Фактор стимуляции митоза

Расшифровка регуляции процессов клеточного деления началась в 70е годы прошедшего века, когда были найдены способы слияния различных клеток, способы получения гетерокарионов (о их см. главу 2). Оказалось, что можно получить слияние не только лишь интерфазных клеток с интерфазными, да и интерфазных с митотическими клеточками (рис. 114). При всем этом обнаружилось необычное необычное Фактор стимуляции митоза явление: в таковой гибридной клеточке, где были митотические хромосомы одной из начальных клеток, в ядрах от интерфазных клеток начиналась конденсация хромосом, разрушалась ядерная оболочка и создавались т.н. заблаговременно конденсированные хромосомы (ПКХ либо РСС – preliminary condenced chromosomes). При этом структура ПКХ зависела от стадии интерфазного ядра: в ядре от G Фактор стимуляции митоза1 клеточки появлялись однонитчатые длинноватые ПКХ, в ядре от G2 клеточки ПКХ были двойными (т.к. после S-периода хромосомы удвоились). Эти наблюдения наводили на идея, что при слиянии таких клеток на интерфазные ядра действуют какие-то причины, находящиеся в митотических клеточках.

Для проверки этого догадки были поставлены опыты со Фактор стимуляции митоза слиянием клеток на различных стадиях клеточного цикла (см.табл.)

Таблица. Результаты слияния клеток на различных стадиях (G1, S, G2 ,M) клеточного цикла

Начальные клеточки гетерокарион
G2® G1 Нет воздействия
S ® G1 Синтез ДНК
S ® G2 Нет воздействия
M ® G1 М (ПКХ)
M ® S М (ПКХ)
M ® G2 М (ПКХ Фактор стимуляции митоза)

Эти опыты были дополнены тем, что часть цитоплазмы митозной клеточки инъецировали в цитоплазму G1-интерфазной клеточки. Это приводило к возникновению в ядре интерфазной клеточки ПКХ. Из этих наблюдений был изготовлен ввод о том, что в цитоплазме митотической клеточки есть фактор (либо причины), стимулирующие митоз (ФСМ либо MPF – mitosis promoting Фактор стимуляции митоза factor). Этот фактор вызывает не только лишь конденсацию хромосом, да и приводит к распаду ядерной оболочки, т.е. переводит интерфазную клеточку, даже без синтеза ДНК, в митотическое состояние (естественно, далее возникновения конденсированных хромосом развитие митоза не идет).

Наряду с этими наблюдениями были проведены опыты на созревающих и дробящихся яйцеклетках Фактор стимуляции митоза лягушек X.laevis (рис. 346).

Ооцит X.laevis после репликации ДНК и недлинной G2–стадии перебегает в мейотическую профазу I, во время которой в течение 8 месяцев происходит рост и созревание ооцита, он дорастает до размера зрелой икринки. При спаривании овариальные клеточки самки выделяют галдеж прогестерон, который провоцирует переход из профазы Фактор стимуляции митоза в I мейотическое деление (митоз I), потом после недлинной интерфазы наступает II мейотическое деление, которое на некое время останавливается на стадии метафазы (стадия яичка). При оплодотворении спермием метафаза заканчивается, происходит 2-ое деление меойза, после этого гаплоидное ядро яйцеклетки соединяется с ядром спермия, и появляется диплоидная зигота. После этих событий Фактор стимуляции митоза следуют через каждые 30 мин бессчетные деления клеток развивающейся бластулы (рис. 346а).

Если взять при помощи микроманипулятора маленькую часть цитоплазмы из ооцита на стадии метафазы II мейотического деления и инъецировать ее в цитоплазму не стимулированного прогестероном ооцита, то произойдет повторение описанного чуть повыше процесса: ооцит вступит в I деление мейоза, а потом Фактор стимуляции митоза и во II деление, т.е. произойдет его созревание (рис. 346в). Таким макаром было найдено, что в ооците на стадии метафазы II деления в цитоплазме существует фактор (либо причины), стимулирующие созревание яйцеклетки (ФСС либо MPF – maturation promoting factor).

Оказалось, что этот фактор (будем именовать его MPF) находится в Фактор стимуляции митоза клеточках только во время митотического состояния. Он находится также и во время дробления яйцеклетки (рис. 347). Таким макаром, уровень MPF в интерфазных клеточках маленький, а в митотических высочайший.

Дальше было найдено, что при инъекции цитоплазмы из митотических клеток культуры ткани в нестимулированный ооцит X. laevis, происходит созревание ооцита Фактор стимуляции митоза. Как следует, фактор, стимулирующий митоз и фактор, стимулирующий созревание ооцитов – одно и тоже.

