细胞周期

细胞周期可以分为五个时相:

G0: G1 期退出细胞周期但是仍然存活,在适当刺激后还能再次进入细胞周期的一类细胞
G1(DNA 合成前期);
S 期 (DNA 合成期);
G2 期(DNA 合成后期)
和M 期(有丝分裂期)。

根据染色体的倍数进行分类分为三个时相:

G0/G1 期:细胞因为在 DNA 复制过 程之前,因此细胞内染色体是二倍体(2N)
S 期细胞正在进行 DNA 的复制,但是整个 DNA 复制的过程并没有全部完成,因此细胞内染色体介于二倍体和四倍体之间;
G2/M 期 的细胞已经完成了 DNA 复制过程,因此细胞内染色体是四倍体(4N)

细胞周期检查点:

在细胞周期的过程中,有两个重要的 check-point 检查点:
1)是 G1/S 期检查点;
2)是 G2/M 期检查点。

调控

在细胞周期过程中,存在 Cyclin———CDK———CKI 的信号调控网络,确保了细胞周期 整个过程的精准调控。

  1. Cyclin 正向调控 CDK;而 CKI 负向调控 CDK
  2. G1 期主要表达的 Cyclin 分子是 Cyclin D 和 Cyclin E
    Cyclin D 可以和 CDK4 或者 CDK6 相互结合;Cyclin E 主要和 CDK2 相互结合。
  3. Cyclin D 可以和 CDK4 或者 CDK6 相互结合;Cyclin E 主要和 CDK2 相互结合。
  4. M 期主要表达 Cyclin B,它主要和 CDK1 相互结合。
    CKI 可以分为两类
    Ink4(代表分子:p16、p15、p18 和 p19);
    KIP(包括 p21,p27 和 p57)负向调控因子CDK,阻断细胞周期

通路

调控细胞周期的信号通路主要是两条:
Rb 调控通路
在 Rb 调控通路中, 生长因子结合相应的受体,促进 Cyclin 表达;
Cyclin 与相应 CDK 结合形成复合物,促进 Rb 蛋白磷酸化;
磷酸化的 Rb 释放核转录因子 E2F,游离的 E2F 进入核内,促进下游基因的转录表达
p53 调控通路
在 p53 调控通路中,p53 主要在 G1 检查点上发挥重要作用。
p53 可作为转录因子结合到 p21 的启动子区域并激活 p21 基因转录。
当细胞 DNA 受损后,p21 基因在 p53 诱导下表达水平升高,抑制 CDK 活性,阻止细胞从 G1 期进 入 S 期,使细胞停止于 G1 期。

检测细胞周期的方法主要有两种:

  1. 检测细胞周期相关的明星分子
    例如:Cyclin、CDK、 CKI 以及相应的信号通路中的明星核心分子;

  2. 通过 PI 染色实验,采用流式细胞仪检测细胞周期的变化
    PI实验原理:在细胞周期的整个过程中,G0/G1 期发生于 DNA 复制之前,因此细胞内染色体表现为两倍体(2N);
    而在 S 期,DNA 发生复制,因此 S 期的细胞染色体介于 两倍体和四倍体之间(2N < 染色体< 4N);
    在 G2/M 期,由于 DNA 已经复制完成,因此 细胞内染色体数量是四倍体(4N)。
    PI 全称是碘化丙啶。它是插入性核酸荧光染料,能选择性地嵌入核酸 DNA 双链螺旋的碱基之间并发出荧光。
    PI 结合的量与 DNA 的含量成正比例关系,用流式细胞仪进行分析就可以得到细胞周期各个阶段的 DNA 分布状态,从而计算出各个细胞周期时相的百分含量。

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