细胞周期同步化
在细胞培养过程中，细胞多处于不同的细胞周期时相中，其中有少数细胞在进行有丝分裂
活动，其余细胞分别处于G1、S和G2各期。不同时相的细胞对药物干预存在不同反应，会影响实验的重复性，因此，需要获得周期一致性的细胞。利用细胞同步化技术可使细胞大
量的处于同一细胞时期，并可获得该时期大量的物质，如细胞中期时的染色体。细胞周
期同步化(synchronization)是指为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，借助某种自然或人为的实验手段,使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相( 除了G0期的细胞)的现象。细胞同步化本质上包括用一定的方法获得一定数量的同步
化细胞群和使细胞进入同步化生长的两层含义。
DNA 合成抑制法是通过抑制DNA合成将细胞同步于同一时期的方法。高浓度TdR(胸腺嘧
啶核苷)双阻断法是目前常用的抑制DNA 合成的同步化方法。它可逆地抑制DNA 合成，而
不影响其他时期细胞的转运，最终可将细胞群阻断在S 期或G1 /S 交界处。其原理是: Td Ｒ是细胞DNA 合成不可缺少的前体，但向培养基中加入过量TdＲ，可形成过量的三磷酸腺苷，后者能反馈抑制其他核苷酸的磷酸化，从而抑制DNA 合成。它将细胞同步于G1 /S期
交界处，同步化程度高，适用于任何培养体系，可将几乎所有的细胞同步化，但是容易产
生非均衡生长，个别细胞体积增大。TdＲ双阻断法因为简单易行且可逆，在肿瘤药理方面对细胞周期同步化的实验中得到了广泛的应用。羟基脲、5-氟脱氧尿嘧啶、阿糖胞苷、氨
甲蝶呤和高浓度ADR、GDR也属于DNA合成抑制剂，它们与TdR作用相似，均可通过抑制DNA合成达到同步化的目的。
中期阻断法是利用破坏微管的药物将细胞阻断在M期从而得到同一时期细胞的方法，常
用的药物有秋水仙素等。秋水仙素通过抑制微管的聚合，进而抑制有丝分裂装置的形成，
将细胞阻断于有丝分裂中期然后再释放使细胞达到同步化。中期阻断法非平衡生长问题不
明显，但可逆性比较差，当阻断时间过长时，许多细胞产生异常分裂。过去研究中也发现，同步后的细胞的生长能力明显不如撤去阻断剂后得到的S期细胞旺盛。秋水仙胺、Nocodazole也是目前常用的中期阻断剂。
经过同步化之后的细胞可以通过流式细胞术对其周期进行分析。将细胞用PI（碘化丙啶）染液进行染色，使用流式细胞仪对细胞内DNA的相对含量进行测定，可分析细胞周期各时
相的百分比。由于细胞的DNA含量在不同时期有显著的差异，因此可以将细胞分成G1/G0
期（1倍），S期（1-2倍）和G2/M期（2倍）。流式细胞仪可以根据DNA含量在不同时间内的变化,从而确定细胞周期的长短,也可以直接标记DNA复制（放射性同位素标记）,统计细胞数量与标记细胞的百分比,对细胞周期进行综合分析.
连续分裂的细胞从上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为细胞周
期(cell cyc1e)。细胞周期包含四个阶段：①G1期(first gap),又称合成前期，指前一次
有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期；②S期(synthesis phase),即DNA合成期，为真
核细胞分裂(cell pision)间期中进行DNA合成的阶段；③G2期(second gap),为DNA合成
后期，指DNA合成结束至有丝分裂开始之间的一个阶段；④M期 (mitosis or pision) ,
又称D期，是染色体真正开始分离时期。细胞周期又可分为有丝分裂期（M期）和分裂间
期(即G1→S→G2)两个时期。尽管细胞周期中各期的持续时间因不同细胞类型而异，但相
对而言M期最短，S期较长。流式细胞仪（flow cytometer；FCM）的工作原理是在样品管
中放入待测细胞，在气体的压力下使待测细胞进入充满鞘液的流动室。在细胞流动室里单
细胞悬液被鞘流液包绕通过流动室内一定孔径的孔，形成细胞柱。然后通过对流动液体中
单列的细胞进行逐一检测，得到单个细胞的光散射和荧光指标，在功能水平上定量分析出
其体积、内部结构、DNA、RNA、蛋白质、抗原等的物理、化学特征等多个参数。流式细胞
仪不仅可以根据不同时间内DNA含量的变化来确定细胞周期的长短，还可以直接用放射性
同位素标记DNA复制，通过统计细胞数目与比较各时相细胞的百分比来检测是否达到预期
目的，从而对细胞周期各时相进行综合分析。流式细胞分析法与传统的荧光镜检查相比，
具有速度快、精度高、准确性好等优点，已成为当代最先进的细胞定量分析技术。
Hela细胞周期时间为21 h，其中G1期为10 h，S期为7 h，G2期为3 h，M期为1 h。
一、S期同步化方法（胸腺嘧啶核苷双阻断法，两次可让细胞同步化到G1/S期）
胸腺嘧啶核苷(TdR)双阻断法：在处于对数生长期细胞的培养基中首次加入过量的DNA合成抑制剂TdR，能可逆地抑制S期细胞的DNA生成，而不作用其他细胞阶段的运转，导致大
多数细胞群被同步化于G1/S期交界处，但仍有部分细胞处于S期范围；移去胸腺嘧啶核苷，细胞再培养一段比S期较长而短于G2、M、G1三期总和的时间，让它们完全越过S期，但
又不使按周期发展最快的细胞进入下一个S期。第二次胸腺嘧啶核苷处理，当细胞继续运
转至G1/S交界处时，被过量的胸腺嘧啶核苷抑制而停止。细胞则于G1/S期边界汇集，再
次撤掉胸腺嘧啶核苷，加入完全培养基，使细胞继续生长，则细胞同时启动于S期。5-氟
脱氧尿嘧啶、羟基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高浓度AdR和GdR等DNA合成抑制剂均可抑
制DNA合成使细胞同步化，由于高浓度胸腺嘧啶核苷对S期细胞的毒性较小，因此常用胸
腺嘧啶核苷双阻断法诱导细胞同步化。其优点是同步化程度高，适用于任何培养体系。几
乎可将所有的细胞同步化，缺点是造成非均衡生长，个别细胞体积增大。
二、M期同步化方法（振荡收集法）
该法利用M期细胞变圆易脱落的特点。在处于对数增殖期的单层贴壁细胞（分裂活跃，M
期多）中加入Nocodazole。一段时间后，多数细胞被阻滞与M期，轻轻振荡或拍击培养瓶，M期细胞则与瓶壁脱离，悬浮在培养液中，收集培养液，之后再加入新鲜培养液，按照此
法继续收集，可得到一定数目的M期细胞。振荡收集法操作简单，同步化程度高并且细胞
