【正确答案】细胞周期检验点(check point)是细胞周期调控的一种机制,主要是确保周期每一时相事件的有序、全部完成并与外界环境因素相联系。在细胞周期中,共存在三个可供调节的检验点:G1期检验点(酵母中称为start;动物细胞称为限制点restriction point)、G2期检验点和M期中期的检验点。G1期的检验点主要检验的内容是细胞的大小、营养状况、周围环境中是否具有充足的生长因子、DNA是否受损等因素,若细胞能通过检验点,则细胞就会通过G1期进入S期,若不能通过,则进入G0期。G2期的检验点检验的内容主要包括细胞的大小和DNA的复制情况,只有少数细胞不能通过G2期的检验点而进入G0期。M期中期的检验点则是检验染色体是否已全部被纺锤体捕获,检验通过后,细胞会启动由中期向后期的转化。
细胞周期运转的调控,实质上就是不同的CDK与周期蛋白的组合对三个细胞周期检验点的作用。
在细胞由G2向M期转化的过程中起调节作用的成分为MPF,由p34cdc2和周期蛋白B组成,p34cdc2是催化亚基,周期蛋白B是调节亚基,p34cdc2所表现出的激酶活性与周期蛋白B的周期性变化相关,周期蛋白B一般在G1期晚期开始合成,通过S期含量不断增加,到达G2期时含量达到最高,此时p34cdc2也就是CDK1激酶的活性达到最大并一直持续到M期的中期。CDK1通过使底物蛋白发生磷酸化,改变下游蛋白质的结构和功能,实现其调控细胞周期的目的。它对底物的磷酸化有一定的位点特异性,一般选择底物中某个特定序列中的某个丝氨酸或苏氨酸残基。它的底物包括组蛋白H1、核纤层蛋白A、B、C、核仁蛋白等。组蛋白H1磷酸化可以促进染色体凝集,核纤层蛋白磷酸化促使核纤层解聚,进一步导致核膜破裂,核仁蛋白磷酸化可以促进核仁解体。这些底物磷酸化的后果使得细胞从G2期进入到M期。
在细胞分裂由中期向后期转化的过程中,除了M期的CDK激酶的作用外,还有后期促进因子的参与。APC的成分在分裂间期中表达,但受到M期CDK激酶的磷酸化调节,在M期后才表现出活性。另外,cde20是APC的活化因子,cdc20和Mad2蛋白位于动粒上,在染色体结合有丝分裂纺锤体前将不能从动粒上释放,由于Mad2与cdc20结合而抑制APC的活性。当所有染色体都与纺锤体结合后,Mad2从动粒上脱落,cdc20的活性才被释放出来,APC才有活性,并由此启动细胞由中期向后期转换。APC主要介导两类蛋白降解:后期抑制因子(anaphase inhibitor)和M期周期蛋白(mitotic cyclin)。前者维持姐妹染色单体粘连,抑制后期启动;后者的降解意味着有丝分裂即将结束,即染色体开始去凝集,核膜重建。
细胞顺利地由G1期进入S期,标志着细胞已经做好了进行DNA复制和其他分裂相关因素的准备。目前认为,细胞由G1期向S期转化主要受G1期周期蛋白依赖的CDK激酶控制。在哺乳类中,G1期周期蛋白主要包括周期蛋白D、E,与周期蛋白结合的CDK激酶主要包括CDK2、CDK4和CDK6等。
除了经上所涉及的细胞周期调控机制以外,还有许多因素可以调节细胞周期。在体内因素中最重要的影响机制为癌基因和抑癌基因,它们的表达产物对细胞增殖和分化起着重要的调节作用。癌基因的表达产物多为蛋白激酶、多肽类生长因子、各种生长因子和激素的受体等,它们的非正常表达可以导致细胞转化、增殖异常甚至癌变。抑癌基因的表达产物对细胞的增殖起负向的调节作用,若抑癌基因突变,可大大增加细胞癌变的机会。另外,离子辐射、化学物质作用、病毒感染、温度或pH等外界因素的作用也会对细胞的增殖产生影响。
【答案解析】