在具有分裂能力的组织中,部分细胞会暂时脱离
细胞周期,停止
细胞分裂,即进入所谓G0期。G0期内的细胞虽不分裂,但仍然活跃地进行代谢活动,执行特定的生物学功能。
G0期细胞只是暂时脱离细胞周期,但并未彻底失去分裂功能。一旦得到信号指使,G0期细胞会快速返回细胞周期,分裂增殖。如
结缔组织中的
成纤维细胞,平时并不分裂;但一旦所在的组织部位受到伤害,成纤维细胞会马上返回细胞周期,分裂产生大量的成纤维细胞分布于伤口部位,促使
伤口愈合。
G0期的进入主要受到Rim15蛋白的调控。已探明在酵母细胞中Rim15蛋白受到以下
营养物质的影响:
当
周围环境中
葡萄糖水平较高时,
cAMP的含量通过RAS-cAMP-PKA途径(cAMP
依赖性途径)升高,
蛋白激酶A(PKA)抑制其下游靶点Rim15,使
细胞增殖。当葡萄糖水平下降时,cAMP的产生下降,导致PKA对Rim15的抑制解除,酵母细胞进入G0期。
正常情况下,Rim15的1075位
苏氨酸受到磷酸化,使其被固定在属于
胞质14-3-3蛋白的Bmh2蛋白上。蛋白激酶TORC1使
细胞质中的某些
磷酸酶失活,使Rim15固定在Bmh2上。同时蛋白激酶Sch9通过将靠近1075位苏氨酸的另一个
结合位点磷酸化,促进Rim15的胞质保持。当细胞外氮含量较低时,TORC1和Sch9失活,使Rim15去磷酸化,随后Rim15被运输到
细胞核,进而激活相应
转录因子,使细胞进入G0期。
当
磷酸盐丰富时,Pho80-Pho85通过促进Rim15的1075位苏氨酸在Bmh2结合位点的磷酸化,来抑制Rim15进入核内,从而阻止细胞进入G0期。
对
G0期细胞的产生和其重返细胞周期机理的研究,已越来越受到人们的重视。这不仅涉及对
细胞分化和细胞增殖调控过程的探讨,而且对
生物医学,如
肿瘤发生和治疗、
药物设计和
药物筛选等,都具有重要的指导意义。