不受药物伤害，能够真实反映细胞周期状况，缺点是由于M期较短，被分离出的细胞很少，只能应用于贴壁细胞。收集到的有丝分裂期的细胞可以贮存在冰上，然后处理其余的培养瓶。
三.实验用品
1.材料：Hela细胞。
2.试剂：0.25%胰蛋白酶液、无血清细胞培养液、DAPI试剂、Hank’s液、2mmol/L TdR、70％乙醇（保存于4℃）、RNase-A（10mg/ml,-20℃保存）、PI（650 g/ml，避光保存于-20℃）、PBS (pH 7.4保存于4℃)、秋水仙胺、秋水仙素。
3.器材：培养瓶、移液器、枪头、5ml注射器、试管、离心管、封口膜、微量移液器、Tips、烧杯、废液缸、细胞培养设备、倒置显微镜、台式离心机、水浴、4℃冰箱、二氧化碳培养箱、N2罐、流式细胞仪、超净工作台。
四.实验步骤
(一)S期同步化方法（TdR双阻断法）
(1) 取指数生长期细胞。
(2) 第一次阻断：将对数生长期细胞的培养基换成含2mmol/L的新鲜TdR培养液。
(3) 37℃、5%CO 二氧化碳培养箱中培养12h
(4) 第一次释放：弃去含有胸腺嘧啶核苷的培养基，用Hanks液对贴壁细胞漂洗2～3
次，并更换不含TdR的新鲜培养基，继续培养16h。
(5) 第二次阻断：弃去培养液，再加入浓度为2mmol/LTdR的新鲜培养基，37℃、
5%CO 培养12h。
(6) 第二次释放：重复第（4）步骤，此时的细胞大部分出去G1/S期边界，同步化细
胞随时间推移逐渐进入S期。
（二）M期同步化方法（振荡收集法）
(1) 取生长于占瓶底面积60%～80%的细胞一瓶，轻轻摇晃或拍击培养瓶，使松动细胞
脱落而悬浮在培养液中，并用离心管收集。
(2) 用Hank洗涤2次，漂洗液收集到离心管。
(3) 600rpm离心5分钟，并用培养液将细胞浓度调整为2.5×105个/ml接种于培养
瓶。
(三)利用流式细胞术分析细胞周期时相
(1) 将细胞传代培养至指数生长期，吸弃细胞培养上清，用Hanks液洗涤细胞一次，
胰酶消化细胞，完全培养基终止，收集细胞。1200rmp 5min离心，弃去上清。
(2) 4℃预冷的PBS漂洗细胞沉淀2次，1500rmp离心5分钟，收集细胞。
(3) 快速将细胞悬液注入预冷的70%乙醇中，封口膜封口。4℃固定过夜（可长至2
周）。
(4) 1500rmp 离心5分钟去固定液，收集固定细胞，用0.4mL PBS使细胞重悬并转至
试管中吹打均匀（防止细胞破碎）。PBS漂洗2次。
(5) 细胞染色液配制：40×加碘化丙啶（PI）母液（2 mg/ml）：100×RNA酶A母液
（10 mg/ml）：1×PBS =25：10：1000。
(6) 细胞染色：根据细胞量，加入一定体积的细胞染色液（1～1.5ml）重悬，使上机
时细胞通过率为200～350 Cell/s。
(7) 用300目（孔径40～50 m）的筛网过滤于流式上机管中，上机检测。
(8) 样品分析测定及打印。
(四) 秋水仙素阻抑法
(1)将细胞培养至指数生长期。
(2)加入秋水仙素，使培养基最终浓度为0.25～0.5μg/mL，作用6～7小时。
(3)收集细胞，800rpm离心5～10分钟，弃去上清，沉于管底的细胞即为M期细胞。
(五)N2阻断法
(1)将细胞传代培养至指数生长期。
(2)将培养瓶置于N2罐中并通入适量CO2(约相当于罐中体积的5％)。
(3)关闭N2罐，连接N2管子和压力表，慢慢向罐中充入氮气直到压力为80～90磅／
英寸为止。
(4)将N2装置放在37℃培养箱中10～16小时。次日取出，然后缓缓放出N2(最好放出
窗外)。
(5)取出细胞观察同步化效果，并用振荡法收集细胞于离心管中。
(6)800rpm离心10分钟，收集细胞。
（六）G1期和G2期细胞的获得
1．G2期细胞的获得
根据细胞周期测定的数值，使用胸腺嘧啶核苷双阻断法使细胞同步化于G1/S期交界处后，使细胞释放胸腺嘧啶核苷后继续培养。其培养时间应大于S期时间并小于S期与G2期总和的时间。然后先用振荡收集法使已进入M期的细胞脱落瓶壁，弃去上清培养基；再用胰酶消化，加入新鲜培养基制成细胞悬液，离心收集细胞，即为G2期细胞。
2．G1期细胞的获得
(1)向用胸腺嘧啶核苷双阻断法获得的细胞中加入一定量的培养基，继续培养大于
S+G2+M期小于一个周期的时间即可获得G1期细胞。
(2)向细胞中加入缺乏异亮氨酸的培养基进行培养，培养时间超过一个细胞周期，即可
获得G1期细胞。
Common methods for mammalian cell cycle synchronization.
Method Synchrony
inducing agent
or treatment mechanism of action Cell cycle
stage
blocked
Chemical/pharmacol ogical inhibition
of DNA replication/synthe sis or mitotic spindle formation Lovastatin Inhibition of HMG-CoA
reductase(cholesterol s
ynthesis) and the
proteasome
Early G1
Mimosine Inhibition
of thymidine,
nucleotide
biosynthesis,
inhibition of
Ctf4/chromatin binding
Late G1;
G1/S
Thymidine
TdR
Excess thymidine-
induced feedback
inhibition of DNA
replication
G1/S
Aphidicolin Inhibition of DNA
polymerase-α and DNA
polymerase-δ
G1/S
Hydroxyurea Inhibition of
ribonucleotide
reductase
G1/S
Colchicine
Colcemide
Inhibition of
microtubule
polymerization
G2/M
Nocodazole Inhibition of
microtubule
polymerization
G2/M
Mitogen or growth factor withdrawal Serum starvation Growth restriction–
induced quiescence
G0/G1
Amino acid
starvation
Growth restriction–
