《细胞分裂》课件.ppt

*************************************细胞周期蛋白（Cyclin）CyclinDCyclinECyclinACyclinB细胞周期蛋白是一类在细胞周期中周期性合成和降解的蛋白质，其浓度波动调控着细胞周期的进程。不同类型的细胞周期蛋白在细胞周期的不同阶段起作用：细胞周期蛋白D和E控制G1/S转换，细胞周期蛋白A在S期和G2期发挥作用，而细胞周期蛋白B则调控G2/M转换和有丝分裂进程。细胞周期蛋白通过结合并激活细胞周期依赖性激酶(CDK)发挥功能。这些复合物通过磷酸化下游靶蛋白调控细胞周期事件，如DNA复制起点的激活、染色质凝聚和核膜解体等。细胞周期蛋白的合成受转录调控，而其降解则通过泛素-蛋白酶体系统严格控制，确保细胞周期的单向不可逆性。细胞周期依赖性激酶（CDK）结构与激活CDK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其活性依赖于与细胞周期蛋白的结合。不同于细胞周期蛋白的周期性表达，CDK蛋白在整个细胞周期中的水平相对恒定，但其活性通过多种机制精确调控。CDK的完全激活需要三个关键步骤：与特定细胞周期蛋白结合；活化位点(T环)的磷酸化；抑制性磷酸化位点的去磷酸化。这一多层次激活过程确保CDK活性的精确控制。功能与调控不同的CDK-细胞周期蛋白复合物磷酸化不同的底物，驱动细胞周期的特定事件。例如，CDK4/6-细胞周期蛋白D复合物磷酸化Rb蛋白，释放E2F转录因子，启动G1/S转换；而CDK1-细胞周期蛋白B复合物则触发有丝分裂的开始。CDK活性受多种抑制因子调控，如CDK抑制蛋白(CKI)家族成员p21、p27和INK4蛋白。这些抑制因子在细胞周期检查点响应和细胞分化过程中起关键作用。CDK调控的失常在多种癌症中被观察到，使CDK成为重要的治疗靶点。细胞分裂与癌症细胞周期失控癌细胞的一个根本特征是细胞周期调控机制的崩溃，导致无控制的增殖。这通常涉及促进细胞周期进展的原癌基因激活（如细胞周期蛋白D1过表达或RAS持续活化）和抑制细胞周期的抑癌基因失活（如p53或Rb突变）。这些改变使癌细胞能够绕过正常的细胞周期检查点，即使在不适宜条件下或存在DNA损伤的情况下也能持续分裂，累积更多突变并加速恶性进展。肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因编码的蛋白质在正常情况下限制细胞生长和促进DNA修复。p53（基因组守护者）是最著名的肿瘤抑制基因，它在检测到DNA损伤时激活，导致细胞周期停滞或凋亡，防止受损细胞继续分裂。人类约50%的癌症存在p53功能丧失，其他常见的肿瘤抑制基因包括Rb（视网膜母细胞瘤蛋白）、BRCA1/2（乳腺癌易感基因）和PTEN。这些基因的功能丧失削弱了细胞周期的关键检查点，允许异常细胞继续分裂。细胞分化定义细胞分化是指细胞从非特化状态发展为特化状态的过程，获得特定的形态和功能。在多细胞生物发育中，单个受精卵通过分裂和分化产生所有不同类型的细胞，形成完整的生物体。与细胞分裂的关系分化与分裂密切相关但是不同的过程。细胞分裂产生数量，而分化产生多样性。分化通常伴随细胞周期退出，分化程度越高的细胞分裂能力通常越低。分子机制分化过程中，细胞基因表达模式发生根本性改变，某些基因被激活而其他基因被抑制。这主要通过转录因子网络和表观遗传修饰实现。平衡发展在组织中，细胞分裂和分化的平衡对于维持组织功能和稳态至关重要。干细胞通过自我更新和分化提供这种平衡。干细胞定义干细胞是一类具有自我更新能力和分化潜能的未分化细胞。自我更新使干细胞能够通过细胞分裂维持干细胞池，而分化潜能使其能够发育成各种特化细胞类型。干细胞的这些特性使其在组织发育、维持和修复中发挥关键作用。类型根据分化潜能，干细胞可分为：全能干细胞（能发育成完整个体，如受精卵）；多能干细胞（能发育成所有三个胚层的细胞，如胚胎干细胞）；多潜能干细胞（能发育成特定系列的细胞，如造血干细胞）；单潜能干细胞（只能产生一种细胞类型）。来源按来源可将干细胞分为：胚胎干细胞（来自早期胚胎的内细胞团）；成体干细胞（存在于成体组织中，如骨髓、脂肪和皮肤）；诱导多能干细胞（通过对成体细胞重编程获得）。不同来源的干细胞具有不同的分化潜能和应用前景。干细胞研究是现代生物医学的前沿领域，有望为许多疾病提供新的治疗方法。干细胞的分裂和分化平衡受到复杂的分子网络调控，包括内在因素（如转录因子和表观遗传修饰）和外在因素（如微环境信号）。了解这些调控机制对于干细胞的基础研究和临床应用都至关重要。胚胎干细胞胚胎干细胞(ESCs)源自早期胚胎（囊胚阶段）的内细胞团，是一类具有多能性的干细胞，能够分化为机体内几乎所有类型的细胞。ESCs具有无限的自我更