不同的途径可能会彼此影响，从而出现复杂的凋亡效应。

二、细胞周期的调控机制细胞周期包括G1、S、G2和M四个阶段，不同阶段的细胞周期调控机制也不同。

下面将对各个阶段的调控机制进行介绍。

G1阶段：这是细胞周期开始的阶段，也是细胞周期最长的阶段。

在这个阶段，细胞会检查自身是否适合进行DNA复制。

如果细胞内存在DNA损伤或者细胞内信号不足，那么细胞将在G1阶段停滞。

G1阶段的细胞周期调控主要是由p53这个关键基因调控的。

S阶段：在G1阶段结束后，细胞将进入S阶段。

在这个阶段，细胞会复制DNA，并检查自身是否拥有足够的DNA复制物质。

如果没有足够的DNA复制物质，那么细胞将无法进入S期。

S阶段的细胞周期调控主要是由Rb这个关键基因调控的。

G2阶段：在S阶段结束后，细胞将进入G2阶段。