induced quiescence
G0/G1
Density arrest Contact
inhibition
Cell-cell contact–
induced activation of
specific
transcriptional
programs
G1
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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
细胞周期同步化 借助某种实验手段(自然地或经人为地),使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相的现象。 细胞周期同步化分：自然同步化和人工同步化。 自然同步化：是自然界存在的现象, 在动、植物细胞都有发现。它们不受人为条件的干扰, 因而有可能在接近自然的条件下进行观察, 但自然同步化的细胞群体受到诸多条件的限制, 对结果有很大的影响。 人工同步化：是利用细胞培养的方法, 用各种理化因素处理获得的同步化生长的细胞。常用的细胞人工同步化的方法分为选择同步化、诱导同步化或者两者的结合。 同步化分类及方法 （一）自然同步化 1．多核体 如粘菌只进行核分裂，而不发生胞质分裂，形成多核体。数量众多的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂，使细胞核达108，体积达5~6cm。疟原虫也具有类似的情况。 2．某些水生动物的受精卵 如海胆卵可以同时授精，最初的3次细胞分裂是同步的，再如大量海参卵受精后，前9次细胞分裂都是同步化进行的。 3．增殖抑制解除后的同步分裂 如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。 （二）人工同步化 1．选择同步化 1) 有丝分裂选择法：使单层培养的细胞处于对数增殖期，此时分裂活跃，分裂指数高,MI高。有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻振荡，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继续收集，这样每隔1h摇一次并收获一次，倾出培养液贮存于2~4℃冰箱中保存可连续收集24h，则可获得一定数量的中期细胞。其优点是，操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。（分裂细胞约占1%～2%） 2）细胞沉降分离法：不同时期的细胞体积不同，而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，因此可用离心的方法分离。其优点是可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度较低。 2．诱导同步化 1）DNA合成阴断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。5-氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高浓度ADR、GDR和TDR，均可抑制DNA合成使细胞同步化。其中高浓度TDR 对S期细胞的毒性较小，因此常用TDR双阻断法诱导细胞同步化：
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
细胞周期同步化 在细胞培养过程中，细胞多处于不同的细胞周期时相中，其中有少数细胞在进行有丝分裂活动，其余细胞分别处于G1、S和G2各期。不同时相的细胞对药物干预存在不同反应，会影响实验的重复性，因此，需要获得周期一致性的细胞。利用细胞同步化技术可使细胞大 量的处于同一细胞时期，并可获得该时期大量的物质，如细胞中期时的染色体。细胞周期同步化(synchronization)是指为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，借助某种自然或人为的实验手段,使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相( 除了G0期的细胞)的现象。细胞同步化本质上包括用一定的方法获得一定数量的同步化细胞群和使细胞进入同步化生长的两层含义。 DNA 合成抑制法是通过抑制DNA合成将细胞同步于同一时期的方法。高浓度TdR(胸腺嘧啶核苷)双阻断法是目前常用的抑制DNA 合成的同步化方法。它可逆地抑制DNA 合成，而不影响其他时期细胞的转运，最终可将细胞群阻断在S 期或G1 /S 交界处。其原理是: TdＲ是细胞DNA 合成不可缺少的前体，但向培养基中加入过量TdＲ，可形成过量的三磷酸腺苷，后者能反馈抑制其他核苷酸的磷酸化，从而抑制DNA 合成。它将细胞同步于G1 /S 期交界处，同步化程度高，适用于任何培养体系，可将几乎所有的细胞同步化，但是容易产生非均衡生长，个别细胞体积增大。TdＲ双阻断法因为简单易行且可逆，在肿瘤药理方面对细胞周期同步化的实验中得到了广泛的应用。羟基脲、5-氟脱氧尿嘧啶、阿糖胞苷、氨甲蝶呤和高浓度ADR、GDR也属于DNA合成抑制剂，它们与TdR作用相似，均可通过抑制DNA合成达到同步化的目的。 中期阻断法是利用破坏微管的药物将细胞阻断在M期从而得到同一时期细胞的方法，常用的药物有秋水仙素等。秋水仙素通过抑制微管的聚合，进而抑制有丝分裂装置的形成，将细胞阻断于有丝分裂中期然后再释放使细胞达到同步化。中期阻断法非平衡生长问题不明显，但可逆性比较差，当阻断时间过长时，许多细胞产生异常分裂。过去研究中也发现，同步后的细胞的生长能力明显不如撤去阻断剂后得到的S期细胞旺盛。秋水仙胺、Nocodazole也是目前常用的中期阻断剂。 经过同步化之后的细胞可以通过流式细胞术对其周期进行分析。将细胞用PI（碘化丙啶）染液进行染色，使用流式细胞仪对细胞内DNA的相对含量进行测定，可分析细胞周期各时相的百分比。由于细胞的DNA含量在不同时期有显著的差异，因此可以将细胞分成 G1/G0期（1倍），S期（1-2倍）和G2/M期（2倍）。流式细胞仪可以根据DNA含量在不同时间内的变化,从而确定细胞周期的长短,也可以直接标记DNA复制（放射性同位素标记）,统计细胞数量与标记细胞的百分比,对细胞周期进行综合分析. 连续分裂的细胞从上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为细胞周期(cell cyc1e)。