細(xì)胞周期可以分為五個(gè)時(shí)相:
G0: G1 期退出細(xì)胞周期但是仍然存活,在適當(dāng)刺激后還能再次進(jìn)入細(xì)胞周期的一類細(xì)胞
G1(DNA 合成前期);
S 期 (DNA 合成期);
G2 期(DNA 合成后期)
和M 期(有絲分裂期)。
根據(jù)染色體的倍數(shù)進(jìn)行分類分為三個(gè)時(shí)相:
G0/G1 期:細(xì)胞因?yàn)樵?DNA 復(fù)制過(guò) 程之前,因此細(xì)胞內(nèi)染色體是二倍體(2N);
S 期細(xì)胞正在進(jìn)行 DNA 的復(fù)制,但是整個(gè) DNA 復(fù)制的過(guò)程并沒(méi)有全部完成,因此細(xì)胞內(nèi)染色體介于二倍體和四倍體之間;
G2/M 期 的細(xì)胞已經(jīng)完成了 DNA 復(fù)制過(guò)程,因此細(xì)胞內(nèi)染色體是四倍體(4N)。
細(xì)胞周期檢查點(diǎn):
在細(xì)胞周期的過(guò)程中,有兩個(gè)重要的 check-point 檢查點(diǎn):
1)是 G1/S 期檢查點(diǎn);
2)是 G2/M 期檢查點(diǎn)。
調(diào)控
在細(xì)胞周期過(guò)程中,存在 Cyclin———CDK———CKI 的信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),確保了細(xì)胞周期 整個(gè)過(guò)程的精準(zhǔn)調(diào)控。
- Cyclin 正向調(diào)控 CDK;而 CKI 負(fù)向調(diào)控 CDK
- G1 期主要表達(dá)的 Cyclin 分子是 Cyclin D 和 Cyclin E。
Cyclin D 可以和 CDK4 或者 CDK6 相互結(jié)合;Cyclin E 主要和 CDK2 相互結(jié)合。 - Cyclin D 可以和 CDK4 或者 CDK6 相互結(jié)合;Cyclin E 主要和 CDK2 相互結(jié)合。
- M 期主要表達(dá) Cyclin B,它主要和 CDK1 相互結(jié)合。
CKI 可以分為兩類:
Ink4(代表分子:p16、p15、p18 和 p19);
KIP(包括 p21,p27 和 p57)負(fù)向調(diào)控因子CDK,阻斷細(xì)胞周期
通路
調(diào)控細(xì)胞周期的信號(hào)通路主要是兩條:
Rb 調(diào)控通路
在 Rb 調(diào)控通路中, 生長(zhǎng)因子結(jié)合相應(yīng)的受體,促進(jìn) Cyclin 表達(dá);
Cyclin 與相應(yīng) CDK 結(jié)合形成復(fù)合物,促進(jìn) Rb 蛋白磷酸化;
磷酸化的 Rb 釋放核轉(zhuǎn)錄因子 E2F,游離的 E2F 進(jìn)入核內(nèi),促進(jìn)下游基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)
p53 調(diào)控通路
在 p53 調(diào)控通路中,p53 主要在 G1 檢查點(diǎn)上發(fā)揮重要作用。
p53 可作為轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到 p21 的啟動(dòng)子區(qū)域并激活 p21 基因轉(zhuǎn)錄。
當(dāng)細(xì)胞 DNA 受損后,p21 基因在 p53 誘導(dǎo)下表達(dá)水平升高,抑制 CDK 活性,阻止細(xì)胞從 G1 期進(jìn) 入 S 期,使細(xì)胞停止于 G1 期。
檢測(cè)細(xì)胞周期的方法主要有兩種:
檢測(cè)細(xì)胞周期相關(guān)的明星分子
例如:Cyclin、CDK、 CKI 以及相應(yīng)的信號(hào)通路中的明星核心分子;通過(guò) PI 染色實(shí)驗(yàn),采用流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞周期的變化
PI實(shí)驗(yàn)原理:在細(xì)胞周期的整個(gè)過(guò)程中,G0/G1 期發(fā)生于 DNA 復(fù)制之前,因此細(xì)胞內(nèi)染色體表現(xiàn)為兩倍體(2N);
而在 S 期,DNA 發(fā)生復(fù)制,因此 S 期的細(xì)胞染色體介于 兩倍體和四倍體之間(2N < 染色體< 4N);
在 G2/M 期,由于 DNA 已經(jīng)復(fù)制完成,因此 細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)量是四倍體(4N)。
PI 全稱是碘化丙啶。它是插入性核酸熒光染料,能選擇性地嵌入核酸 DNA 雙鏈螺旋的堿基之間并發(fā)出熒光。
PI 結(jié)合的量與 DNA 的含量成正比例關(guān)系,用流式細(xì)胞儀進(jìn)行分析就可以得到細(xì)胞周期各個(gè)階段的 DNA 分布狀態(tài),從而計(jì)算出各個(gè)細(xì)胞周期時(shí)相的百分含量。