有絲分裂促因子

有絲分裂促因子,即MPF(mitosis-promoting factor),或稱卵細胞成熟促進因子(maturation-promoting factor),也成M期促進因子(M-phase-promoting factor)。在細胞周期調控中有重要的作用。

MPF的發現及其作用
1970年,R.T.Johnson和P.N.Rao將Hela細胞同步化在細胞周期中的不同時期,然後將M期細胞與其他間期細胞在仙台病毒介導下融合,並繼續培養一定時間。它們發現,與M期細胞融合的間期細胞發生了形態各異的染色體凝縮,並稱之為早熟染色體凝縮(premature chromosome condensation, PCC)。此種染色體則稱早熟凝縮染色體。不同時期的間期細胞與M期細胞融合,產生的PCC的形態各不相同。G1期PCC為細單線狀,S期PCC為粉末狀,G2期PCC為雙線染色體狀。PCC的這種形態變化可能與DNA複製狀態有關。早熟染色體凝縮在其他細胞中也被證明。M期細胞可以誘導PCC,提示在M期細胞中可能存在一種誘導染色體凝縮的因子,稱為細胞有絲分裂促進因子。
1971年,Y.Masui和C.L.Markert用非洲爪蟾卵做實驗,明確提出了MPF這一概念。非洲爪蟾卵細胞發育過程可以劃分為6個階段,即第Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ期。第Ⅰ 至Ⅳ期為卵母細胞生成和生長階段。第Ⅳ期卵母細胞達到一定體積,停止生長,等待成熟。此時的卵母細胞處於減數第一次分裂前期階段,有一個體積較大的細胞核,稱為生髮泡(germinal vesicle, GV)。卵母細胞成熟需要孕酮的刺激。在孕酮作用下,卵母細胞向Ⅴ和Ⅵ期轉化,生髮泡破裂(GV broken down, GVBD),染色體凝縮,進行減數分裂Ⅰ ;然後立即進行減數分裂Ⅱ,並停留在分裂中期Ⅱ,即成熟的卵細胞(第Ⅵ期卵細胞)。卵細胞受精後,形成受精卵,很快便開始卵裂。
Masui和Markert用解剖方法分離第Ⅳ期卵母細胞,並用孕酮進行體外刺激,誘導卵母細胞成熟,然後進行細胞質移植實驗。他們發現,將孕酮誘導成熟的卵細胞的細胞質注射到卵母細胞中,可以誘導後者成熟;再將後者的細胞質少量注射到一些新的卵母細胞中,這些新的卵母細胞仍被誘導成熟。因而他們認為,在成熟的卵細胞的細胞質中,必然有一種物質,可以誘導卵母細胞成熟。他們將這種物質稱作成熟促進因子,即MPF。
進一步研究發現,用孕酮誘導卵母細胞成熟,卵母細胞需要進行一定程度的蛋白質合成。在有蛋白質合成抑制劑存在的情況下,孕酮不能誘導卵母細胞成熟,成熟卵細胞的細胞質誘導卵母細胞成熟,則不需要蛋白質合成;在蛋白質合成抑制劑存在的情況下,也可以誘導卵母細胞成熟。這些實驗結果提示,在成熟卵細胞中,MPF已經村存在,只是出於非活性狀態,被稱為前體MPF(pre-MPF)。非活性態的前體MPF通過翻譯後修飾,可以轉化為活性肽的MPF。
MPF被發現以後,不少學者便著手MPF的純化工作,但一直進展緩慢,直到1988年,James Maller實驗室的Lohka等人以非洲爪蟾卵為材料,分離獲得了微克級的純化MPF,並證明其主要含有p32和p45兩種蛋白。p32和p45結合後,表現出蛋白激酶活性,可以使多種蛋白質底物磷酸化。因而證明,MPF是一種蛋白激酶。

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