细胞周期包含四个阶段：①G1期(first gap),又称合成前期，指前一次有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期；②S期(synthesis phase),即DNA合成期，为真核细胞分裂(cell pision)间期中进行DNA合成的阶段；③G2期(second gap),为DNA合成后期，指DNA合成结束至有丝分裂开始之间的一个阶段；④M期 (mitosis or pision) ,又称D期，是染色体真正开始分离时期。细胞周期又可分为有丝分裂期（M期）和分裂间期(即G1→S→G2)两个时期。尽管细胞周期中各期的持续时间因不同细胞类型而异，但相对而言M期最短，S期较长。流式细胞仪（flow cytometer；FCM）的工作原理是在样品管中放入待测细胞，在气体的压力下使待测细胞进入充满鞘液的流动室。在细胞流动室里单细胞悬液被鞘流液包绕通过流动室内一定孔径的孔，形成细胞柱。然后通过对流动液体中单列的细胞进行逐一检测，得到单个细胞的光散射和荧光指标，在功能水平上定量分析出其体积、内部结构、DNA、RNA、蛋白质、抗原等的物理、化学特征等多个参数。流式细胞
Cell synchronization of Drosophila cell line Cell synchronization of Drosophila Kc cells Kc cells were cultured in 15-cm plates at a density of 1×106cells/mL in Schneider’s Media (Invitrogen 11720034) supplemented with 10% FCS and penicillin/streptomycin. The cells were arrested in G2 by the addition of the hormone Ecdysone (Sigma H5142, 蜕皮激素, C27H44O6) at a final concentration of 1.7 μM. To arrest the cells at the G1/S transition, the cells were released from Ecdysone into 1 mM HU. For replication timing, cells were pulsed with 50 μg/mL BrdU (Roche 280 879) for 1 h at either 0 or 6 h following release from HU. For identification of early origins, cells were released from G2 into medium containing both BrdU and HU at the same concentrations as above. Cell cycle progression was monitored by FACS. Molecular formula of Ecdysone Cell synchronization of Drosophila S2 cells: Briefly, log-phase (2x106/ml) cells were first incubated with 0.2 nM ponasterone (甾酮A, C27H44O6) A for 24 h to obtain G2 cells. Cells were then rinsed with phosphate-buffered saline (PBS) three times, resuspended in fresh Schneider’s Drosophila medium (GIBCO) containing 5% each of Fetal Bovine Serum and Bovine Calf Serum (JRH Biosciences), along with 1.5 mM hydroxyurea (HU, 羟基脲, CH4NO), and cultured for 18 h to obtain G1/S cells. Afterwards, these cells were rinsed with PBS three times, cultured in the above-specified medium without HU and harvested at various time points for analyses. Molecular formula of ponasterone BrdU-FACS or FACS analyses : Cells grown in 6-well plates were treated with BrdU (10 μM) for 45-60 min, fixed with 80% cold ethanol, treated with 3N HCl, washed and incubated with anti-BrdU MAb (Becton Dickinson) for 60 min. After washing, cells were incubated with Alexa Fluor ? 488 goat anti-mouse IgG (Invitrogen) for 30 min. These cells, or ethanol-fixed cells (for direct FACS assays), were treated with propidium iodide and RNase A for 30 min before FACS analyses. Reference: Lee et al.,2010, JBC. Drosophila Octamer Elements and Pdm-1 Dictate the Coordinated Transcription of Core Histone Genes. David M. MacAlpine., 2004, Genes Dev., Coordination of replication and transcription along a Drosophila chromosome.
