第十三章 细胞增殖调控与癌细胞

一、MPF、p34cdc2 的发现

1. MPF（M-phase Promoting Factor，M期促进因子）

（1）发现过程（三大经典实验）

① 细胞融合实验（Rao & Johnson）

• M期细胞与G1/S/G2细胞融合

• 结果：

  • G1 → 染色体单线状
  • S → 粉末状（复制进行中）
  • G2 → 双线染色体
• 结论：
  👉 M期细胞质中存在“诱导有丝分裂的因子”＝MPF

② 非洲爪蟾卵细胞移植实验

• 将成熟卵细胞质注入未成熟卵母细胞
• 结果：诱导卵母细胞进入M期
• 提出：MPF是细胞质中的可扩散活性因子

③ 海胆卵实验（Cyclin发现）

• MPF活性随细胞周期周期性变化
• 提出Cyclin概念

（2）MPF本质

MPF =
👉 CDK1（p34cdc2） + Cyclin B

（3）MPF作用

• 促进 G2 → M 转变

• 诱导：

  • 染色体凝缩
  • 核膜破裂
  • 纺锤体形成
  • 有丝分裂启动

2. p34cdc2（CDK1）的发现

（1）酵母突变体研究（Hartwell & Nurse）

• 使用温度敏感突变株（ts mutants）
• 发现 cdc（cell division cycle）基因

（2）关键基因

• 裂殖酵母：cdc2
• 芽殖酵母：cdc28

👉 二者功能同源

（3）p34cdc2的本质

• 一个蛋白激酶（CDK1）
• 与Cyclin B结合形成MPF

3. 关键结论

• MPF = CDK1 + Cyclin B
• CDK1 = p34cdc2
• Cyclin决定时相特异性
• CDK决定催化活性

二、细胞增殖调控机制

1. 核心控制系统（“引擎+刹车”）

（1）引擎系统

👉 Cyclin-CDK复合物

• Cyclin：

  • 周期性表达（决定时相）

• CDK：

  • 恒定存在（提供激酶活性）

（2）刹车系统

👉 CDK抑制因子（CKI）

2. Cyclin-CDK体系

（1）Cyclin类型

• G1 cyclin
• S cyclin
• M cyclin（Cyclin B）

（2）结构特点

• Cyclin box：结合CDK
• PEST序列：快速降解
• Destruction box：泛素降解信号

（3）CDK特点

• 含CDK kinase domain
• PSTAIRE结构域（结合Cyclin）

3. CDK抑制因子（CKI）

（1）INK4家族

• p15, p16, p18, p19
• 抑制 CDK4/6-Cyclin D

（2）Cip/Kip家族

• p21, p27, p57
• 抑制多种CDK
• p21还能抑制PCNA → 阻断DNA复制

4. CDK活性调控机制

CDK活性受多因素调控：

（1）Cyclin结合

• 必要条件

（2）磷酸化调控

• 激活：

  • CAK → Thr160/161磷酸化

• 抑制：

  • Wee1 → Thr14/Tyr15磷酸化

• 激活解除：

  • Cdc25去磷酸化

（3）CKI结合

• 直接抑制CDK活性

（4）蛋白降解

• 泛素-蛋白酶体系统

5. APC / SCF系统（关键）

（1）APC/C

• M期E3泛素连接酶

• 降解：

  • Cyclin A/B
  • Securin

👉 作用：

• 触发姐妹染色单体分离
• 退出M期

（2）SCF

• G1/S期调控
• 降解CKI
• 促进DNA复制启动

6. DNA复制一次性原则（重点）

（1）复制许可模型

关键因子：

• ORC（复制起始点识别）
• Cdc6
• Cdt1
• MCM（解旋酶）

（2）机制

• G1期：装载MCM（许可）
• S期：启动复制
• S期后：Cdc6/Cdt1降解
• 防止重复复制

7. 检查点机制（重点）

（1）S期检查点

• ATR → CHK1
• ATM → CHK2
• DNA损伤停滞

（2）纺锤体检查点

• Mad2、Bub蛋白
• 抑制APC
• 防止染色体错误分离

（3）p53路径（核心）

DNA损伤 → p53 ↑ → p21 ↑ → CDK抑制 → 细胞周期停滞/凋亡

8. 细胞周期总体调控逻辑

👉 CDK-Cyclin驱动周期推进
👉 CKI + checkpoint限制异常
👉 APC/SCF控制蛋白降解
👉 ORC/MCM保证一次复制

三、癌细胞特征

1. 癌细胞基本特征

（1）生长失控

• 失去正常周期控制

（2）浸润与转移

• 可侵入周围组织
• 远处转移

（3）细胞间相互作用改变

• 接触抑制消失

（4）表达谱改变

• 基因突变 / 表观遗传改变

（5）抵御死亡

• 抗凋亡能力增强

2. 癌与肿瘤分类

• 良性肿瘤：不转移

• 恶性肿瘤（癌症）：可转移

  • carcinoma：上皮来源
  • sarcoma：间叶来源
  • leukemia/lymphoma：血液系统

3. 癌基因与抑癌基因

（1）原癌基因（proto-oncogene）

• 正常功能：促进生长
• 突变：功能获得（dominant）

例：

• Ras（约30%癌症相关）

（2）抑癌基因（tumor suppressor）

• 功能：抑制增殖 / 修复DNA / 诱导凋亡
• 突变：功能丧失（recessive）

例：

• Rb
• p53

4. p53机制

DNA损伤 →

• p53 ↑

• p21 ↑ →

  • 抑制CDK
  • 细胞周期阻滞

严重损伤 →

• 激活凋亡

5. 肿瘤发生机制

多步骤突变模型

• 至少5–6个关键基因突变累积
• 渐进式癌变

6. 肿瘤干细胞

• 具有自我更新能力
• 可维持肿瘤生长
• 部分细胞可分化失去致癌性

7. 肿瘤治疗策略

• 手术
• 放疗
• 化疗
• 靶向治疗
• 免疫治疗
• 抑制癌蛋白
• 抑制血管生成

⭐ 最后总结（高频考点框架）

你可以用这条线索记忆整章：

👉 Cyclin-CDK驱动周期
→ CKI + checkpoint刹车
→ APC/SCF降解调控
→ ORC/MCM保证复制一次
→ p53监控DNA损伤
→ 失控 = 癌变（基因突变累积）