Этот фактор, MPF, был выделен и охарактеризован. Это гетеродимерный комплекс, состоящий из белка циклина (см. ниже) и зависимой от циклина протеинкиназы (Cyclin dependent kinase – Сdk), фермента, относящегося к фосфорилазам, который видоизменит белки, перенося фосфатную группу от АТФ на аминокислоты Фактор стимуляции митоза серин и треонин. Как следует, MPF состоит из 2-ух субъединиц: каталитической (Сdk) и регуляторной (циклин) (рис. 348).

Циклины

Циклин был найден при исследовании включения меченых аминокислот в синхронно дробящиеся яичка морского ежа. Было найдено, что в одном из белковых пиков на электрофореграммах метка временами то возникает, то исчезает: она появлялась Фактор стимуляции митоза после клеточного деления, равномерно росла к митозу, а потом ее уровень падал после анафазы, и позже опять начинал возрастать в последующей интерфазе. Этот белок был назван циклином. Он повсевременно синтезируется в течение эмбрионального клеточного цикла и резко разрушается при вступлении в анафазу. Схожий митотический циклин В был Фактор стимуляции митоза найден у всех эукариот, в том числе и у X. laevis.

В ранешном эмбриогенезе, т.е. при дроблении яиц X. laevis, 1-ые 12 делений идут вереницей при малой величине G1 и G2 периодов, и возрастание уровня MPF происходит во время каждого деления. Любопытно, что дробление яиц и циклические конфигурации активности MPF происходят Фактор стимуляции митоза также без роли ядер. Это означает, что для возникновения активности MPF не нужна транскрипция информационных РНК. В этот период все клеточные белковые синтезы идут на долгоживущих матричных РНК, синтезированных еще во время роста ооцитов в мейотической профазе.

Расшифровка природы активности MPF была получена на модельных опытах с Фактор стимуляции митоза внедрением цитоплазматических экстрактов активированных яиц X. laevis. В этих экстрактах были все составляющие для поддержания клеточного цикла: ферменты и предшественники для синтеза ДНК, гистоны и другие белки и липиды для образования ядерной оболочки, так же как и мРНК, нужная для синтеза белков, и в том числе циклина В.

Если к такому экстракту Фактор стимуляции митоза добавить хроматин из спермиев X. laevis, то вокруг хроматина появляется ядерная оболочка, потом происходит синтез ДНК, следует конденсация хромосом, разрушается ядерная оболочка, появляется митотическая фигура, и позже наступает интерфаза, и цикл повторяется через каждые 20 мин опять и опять. По мере прохождения каждого цикла происходило поначалу нарастание циклина Фактор стимуляции митоза В в интерфазе параллельно возрастанию активности MPF. В митозе после анафазы количество циклина В и активность MPF падали, т.е. происходило повторяющееся изменение 2-ух характеристик (рис. 349). По мере возрастания уровня MPF при повышении активности Сdk происходила конденсация хромосом за счет фосфорилирования конденсинов и гистона Н1, распад ядерной оболочки Фактор стимуляции митоза при фосфорилировании ламинов, образование веретена деления, т.е. все атрибуты митотического аппарата.

Угнетение синтеза белка циклогексимидом либо разрушение всей mРНК при помощи РНК-азы стопроцентно снимало циклику MPF и циклина В. Если после деяния РНК-азы и при следующем ее удалении ввести в экстракты mРНК только для циклина В, то Фактор стимуляции митоза повторяющиеся конфигурации уровней MPF и циклина В восстанавливаются (рис. 349в). Эти данные молвят о том, что в системе MPF только циклин В синтезируется в интерфазе и деградирует в анафазе. В то время как 2-ой компонент, а конкретно протеинкиназа Сdk существует длительное время и активизируется при возникновении циклина В.

Деградация циклина Фактор стимуляции митоза В в анафазе вызывается сложной цепочкой белковых взаимодействий, которая приводит к его расщеплению при помощи сложных белковых протеолитических комплексов – протеосом. Не считая того, в исходных шагах деградации циклина участвует непростой белковый комплекс АРС (комплекс стимулирующий анафазу), который не только лишь подготавливает циклин к деградации, но сразу приводит к деградации когезинов Фактор стимуляции митоза, удерживающих хроматиды вместе прямо до анафазы.

Общая схема регуляции митотического циклина В и MPF в циклирующих клеточках может быть представлена на рис 350.


fakelonosci-samsung-pronesli-olimpijskij-ogon-v-anglijskom-gorode-chester.html
faksimilnie-karti-pogodi.html
fakt-osnova-zhurnalistskogo-proizvedeniya-kursovaya-rabota.html