第六章细胞周期及其调节 细胞增殖(cell proliferation)与细胞生长分裂周期． 第一节细胞周期 一、细胞周期(cell cycle)：指亲代细胞分裂结束到子代细胞分裂结束所经历的过程，这个过程所需的时间称为细胞周期时间。 细胞周期由G1、S、G2和M期组成(G1、S和G2期又合称为分裂间期)。 G1(Gap1)期：DNA合成前期(复制前期)，从上次有丝分裂完成到DNA复制之前的阶段; S期：DNA复制期; G2期：合成后期，从DNA复制完成至有丝分裂开始; M期：有丝分裂(Mitosis)期，包括核分裂和胞质分裂． M期结束后形成两个新的子细胞。 注：①不同细胞的细胞周期时间不同，一般S+G2+M期较恒定，而G1期变化较大，因而它决定了细胞周期时间的长短； ②G1期细胞有三种可能的趋向：1)进入S期(即进入细胞周期)．2)处于静止期即Co期(在一定条件下可重新进入增殖周期)，3)分化、衰老、凋亡。 二、细胞周期中各时相的主要生化事件 细胞周期中每期都有其特殊功能，其中S期的DNA复制和M期细胞核的有丝分裂是细胞周期中2个最关键的过程： 1、G1期：为DNA复制作准备，G1早期合成各种RNA、结构蛋白和酶等，细胞通过一 1
个限制点(restriction point，R点)后在G1后期合成DNA复制有关的蛋白和酶。 在开始合成DNA之前有一个关卡(checkpoint)，检查染色体DNA是否有损伤，如有则先要进行修复。 2、S期：DNA(包栝端粒)的复制及组蛋白合成、核小体装配．S期后每一染色体复制成2个染色单体· S→G2期关卡：检查DNA复制是否完成 3、G2期：为有丝分裂作准备．有RNA和非组蛋白合成。 4、M期：染色体浓缩一仿锤体形成→染色体分离并移向细胞两端→染色体解聚，形成两个新核→胞质分裂。 第二节周期素依赖性蛋白激晦与细胞周期调节 周期素依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinases，CDKs) 通过使特异底物磷酸化调节细胞周期进行，其活性依赖与周期素(cyclin)结合形成复合物。 一、周期素-周期素依赖性蛋白激酶 周期素家族和周期素依赖蛋白激酶(CDK)家族． 细胞周期的不同时相表达不同cyc-CDK，这些cyc-CDK复合物在各不同的细胞周期过渡点起作用． 1、G1期cyc-CDK G1期表达的周期素为周期素C、D（D1、D2、D3)和E。 D族周期素主要与CDK4(以及CDK2、CDK5、CDK6)结合成活性的蛋白激酶复合物，对细胞通过R点(G0→G1过渡有重要作用。 E族周期素与CDK2形成复合物。 cycE-CDK2复合物调控G1→S过渡。 2
生命科学 Chinese Bulletin of Life Sciences 第17卷 第4期2005年8月 Vol. 17, No. 4Aug., 2005 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：Q 253 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-dependent manner at special points of the cell cycle. Cyclin protein levels rise and fall during the cell cycle and in the way they periodically activate CDKs. Furthermore, the cell cycle checkpoint is also discussed as a key process in the regulation of CDKs. PLKs are important mediators for various cell cycle checkpoints, while Aurora kinases have emerged as essential regulators of cell division. Here, we reviewed the effects of above factors on cell cycle 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(2005)04-0318-05 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
