细胞增殖调控是生物学中一个至关重要的领域,它涉及到细胞如何控制自身生长、分裂以及保持组织的稳定性。癌细胞的形成往往与细胞增殖调控的失常紧密相关。本课件详细介绍了细胞周期中的关键检验点和调控机制,以及MPF(成熟促进因子)和CDK(周期蛋白依赖性激酶)的作用。
细胞周期包含G1期、S期、G2期和M期,其中G1/S、S、G2/M检验点起到决定细胞是否继续进入下一个阶段的关键作用。这些检验点确保DNA的正确复制和细胞的正常分化。例如,G1/S检验点会检查细胞是否满足生长需求,DNA是否损伤,以及环境条件是否适宜进行分裂。
MPF(成熟促进因子)是一种在细胞分裂中起核心作用的因子,由两个亚基组成:催化亚基(如CDK)和调节亚基(周期蛋白)。MPF的发现是通过细胞融合实验,观察到早熟染色体凝集现象,证明了存在一种促使细胞进入M期(分裂期)的因子。1988年,Lohka纯化了非洲爪蟾的MPF,发现它是由p32和p45组成的异质二聚体。
CDKs(周期蛋白依赖性激酶)是MPF的核心成分,它们是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶,其活性依赖于周期蛋白。CDKs的活性受到周期蛋白的周期性表达和降解的影响,从而控制细胞周期的进程。例如,CDK1(哺乳动物中的一种)在与特定周期蛋白结合后,可以磷酸化多个靶蛋白,促进细胞进入分裂期。CDK1的活性受到CKI(CDK抑制剂)的调控,这些抑制剂分为Ink4和Cip/Kip家族,它们可以阻止CDK4/6和CDK2的活性,防止细胞在不应分裂时进入S期或M期。
Leland Hartwell、Paul Nurse和Tim Hunt因为在细胞周期调控机制上的开创性研究而获得了2001年的诺贝尔生理医学奖。他们的工作揭示了cdc基因(细胞分裂周期基因)的重要性,特别是cdc2(在裂殖酵母中)和cdc28(在芽殖酵母中)的突变如何影响细胞分裂,并发现了CDKs在细胞周期调控中的核心作用。
细胞增殖调控是一个复杂的网络,涉及多个检验点、蛋白激酶和周期蛋白的相互作用。了解这些机制对于理解癌症的发生、发展以及设计抗癌疗法至关重要。细胞周期的异常可能导致细胞无限制地增殖,形成肿瘤,因此,深入研究细胞增殖调控的分子机制对于癌症研究具有深远意义。