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有丝分裂促因子

(2020-05-11 16:20:22) 百科综合

有丝分裂促因子

有丝分裂促因子,即MPF(mitosis-promoting factor),或称卵细胞成熟促进因子(maturation-promoting factor),也成M期促进因子(M-phase-promoting factor)。在细胞周期调控中有重要的作用。

MPF的发现及其作用
1970年,R.T.Johnson和P.N.Rao将Hela细胞同步化在细胞周期中的不同时期,然后将M期细胞与其他间期细胞在仙台病毒介导下融合,并继续培养一定时间。它们发现,与M期细胞融合的间期细胞发生了形态各异的染色体凝缩,并称之为早熟染色体凝缩(premature chromosome condensation, PCC)。此种染色体则称早熟凝缩染色体。不同时期的间期细胞与M期细胞融合,产生的PCC的形态各不相同。G1期PCC为细单线状,S期PCC为粉末状,G2期PCC为双线染色体状。PCC的这种形态变化可能与DNA複製状态有关。早熟染色体凝缩在其他细胞中也被证明。M期细胞可以诱导PCC,提示在M期细胞中可能存在一种诱导染色体凝缩的因子,称为细胞有丝分裂促进因子。
1971年,Y.Masui和C.L.Markert用非洲爪蟾卵做实验,明确提出了MPF这一概念。非洲爪蟾卵细胞发育过程可以划分为6个阶段,即第Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ期。第Ⅰ 至Ⅳ期为卵母细胞生成和生长阶段。第Ⅳ期卵母细胞达到一定体积,停止生长,等待成熟。此时的卵母细胞处于减数第一次分裂前期阶段,有一个体积较大的细胞核,称为生髮泡(germinal vesicle, GV)。卵母细胞成熟需要孕酮的刺激。在孕酮作用下,卵母细胞向Ⅴ和Ⅵ期转化,生髮泡破裂(GV broken down, GVBD),染色体凝缩,进行减数分裂Ⅰ ;然后立即进行减数分裂Ⅱ,并停留在分裂中期Ⅱ,即成熟的卵细胞(第Ⅵ期卵细胞)。卵细胞受精后,形成受精卵,很快便开始卵裂。
Masui和Markert用解剖方法分离第Ⅳ期卵母细胞,并用孕酮进行体外刺激,诱导卵母细胞成熟,然后进行细胞质移植实验。他们发现,将孕酮诱导成熟的卵细胞的细胞质注射到卵母细胞中,可以诱导后者成熟;再将后者的细胞质少量注射到一些新的卵母细胞中,这些新的卵母细胞仍被诱导成熟。因而他们认为,在成熟的卵细胞的细胞质中,必然有一种物质,可以诱导卵母细胞成熟。他们将这种物质称作成熟促进因子,即MPF。
进一步研究发现,用孕酮诱导卵母细胞成熟,卵母细胞需要进行一定程度的蛋白质合成。在有蛋白质合成抑制剂存在的情况下,孕酮不能诱导卵母细胞成熟,成熟卵细胞的细胞质诱导卵母细胞成熟,则不需要蛋白质合成;在蛋白质合成抑制剂存在的情况下,也可以诱导卵母细胞成熟。这些实验结果提示,在成熟卵细胞中,MPF已经村存在,只是出于非活性状态,被称为前体MPF(pre-MPF)。非活性态的前体MPF通过翻译后修饰,可以转化为活性肽的MPF。
MPF被发现以后,不少学者便着手MPF的纯化工作,但一直进展缓慢,直到1988年,James Maller实验室的Lohka等人以非洲爪蟾卵为材料,分离获得了微克级的纯化MPF,并证明其主要含有p32和p45两种蛋白。p32和p45结合后,表现出蛋白激酶活性,可以使多种蛋白质底物磷酸化。因而证明,MPF是一种蛋白激酶。

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