细胞周期同步化常用的方法 在一般培养条件下，群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时相，这就是细胞同步化技术。 细胞同步化的方法有选择同步化和诱导同步化，其中，选择同步化常用的方法有有丝分裂选择法和细胞沉降分离法。 选用DNA合成抑制剂可逆地抑制S期细胞DNA合成而不影响其他细胞周期运转，最终可将细胞群体阻断在G1/S期交界处；一些抑制微管聚合的药物，因抑制有丝分裂装置的形成和功能行使，可将细胞阻断在有丝分裂中期，即使细胞同步于M期。 一、M期同步化方法 1．振荡收集法 该法利用M期细胞变圆易脱落的特点，将生长旺盛的贴壁细胞按一定的时间间隔振荡，使M期细胞脱落，逐步收集培养基，并补充新的培养基。收集的细胞放4℃冰箱中保存，离心沉淀后即获得M期细胞。 2．秋水仙素阻抑法 （1）将细胞传代培养至指数生长期。 （2）加入秋水仙胺，使最终浓度为0.05－0.1μg/mL培养基，作用6－7 h。如使用秋水仙素，使用浓度应加大5～10倍。 （3）振荡收集细胞，800 r/min离心5－10 min，弃上清，收集的沉淀细胞即为M期细胞。加入一定量培养基将细胞接种到培养瓶中或直接进行离体实验。由于秋水仙素或秋水仙胺对细胞有一定毒性，用量较小或作用时间较短细胞活性尚可恢复，而用量过大或时间过长则细胞不能存活，因此使用时应严格控制其剂量和作用时间。 3．N2阻断法此方法较秋水仙素阻抑法好 （1）将细胞传代培养至指数生长期。 （2）将培养瓶置于N2罐中通入适量CO2（约相当于罐中体积的5％）。 （3）关闭好N2罐，接上N2管子及压力表，缓缓向罐中充气一直到压力为80-90磅/英寸2为止。 （4）将N2装置放在37℃培养箱中10－16 h（通常过夜）。次日从培养箱中取出，然后缓缓将N2放出（最好放出窗外）。 （5）取出细胞在镜下观察同步化效果，用振荡法收集细胞于离心管中。 （6）800 r/min离心10 min收集细胞。 二、S期同步化方法 胸腺嘧啶核苷（TdR）双阻断法：该法利用过量TdR能阻碍DNA合成的原理而设计，为了加强细胞同步化效果，常采用两次TdR阻断法，即双阻断法。第1次阻断时间相当于G2、M 和G1期时间的总和或稍长，释放时间不短于S期时间，而小于G2+M+G1期时间，这样才能使所有位于G1/S期的细胞通过S期，而又不使沿周期前进最快的细胞进入下一个S期。第2次阻断时间同第1次，再释放。 现以HeLa细胞为例加以说明（HeLa细胞周期时间为21 h，其中G1期为10 h，S期为7 h，G2期为3 h，M期为1 h）。 1．将细胞培养至指数生长期的早期。 2．加入含2 mmol/L TdR的培养基（2－2.5 mmol/L用于肿瘤细胞的同步化培养），作用16 h。3．弃掉TdR培养基，用Hanks液洗2－3次，再换上新鲜培养基继续温浴9 h。 4．重新加入TdR培养基（浓度同上）进行第2次阻断，作用16 h。 5．再弃掉TdR培养基，Hanks液洗2－3次后换上普通培养基。第2次TdR释放0 h时取样
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
细胞通讯（cell communication)（p156） 一个信号产生细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 信号转导(signal transduction) 是细胞通讯的基本概念, 强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径)和结果, 包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。 信号转导(signal transduction) 强调信号的接受与放大 ③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并激活受体； ④活化受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径； ⑤细胞内信号作用于效应分子，进行逐步放大的级联反应，引起效应。 ⑥信号的解除，细胞反应终止。 受体(receptor)(p158) 一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域和产生效应的区域。 根据存在部位分为： ①细胞内受体（intercellular receptor) 离子通道耦联受体 ②细胞表面受体 G蛋白耦联受体（GPCR） (cell-surface receptor) 酶联受体 G蛋白 G蛋白是细胞内信号传导途径中起着重要作用的三聚体GTP结合调节蛋白的简称，位于质膜胞浆一侧，由α，β，γ三个不同亚基组成。 细胞质膜：围绕在细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜 生物膜（biomembrane）：细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜 单位膜（unit membrane） 生物膜内外两侧为电子密度高的暗线，约为2nm，中间位电子密度低的明线，约为3.5nm，总厚度为7.5 nm，这种“暗-明-暗”的结构。 流动镶嵌模型 生物膜的流动镶嵌模型是一种生物膜结构的模型，它认为生物膜是磷脂以疏水作用形成的双分子层为骨架，磷脂分子是流动性的，可以发生侧移、翻转等。蛋白质分子镶嵌于双分子层的骨架中，可能全部埋藏或者部分埋藏，埋藏的部分是疏水的，同样，蛋白质分子也可以在膜上自由移动。因此称为流动镶嵌模型。 膜脂 存在于质膜及细胞内膜的脂质。主要是甘油磷脂、固醇和少量的鞘脂。膜蛋白则镶嵌在膜脂中。所有的膜脂（membrane lipids）都具有双亲媒性（amphipathic），即这些分子都有
