1953年霍華德(Howard)和培雷克(Pek)率先提出了細胞周期(cell cycle)概念,它構(gòu)成了細胞學(xué)說的重要組成部分。細胞由一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束,都要經(jīng)歷相同的變化階段(即G1→S→G2→M )周而復(fù)始地進行活動,細胞的這種生長、分裂循環(huán)即稱為細胞周期(cell cyc1e)。一個細胞周期包括有絲分裂期(M)和分裂間期(G1、S、G2)。盡管在各種細胞中各期所占時間都不盡相同,但相對而言M期最短,S期卻較長。
細胞周期

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細胞周期(Cell Cycle)

1953年霍華德(Howard)和培雷克(Pek)率先提出了細胞周期(cell cycle)概念,它構(gòu)成了細胞學(xué)說的重要組成部分。細胞由一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束,都要經(jīng)歷相同的變化階段(即G1→S→G2→M )周而復(fù)始地進行活動,細胞的這種生長、分裂循環(huán)即稱為細胞周期(cell cyc1e)。一個細胞周期包括有絲分裂期(M)和分裂間期(G1、S、G2)。盡管在各種細胞中各期所占時間都不盡相同,但相對而言M期最短,S期卻較長。
細胞周期
圖1為細胞周期
細胞周期(Cell Cycle)是一組有序的事件,最終導(dǎo)致細胞生長和分裂。真核生物的細胞周期可以可分為間隔期和細胞分裂期,間隔期累積有絲分裂所需要的營養(yǎng)素和復(fù)制DNA,稱為有絲分裂(M)階段。通過細胞研究的分子機制,分裂期分為三個階段,G1,S和G2。因此細胞周期包括四個階段:G1,S,G2和M。
細胞從有絲分裂釋放進入 G1 期,此期間 RNA 和蛋白質(zhì)合成,但沒有 DNA 復(fù)制。DNA復(fù)制的起始標志著 G1 期向 S 期的轉(zhuǎn)化。S 期延伸至所有的 DNA 都被復(fù)制完畢。在 S 期,DNA 的全部組成從二倍體 2n 全部復(fù)制為 4n。從S期末直至有絲分裂稱為G2期,在此期間細胞有兩套完整的二倍體染色體。細胞核體積的增加主要在 S 期,此時蛋白質(zhì)積累,與 DNA 的復(fù)制相對應(yīng)。染色質(zhì)保持濃縮,形態(tài)上沒有可見的變化。
細胞周期調(diào)節(jié)蛋白能與細胞分化周期編碼蛋白結(jié)合并激活相應(yīng)的蛋白激酶,從而促進細胞分裂,少發(fā)現(xiàn)有11種不同的cyclin,分別為A、B1、B2、C、D1、D2、D3、E、F、G和H。其中8種主要的cyclin己被分離。根據(jù)cyclin調(diào)控細胞周期時相的不同,可分為G1期和M期兩大類。 各類周期蛋白均含有一段約100個氨基酸的保守序列,稱為周期蛋白框,介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。動物細胞周期受很多 cdk-周期蛋白復(fù)合物控制,激活的CDK1可將靶蛋白磷酸化而產(chǎn)生相應(yīng)的生理效應(yīng),如將核纖層蛋白磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失,將H1磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等等。這些效應(yīng)的最終結(jié)果是細胞周期的不斷運行。Cdc2 和 cdk 周期蛋白的多種形式被激活的時間說明一種模型,cdk2-G1 周期蛋白二聚體的功能是調(diào)控通過 G1 期和 S 期,而 Cdcc2-周期蛋白 A、B 調(diào)控有絲分裂過程(Orlando DA,2008)。
已發(fā)現(xiàn)很多體內(nèi)因素可以激發(fā)或抑制細胞的增殖,例如多種激素、血清因子、多胺、蛋白水解酶、神經(jīng)氨酶、cAMP、cGMP以及甘油二脂(DG)、 三磷酸肌醇(IP3)和Ca信使系統(tǒng)等等。細胞內(nèi)cAMP濃度增加對細胞增殖有抑制作用,凡能使細胞內(nèi)cAMP增高的因素都能抑制細胞的增殖,降低細胞生長速度;反之,凡能使細胞內(nèi)cAMP含量下降的因素都能促進DNA的合成與細胞的增殖。細胞周期的各期中的cAMP含量也不相同(見表)。在中國倉鼠卵巢細胞株中,M期cAMP含量最低,M期后cAMP的水平增高三倍,從G1早期至G1晚期,cAMP水平降低到中等水平,直至S期仍維持低的水平。還有許多實驗指出cGMP 也對細胞增殖起調(diào)控作用,如將cGMP或雙丁酰cGMP加到休止在G1期的 3T3 細胞時,能誘導(dǎo)DNA含量的增加, 促進細胞的分裂。如提高細胞cGMP水平,就可促進細胞的有絲分裂,反過來,促進有絲分裂的藥物也能增加cGMP的濃度。cAMP能抑制細胞的分裂,促進細胞的分化,cGMP則能抑制細胞分化,促進細胞增殖,在正常生長的細胞中,cAMP和cGMP維持在適當?shù)乃?,調(diào)節(jié)控制細胞周期的運轉(zhuǎn)(Browne G,2010)。

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