Фактор, способствующий созреванию

Фактор, способствующий созреванию (сокращенно MPF , также называемый фактором, способствующим митозу , или фактором, способствующим M-фазе ) — это комплекс циклин-Cdk , который был впервые обнаружен в яйцах лягушки. [1] [2] Он стимулирует митотическую и мейотическую фазы клеточного цикла . MPF способствует входу в митоз (фазу M) из фазы G 2 путем фосфорилирования нескольких белков, необходимых во время митоза. MPF активируется в конце G 2 фосфатазой , которая удаляет ингибирующую фосфатную группу, добавленную ранее.

MPF также называют киназой М-фазы из-за ее способности фосфорилировать целевые белки в определенной точке клеточного цикла и таким образом контролировать их способность функционировать.

Открытие

В 1971 году две независимые группы исследователей ( Йошио Масуи и Клемент Маркерт , а также Л. Деннис Смит и Роберт Экер) обнаружили, что ооциты лягушки , задержанные в G 2, можно заставить войти в фазу М с помощью микроинъекции цитоплазмы из ооцитов, которые были гормонально стимулированы прогестероном. [2] [1] Поскольку вступление ооцитов в мейоз часто называют созреванием ооцитов, этот цитоплазматический фактор был назван фактором, способствующим созреванию (MPF). Дальнейшие исследования показали, однако, что активность MPF не ограничивается вступлением ооцитов в мейоз. Напротив, MPF также присутствует в соматических клетках, где он индуцирует вступление в фазу М митотического цикла.

Доказательства того, что диффундирующий фактор регулирует вступление в митоз, были ранее получены в 1966 году с использованием слизевика Physarum polycephalum , в котором ядра многоядерной плазмодийной формы претерпевают синхронные митозы. Слияние плазмодиев, клеточные циклы которых не совпадали по фазе друг с другом, приводило к синхронному митозу в следующем митотическом цикле. Этот результат продемонстрировал, что вступление в митоз контролировалось диффундирующим цитоплазматическим фактором, а не «ядерными часами». [3]

Структура

MPF состоит из двух субъединиц:

  • Циклин-зависимая киназа 1 (CDK1), субъединица циклин-зависимой киназы. Она использует АТФ для фосфорилирования определенных остатков серина и треонина целевых белков.
  • Циклин , регуляторная субъединица. Циклины необходимы для функционирования субъединицы киназы с соответствующим субстратом. Митотические циклины можно сгруппировать как циклины A и B. Эти циклины имеют последовательность из девяти остатков в N-концевой области, называемую «коробкой разрушения», которая может быть распознана ферментом убиквитинлигазой, который разрушает циклины при необходимости.

Роль в клеточном цикле

Во время фаз G 1 и S субъединица CDK1 MPF неактивна из-за ингибирующего фермента Wee1. Wee1 фосфорилирует остаток Tyr-15 CDK1, делая MPF неактивным. Во время перехода из фазы G 2 в фазу M cdk1 дефосфорилируется CDC25. Теперь субъединица CDK1 свободна и может связываться с циклином B, активировать MPF и заставить клетку войти в митоз. Существует также положительная обратная связь, которая инактивирует wee1. [ необходимо разъяснение ]

Активация

MPF должен быть активирован для перехода клетки из фазы G 2 в фазу M. За этот переход из фазы G 2 в фазу M отвечают три аминокислотных остатка . Треонин-161 (Thr-161) на CDK1 должен быть фосфорилирован CDK -активирующей киназой (CAK). CAK фосфорилирует Thr-161 только тогда, когда циклин B присоединен к CDK1.

Кроме того, два других остатка на субъединице CDK1 должны быть активированы путем дефосфорилирования. CDC25 удаляет фосфат из остатков треонина-14 (Thr-14) и тирозина-15 (Tyr-15) и добавляет гидроксильную группу. Циклин B/CDK1 активирует CDC25, что приводит к возникновению положительной обратной связи.

Обзор функций

  • Запускает формирование митотического веретена посредством нестабильности микротрубочек.
  • Способствует митозу, т.е. конденсации хроматина посредством фосфорилирования конденсинов.
  • Три ламина, присутствующие в ядерной пластинке, ламины A, B и C, фосфорилируются MPF по сериновым аминоостаткам. Это приводит к деполимеризации ядерной пластинки и распаду ядерной оболочки на небольшие пузырьки.
  • Вызывает фосфорилирование GM130, что приводит к фрагментации аппарата Гольджи и ЭР.

Цели

MPF влияет на следующее:

Ингибирование миозина

MPF фосфорилирует ингибирующие сайты на миозине на ранних стадиях митоза. Это предотвращает цитокинез . Когда активность MPF падает в анафазе, ингибирующие сайты дефосфорилируются и цитокинез продолжается.

Разборка комплексом, стимулирующим анафазу

MPF разбирается, когда комплекс, способствующий анафазе (APC), полиубиквитинирует циклин B, помечая его для деградации в петле отрицательной обратной связи . В неповрежденных клетках деградация циклина начинается вскоре после начала анафазы (поздняя анафаза), периода митоза, когда сестринские хроматиды разделяются и тянутся к противоположным полюсам веретена. По мере увеличения концентрации циклина B/CDK1 гетеродимер стимулирует APC к полиубиквитинированию циклина B/CDK1.

Ссылки

  1. ^ ab Smith LD, Ecker RE (июнь 1971 г.). «Взаимодействие стероидов с ооцитами Rana pipiens при индукции созревания». Developmental Biology . 25 (2): 232– 47. doi :10.1016/0012-1606(71)90029-7. PMID  5562852.
  2. ^ ab Masui Y, Markert CL (июнь 1971). «Цитоплазматический контроль ядерного поведения во время мейотического созревания ооцитов лягушки». Журнал экспериментальной зоологии . 177 (2): 129– 45. doi :10.1002/jez.1401770202. PMID  5106340.
  3. ^ Rusch HP, Sachsenmaier W, Behrens K, Gruter V (октябрь 1966 г.). «Синхронизация митоза путем слияния плазмодиев Physarum polycephalum». Журнал клеточной биологии . 31 (1): 204– 9. doi :10.1083/jcb.31.1.204. PMC 2107035. PMID  6008374 . 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Фактор_стимулирования_созревания&oldid=1227032172"