细胞周期调控蛋白mpf的研究

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1、第三节细胞周期调控的分子机理一、MPF的生化本质、活性调节及其功能MPF（卵细胞促成熟因子，matuation-promotingfactor；细胞促分裂因子，mitosis-promotingfactor；M期促进因子，M-phase-promotingfactor）。Johnson和Rao(1970)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurelycondensedchromosome，PCC)。不同形态的PCCG1期PCC为单线状，因DNA未复制；S期P

2、CC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制；G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(maturationpromotingfactor，MPF)。人M期细胞与袋鼠（Ptk）G1、S、G2期细胞融合诱导PCC：提示M期细胞存在诱导PCC的因子；1971年，Masui和Markert用非洲爪蟾做实验，明确提出MPF的概念注射实验表明：孕酮诱导卵母细胞成熟；成熟卵细胞质中，含有卵母细胞成熟的因子，称做M

3、PFⅣⅤⅥ1979年，Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射到蛙卵母细胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂因子(MF)。后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性质的MF。这类物质被统称为MPF。在此后20年里，许多学者致力于MPF的提纯，试图揭示MPF的生化本质。第二个研究领域是为了弄清楚细胞周期调节基因，遗传学家们利用裂殖酵母和芽殖酵母温度敏感突变株，分离细胞增殖必需的基因（cdcgenes,celldivisioncyclegenes）1960sL.Hartwell以芽殖酵母为实验材

4、料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株（在适宜的温度下和野生型一样），分离出了几十个与细胞分裂有关的基因(celldivisioncyclegene，CDC)，如芽殖酵母的cdc28基因，在G1/S或G2/M转换点发挥重要的功能。Hartwell还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了checkpoint（细胞周期检验点）的概念，意指当DNA受到损伤时，细胞周期会停下来。以P.Nurse为代表的另一批酵母生物学家研究不同温度下培养的裂殖酵母细胞，也分离出数十种温度敏感的突变体。这些不同的突变体在限定温度下，会滞留在细胞周期的某个阶段。这些与细胞分裂和周期调控有关的基

5、因被称为cdc(celldivisioncycle)基因，根据被发现的先后顺序被命名。cdc2是第一个被分离出来的cdc基因，表达34kDa的蛋白，称p34cdc2。进一步研究发现其具有激酶活性，可以使许多蛋白磷酸化，在裂殖酵母的周期调控中起重要作用。芽殖酵母中的一个关键cdc基因是cdc28，是第二个被分离出来的cdc基因，编码34kDa的蛋白，具有激酶活性。p34cdc28是p34cdc2的同原物，调控细胞周期，特别是G2/M期转变。但研究者很快发现，p34cdc28或p34cdc2单独并不具有激酶活性，需要同相关蛋白结合后才具有活性（如p34cdc2和蛋白p56cdc13

6、结合）。第三个研究领域，以美国科学家T.Hunt为代表，以海胆为研究材料，发现了细胞周期的另一个重要调控者-------细胞周期蛋白（cyclin）多年来在上述三个领域的研究，互相之间并没有联系，一直到1988年才突然打破这一局面。1988年Lohka最终将非洲爪蟾卵的MPF纯化，发现MPF由32kD和45kD两种蛋白质构成，其中32kD是Ser/Thr蛋白激酶。问题：MPF和p34cdc2有何关系？J.Maller和P.Nurse实验室立即合作，很快证明爪蟾卵中的p32与p34cdc2是同原物。与此同时，T.Hunt实验室等以海胆卵为材料研究细胞周期调控，发现一类与细胞分裂有

7、关的蛋白，称为周期蛋(cyclin)。然后J.Maller和T.Hunt实验室合作，发现周期蛋白B，证明与p45和p56cdc13为同原物。这样，沿着不同路线研究细胞周期调控的科学家的研究成果汇合到一点，奇异地发现他们所研究的实际上是共同的东西，MPF即P34cdc2和cyclinB.这样一个概念逐渐明朗起来：从酵母到海洋无脊椎动物一直到人类的所有真核细胞中存在一个共同的生化分子机制来调节M期启动。因而Nurse（1990）年提出了“M期启动调节的普遍机制”这一概念。Prizecitatio