Czynnik sprzyjający dojrzewaniu - Maturation promoting factor
Czynnikiem sprzyjającym dojrzewaniu (w skrócie MPF , zwanym także czynnikiem promującym mitozę lub czynnikiem pobudzającym fazę M ) jest kompleks cyklina-Cdk, który jako pierwszy odkryto w jajach żab. Stymuluje mitotyczną i mejotyczną fazę cyklu komórkowego. MPF promuje wejścia w mitozę (fazy M) z G 2 fazy za pomocą fosforylacji wielu białek, wymaganych podczas mitozy. MPF jest aktywowany na końcu G 2 przez fosfatazę , która usuwa dodaną wcześniej hamującą grupę fosforanową.
MPF jest również nazywana kinazą fazy M ze względu na jej zdolność do fosforylacji białek docelowych w określonym punkcie cyklu komórkowego, a tym samym kontrolowania ich zdolności do funkcjonowania.
Odkrycie
W 1971 roku dwa niezależne zespoły naukowców ( Yoshio Masui i Clement Markert , a także Dennis Smith i Robert Ecker) odkryły, że oocyty żaby zatrzymane w G 2 można indukować do wejścia w fazę M przez mikroiniekcję cytoplazmy z oocytów, które były stymulowane hormonalnie. z progesteronem. Ponieważ wejście oocytów w mejozę jest często określane jako dojrzewanie oocytów, ten czynnik cytoplazmatyczny nazwano czynnikiem promującym dojrzewanie (MPF). Dalsze badania wykazały jednak, że aktywność MPF nie ogranicza się do wejścia oocytów w mejozę. Wręcz przeciwnie, MPF jest również obecny w komórkach somatycznych, gdzie indukuje wejście w fazę M cyklu mitotycznego.
Dowody na to, że czynnik dyfuzyjny reguluje wejście w mitozę, uzyskano wcześniej w 1966 roku przy użyciu śluzowca Physarum polycephalum, w którym jądra wielojądrowej formy plazmodialnej przechodzą synchroniczne mitozy. Fuzje plazmodii, których cykle komórkowe były poza fazą, doprowadziły do synchronicznej mitozy w następnym cyklu mitotycznym. Wynik ten pokazał, że wejście mitotyczne było kontrolowane przez dyfuzyjny czynnik cytoplazmatyczny, a nie przez „zegar jądrowy”.
Struktura
MPF składa się z dwóch podjednostek:
- Kinaza zależna od cyklin 1 (CDK1), podjednostka kinazy zależnej od cyklin. Wykorzystuje ATP do fosforylacji specyficznych reszt seryny i treoniny w białkach docelowych.
- Cyklina , podjednostka regulacyjna. Cykliny są niezbędne, aby podjednostka kinazy działała z odpowiednim substratem. Cykliny mitotyczne można pogrupować jako cykliny A i B. Cykliny te mają sekwencję dziewięciu reszt w regionie N-końcowym zwanym „skrzynką zniszczenia”, którą można rozpoznać przez enzym ligazę ubikwityny, który niszczy cykliny w razie potrzeby.
Rola w cyklu komórkowym
Podczas fazy G 1 i S podjednostka CDK1 MPF jest nieaktywna z powodu enzymu hamującego Wee1. Wee1 fosforyluje reszty Tyr-15 w drożdżach i reszty Tyr-15 u ludzi CDK1, czyniąc MPF nieaktywnym. Podczas przejścia fazy G 2 do M, cdk1 jest defosforylowana przez CDC25. Podjednostka CDK1 jest teraz wolna i może wiązać się z cykliną B, aktywować MPF i sprawić, że komórka wejdzie w mitozę. Istnieje również pętla pozytywnego sprzężenia zwrotnego, która dezaktywuje wee1.
Aktywacja
MPF musi być aktywowany, aby komórka przeszła z fazy G 2 do M. Istnieją trzy reszty aminokwasowe odpowiedzialne za przejście fazowe G 2 do M. Treonina-161 (Thr-161) na CDK1 musi być fosforylowana przez kinazę aktywującą CDK (CAK). CAK tylko fosforyluje Thr-161, gdy cyklina B jest przyłączona do CDK1.
Ponadto dwie inne reszty w podjednostce CDK1 muszą zostać aktywowane przez defosforylację. CDC25 usuwa fosforan z reszt treoniny-14 (Thr-14) i tyrozyny-15 (Tyr-15) i dodaje grupę hydroksylową. Cyklina B / CDK1 aktywuje CDC25, powodując pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego.
Przegląd funkcji
- Uruchamia tworzenie wrzeciona mitotycznego poprzez niestabilność mikrotubul.
- Wspomaga mitozę, czyli kondensację chromatyny poprzez fosforylację kondensyn.
- Trzy laminy obecne w blaszce jądrowej, lamin A, B i C, są fosforylowane przez MPF w resztach aminowych seryny. Prowadzi to do depolimeryzacji blaszki jądrowej i rozpadu otoczki jądrowej na małe pęcherzyki.
- Powoduje fosforylację GM130, co prowadzi do fragmentacji kości Golgiego i ER.
Cele
MPF ma wpływ na następujące elementy.
- kondensyny , które umożliwiają kondensację chromatyny (patrz profaza )
- różne mikrotubul białka zaangażowane w antigen mitotycznego wrzeciona tworzenia
- laminy , oddziaływanie przyczyniające się do degradacji otoczki jądrowej
- Histony, H 1 i H 3
- Macierz Golgiego, aby spowodować fragmentację
Hamowanie miozyny
MPF fosforyluje miejsca hamujące miozyny we wczesnej fazie mitozy. Zapobiega to cytokinezie . Kiedy aktywność MPF spada w anafazie, miejsca hamujące ulegają defosforylacji i postępuje cytokineza.
Demontaż przez kompleks promujący anafazę
MPF jest rozkładany, gdy kompleks promujący anafazę (APC) poliubikwitynuje cyklinę B, oznaczając jej degradację w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego. W nienaruszonych komórkach degradacja cykliny rozpoczyna się wkrótce po wystąpieniu anafazy (późnej anafazy), czyli okresie mitozy, w którym chromatydy siostrzane są oddzielane i przyciągane w kierunku przeciwnych biegunów wrzeciona. Wraz ze wzrostem stężenia cykliny B / CDK1 heterodimer promuje APC do poliubikwitynatu cykliny B / CDK1.