细胞周期蛋白p21（细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶）

本文目录一览：

• 1、P21基因的基本定义
• 2、P21基因的介绍
• 3、细胞周期的调节机制是什么？
• 4、中国科研团队找到了细胞增殖的“刹车司机”？

P21基因的基本定义

p21基因是Clp家族中的一员，它是位于p53基因下游的细胞周期素依赖性激酶抑制因子。p21可以和p53共同构成细胞周期G1检查站，因DNA损伤后不经过修复则无法通过，减少了受损DNA的复制和积累，从而发挥抑癌作用。研究表明：p21与肿瘤的分化、浸润深度、增生和转移有关，具有判断预后的价值 。

P21基因的介绍

P21基因是近年来发现的细胞周期蛋白依靠性激酶抑制剂家族中的重要成员。既与肿瘤抑制作用密切相关，又能通过抑制周期素依赖激酶（Cyclin-dependent kinases CDKs）复合物活性，协调细胞周期、DNA复制与修复之间的关系，从而将肿瘤抑制作用与细胞周期控制过程紧密相连。p21基因的发现、克隆及其在细胞周期控制与肿瘤发生中有重要作用。P21基因的多态性与一些恶性肿瘤的易感性有关，但P21基因的多态性与食管癌易感性的研究尚少见报道。

细胞周期的调节机制是什么？

细胞周期进程的实现有赖于各级调控因子对细胞周期精确而严密的调控，这些调控因子的核心是

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cyclin Dependent Kinase ，CDK)

CDK的正性调控因子—细胞周期蛋白(Cyclin)

CDK的负性调控因子—细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂(CKI)

MPF (M-phase promoting factor ，M 期促发因子)：是M期细胞中的一些可诱导间期细胞提前进入分裂期的因子，它遍存于所有真核生物的M 期细胞中。 MPF的组成部分是：

催化亚基CDK：量保持恒定，受Cyclin调节

调节亚基Cyclin：在细胞周期的不同时相中周期性地积累与分解

细胞关卡：检测早期细胞周期事件的顺利完成和细胞的完整性，并在细胞周期进展过程中对DNA损伤或其它事件产生延迟反应的细胞监控系统称为细胞关卡，由感受异常事件的感受器、信号传导通路和效应器构成，主要包括

G1/S关卡

S期关卡

G2/M关卡

中-后期关卡（纺锤体组装检验点）：

ATM：是与DNA损伤检验有关的一个重要基因 ，它编码一个蛋白激酶，结合在损伤的DNA上，能将某些蛋白磷酸化，中断细胞周期。其信号通路有两条：

激活Chk1 ，抑制M-CDK的活性

激活Chk2，抑制G1-S期CDK的活性

P21cip1除能抑制CDK的激酶活性，使细胞G1 期阻滞不进入S

期，还能与DNA聚合酶δ的辅助因子PCNA（proliferating cell nuclear antigen）结合，直接抑制DNA的合成 。

p53 基因活化引起靶基因p21 转录，使细胞阻滞在G1 期；p53 蛋白水平增加,细胞停滞在G2 —M期

泛素（Ub)能通过共价键与cyclinB 形成耦合物而被蛋白酶水解,使细胞由中期进入后期

Rb 基因是人类研究的第一个抑癌基因，去磷酸化Rb 与促进细胞分裂的某些转录因子( E2F，CAB-1 蛋白等) 结合，转录因子活性被抑制，细胞周期停滞于G1 期；cyclinD/CDK 4等激酶复合体使Rb 磷酸化失活,失活的Rb 释放E2F 等转录因子，促使细胞进入S 期。

中国科研团队找到了细胞增殖的“刹车司机”？

湖南大学17日对外透露，该校分子科学与生物医学实验室(MBL)叶茂教授研究团队在国际上首次发现了细胞周期蛋白激酶抑制子p21的去泛素化酶USP11，证实了USP11通过去泛素化并稳定p21能够抑制细胞增殖。

细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一，其功能依赖于细胞周期的有序运行。p21是细胞周期蛋白依赖性激酶抑制子家族中的重要成员，在细胞周期调控中占据核心地位，能通过结合并抑制细胞周期所有时相中的细胞周期素依赖激酶(Cyclin-dependent kinases CDKs)复合物活性，介导细胞周期停滞。

“细胞周期的运行如同一辆汽车，如果形象地将细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)比作汽车引擎，那细胞周期蛋白(Cyclins)就相当于汽油，而细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子p21相当于汽车的刹车。”湖南大学生物学院院长助理、博士生导师叶茂说，虽然以往研究表明p21通过蛋白水平的变化能够制动细胞周期的运行，但是并不清楚谁“直接踩了刹车”。“我们的研究成果找到了在细胞周期中‘直接踩刹车的司机’——USP11。”

叶茂解释说，团队研究发现，p21是去泛素化酶USP11的重要下游效应因子，USP11能够直接与p21相互作用并去泛素化和稳定p21。敲低USP11后，p21的半衰期明显缩短，促使更多细胞从DNA合成前期(G1期)向DNA合成期(S期)转换。在USP11缺失的细胞中，DNA损伤无法诱导p21的累积，导致DNA合成后期(G2期)检验点被废除，最终引发凋亡。

恶性肿瘤最基本的生物学特征是肿瘤细胞失控性增殖，而细胞失控性增殖的生物学基础是细胞周期的紊乱。叶茂说，该研究进一步发现在非小细胞肺癌临床样本中USP11与p21表达水平呈明显正相关，细胞实验和动物实验也证明USP11通过稳定p21调控非小细胞肺癌增殖；研究成果将为选择抗肿瘤特异性药物靶点、优化抗肿瘤治疗措施提供科学基础。