在细胞培养过程中，细胞多处于不同的细胞周期时相中，其中有少数细胞在进行有丝分裂活动，其余细胞分别处于G1、S和G2各期。不同时相的细胞对药物干预存在不同反应，会影响实验的重复性，因此，需要获得周期一致性的细胞。利用细胞同步化技术可使细胞大量的处于同一细胞时期，并可获得该时期大量的物质，如细胞中期时的染色体。细胞周期同步化(synchronization)是指为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，借助某种自然或人为的实验手段,使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相( 除了G0期的细胞)的现象。细胞同步化本质上包括用一定的方法获得一定数量的同步化细胞群和使细胞进入同步化生长的两层含义。 DNA 合成抑制法是通过抑制DNA合成将细胞同步于同一时期的方法。高浓度TdR(胸腺嘧啶核苷)双阻断法是目前常用的抑制DNA 合成的同步化方法。它可逆地抑制DNA 合成，而不影响其他时期细胞的转运，最终可将细胞群阻断在S 期或G1 /S 交界处。其原理是: Td Ｒ是细胞DNA 合成不可缺少的前体，但向培养基中加入过量TdＲ，可形成过量的三磷酸腺苷，后者能反馈抑制其他核苷酸的磷酸化，从而抑制DNA 合成。它将细胞同步于G1 /S期交界处，同步化程度高，适用于任何培养体系，可将几乎所有的细胞同步化，但是容易产生非均衡生长，个别细胞体积增大。TdＲ双阻断法因为简单易行且可逆，在肿瘤药理方面对细胞周期同步化的实验中得到了广泛的应用。羟基脲、5-氟脱氧尿嘧啶、阿糖胞苷、氨甲蝶呤和高浓度ADR、GDR也属于DNA合成抑制剂，它们与TdR作用相似，均可通过抑制DNA合成达到同步化的目的。 中期阻断法是利用破坏微管的药物将细胞阻断在M期从而得到同一时期细胞的方法，常用的药物有秋水仙素等。秋水仙素通过抑制微管的聚合，进而抑制有丝分裂装置的形成，将细胞阻断于有丝分裂中期然后再释放使细胞达到同步化。中期阻断法非平衡生长问题不明显，但可逆性比较差，当阻断时间过长时，许多细胞产生异常分裂。过去研究中也发现，同步后的细胞的生长能力明显不如撤去阻断剂后得到的S期细胞旺盛。秋水仙胺、Nocodazole也是目前常用的中期阻断剂。 经过同步化之后的细胞可以通过流式细胞术对其周期进行分析。将细胞用PI（碘化丙啶）染液进行染色，使用流式细胞仪对细胞内DNA的相对含量进行测定，可分析细胞周期各时相的百分比。由于细胞的DNA含量在不同时期有显著的差异，因此可以将细胞分成 G1/G0期（1倍），S期（1-2倍）和G2/M期（2倍）。流式细胞仪可以根据DNA含量在不同时间内的变化,从而确定细胞周期的长短,也可以直接标记DNA复制（放射性同位素标记）,统计细胞数量与标记细胞的百分比,对细胞周期进行综合分析. 连续分裂的细胞从上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为细胞周期(cell cyc1e)。细胞周期包含四个阶段：①G1期(first gap),又称合成前期，指前一次有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期；②S期(synthesis phase),即DNA合成期，为真核细胞分裂(cell pision)间期中进行DNA合成的阶段；③G2期(second gap),为DNA合成后期，指DNA合成结束至有丝分裂开始之间的一个阶段；④M期 (mitosis or pision) ,又称D期，是染色体真正开始分离时期。细胞周期又可分为有丝分裂期（M期）和分裂间期(即G1→S→G2)两个时期。尽管细胞周期中各期的持续时间因不同细胞类型而异，但相对而言M期最短，S期较长。流式细胞仪（flow cytometer；FCM）的工作原理是在样品管中放入待测细胞，在气体的压力下使待测细胞进入充满鞘液的流动室。在细胞流动室里单细胞悬液被鞘流液包绕通过流动室内一定孔径的孔，形成细胞柱。然后通过对流动液体中单列的细胞进行逐一检测，得到单个细胞的光散射和荧光指标，在功能水平上定量分析出其体积、内部结构、DNA、RNA、蛋白质、抗原等的物理、化学特征等多个参数。流式细胞仪不仅可以根据不同时间内DNA含量的变化来确定细胞周期的长短，还可以直接用放射性同位素标记DNA复制，通过统计细胞数目与比较各时相细胞的百分比来检测是否达到预期目的，从而对细胞周期各时相进行综合分析。流式细胞分析法与传统的荧光镜检查相比，具有速度快、精度高、准确性好等优点，已成为当代最先进的细胞定量分析技术。
秋水仙素作用后染色体数目加倍的机理和细胞的同步化 教材中两次提到秋水仙素的作用，如单倍体育种，多倍体育种，机 理都是抑制纺锤体的形成，结果引起染色体数目加倍。试题中还会 出现细胞分裂同步化，有时也会用秋水仙素处理，作用后往往停留 在分裂中期。当然，秋水仙素还有一个作用就是也会引起基因突 变，可以算是化学诱变剂。 问题：秋水仙素能抑制纺缍体的形成，为什么会将细胞阻断在分裂 中期？怎么会得到多倍体细胞？处理后，还能不能继续分裂下去？ 01 1820年，由两位法国化学家从百合科植物秋水仙的种子和球茎提取出了秋水仙素。 秋水仙
1937年，美国学者布莱克斯利（A.F.Blakeslee）等，用秋水仙素加倍曼陀罗等植物的染色体数获得成功以后，秋水仙素就被广泛应用于细胞学、遗传学的研究和植物育种中。 秋水仙素是一种生物碱,所以又称秋水仙碱，能够与微管特异性结合。秋水仙素同二聚体的结合,形成的复合物可以阻止微管的成核反应。秋水仙素和微管蛋白二聚体复合物加到微管的正负两端,可阻止其它微管蛋白二聚体的加入或丢失（具体可以参考下列图示）。 02 秋水仙素常被用作多倍体诱导剂，经处理的萌发种子或幼苗细胞染色体数会发生加倍。其诱导加倍的机理与微管、着丝粒的结构和特性有关。 1.干扰微管装配，破坏纺锤体形成 微管是广泛存在于各种真核细胞中的一种重要细胞结构，细胞分裂中纺锤体就是由微管组成的。 微管管壁由13条原丝纵向平行排列构成，主要成分为微管蛋白，而微管蛋白分α微管蛋白和β微管蛋白两种。α微管蛋白和β微管蛋白组成的异二聚体构成微管亚单位，若干个异二聚体相接连成原丝。 微管结构图
不同浓度秋水仙素和nocodazole对绒山羊成纤维细胞周期同步化的影响 杨惠茹，肖红梅，蔡婷，俎红丽，于新蕾，刘志红，李金泉，王志新 （内蒙古农业大学动物科学学院动物遗传育种与繁殖重点实验室，呼和浩特 010018 ） 摘要：本文旨在探索更加优化的条件，使绒山羊成纤维细胞经处理后更多的处于有丝分裂G2/M 期。本研究分别采用秋水仙素和nocodazole （诺考达唑）试剂对绒山羊成纤维细胞进行周期同步化处理，用流式细胞仪检测G2/M 期的细胞数量进行比对，观测最佳作用浓度。结果表明，秋水仙素的使用浓度不宜过大；其次，添加秋水仙素时间的不同也会对试验结果产生明显的影响。另外在相同条件下，经nocodazole处理的绒山羊成纤维细胞周期同步化效果比秋水仙素好，最优的处理条件是300 ng/mL nocodazole处理成纤维细胞24 h，所得G2/M期的细胞所占比例为15.10%。结果提示对于绒山羊的成纤维细胞来说，细胞周期同步化处理时，选择nocodazole更好一些。 关键词：绒山羊；成纤维细胞；秋水仙素；nocodazole（诺考达唑）；细胞周期同步化；流式细胞仪 Dolezel等（2011) 报道随着测序技术的发展，使用流式细胞仪分离单条染色体，将拓展测序技术应用的领域，对于山羊这种大基因组动物更有广泛的应用价值。流式细胞术可以分选出指定的染色体，能快速精确地检测染色体数目和结构的畸变，以及非整倍体和染色体缺失。目前已在l7个植物物种中利用流式细胞术对染色体进行分析与分选。Macas等（1993）利用FCM对碗豆的流式核型进行分拣，结合PCR技术对其DNA进行物理定位，成功实现了USP基因、碗豆球蛋白基因和假基因在相应染色体区域上的定位。施家琦等 (1998) 在人类的染色体分选研究中，通过采用流式细胞技术分离染色体实现对人二倍体成纤维细胞的单分散染色体核型的分析及分选。最近的研究中，Yang等（2011) 通过流式技术分离出单个染色体已经完成了基因组的测序工作。翟中和等（1992) 采用流式分离单条染色体工作的核心在于富集足量同步化的中期染色体的细胞核型，因此细胞同期化的处理是研究中最基础最为重要的一步。细胞周期时间长短的主要差别在G1期，而S期、G2期和M 期的总时长相对恒定，尤其是M期持续的时间更为恒定，常常仅持续半小时左右。通过添加有丝分裂抑制剂，来阻滞细胞的有丝分裂使其停滞在G2/M 期，人工调控增加G2/M期的细胞数量，为单条染色体分选做前期准备。目前，秋水仙素是一种最为常用的有丝分裂抑制剂，起作用机理在于抑制中期纺锤体的形成。nocodazole是一种类似于秋水仙素的细胞微管抑制剂,也可阻止微管蛋白聚合和纺锤体形成,使细胞同步于M期,从而使大部分细胞的发育停滞在G2/M期和M期，与秋水仙素试剂相比毒性较低。Tanaka等（1995）研究表明采用nocodazole处理法对大鼠进行同期化处理后，M 期细胞的数量显著增加。因此，本研究将采用这两种试剂对成纤维细胞同期化的最优化条件做探索。 1 材料和方法 1.1材料 1.1.1 试剂耗材和动物 秋水仙素、nocodazole、胎牛血清（Hyclone）、，0.25%胰酶（Gibco）、DMEM/F12培养基（Hyclone）、无水乙醇（国产）、DPBS（Hyclone）、青链霉素（Gibco）、PI(碘化丙啶)、15 mL离心管（corning）、50 mL离心管（corning）、细胞培养瓶（corning）25 cm2、塑料吸管。 本研究选用绒山羊公羊耳源组织，来自于内蒙古鄂尔多斯农场。 1.1.2 主要仪器设备 流式细胞仪( Beeton Diekinson FACSCalibur )、CO2恒温培养箱 ( Galaxy A，RXBiotech) 、