细胞周期调控蛋白MPF的研究

细胞周期调控蛋白MPF的研究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-promoting factor)。

Johnson和 Rao1970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prematurely condensedchromosome，PCC。

不同形态的PCCG1期PCC为单线状，因DNA未复制;S期PCC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。

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; 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maturation promoting factor，MPF。

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Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射卵母细胞成熟的因子，称做MPF1979年，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(cdc genes cell division cyclegenes) 1960s L. Hartwell以芽殖酵母为实验材料，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cell division cycle gene，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。

一、简述MPF的结构组成及其对细胞周期运转的调控机制？MPF= Cdc2(细胞分裂周期蛋白，催化亚基)+cyclin（周期蛋白，调节亚基）催化亚基与调节亚基两者结合表现出蛋白激酶活性；催化亚基在细胞周期中保持稳定，周期蛋白（调节亚基）呈周期性波动，从而导致MPF的周期性激活与失活，推动细胞周期的进行。

cyclin B在G1晚期开始合成，G2期末CyclinB 含量达最大值，周期蛋白依赖激酶CDC2只有与cyclin B结合,并且其Thr161位磷酸化,Thr14和Tyr15去磷酸化才能被激活，MPF活化后，可促使H1组蛋白磷酸化，使染色质凝集，促使核纤层蛋白磷酸化，使核膜解体，使微管蛋白磷酸化重排形成纺锤体，调节细胞越过G2/M监控点进入M期，M后期，CyclinB降解，MPF失去活性，染色体去凝集、纺锤体消失、核被膜和核仁重建，细胞从M期向G1期转化。

二、论述真核细胞细胞周期各分期的特点及细胞周期运行的调控机制。

1、细胞周期概念和间期、分裂期各期特点分裂细胞从一次分裂结束开始到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化称为细胞周期,包括细胞间期和分裂期间期：G1期: G1期主要合成大量RNA和专一蛋白质，如DNA复制所需酶、细胞周期蛋白、触发蛋白等，为S期DNA合成作准备。

G1期晚期有限制点（R点），控制着新一轮周期的运转。

S期: DNA复制，组蛋白、非组蛋白也与DNA复制同时进行，中心粒开始复制。

G2期：合成成熟促进因子（MPF），合成微管蛋白，中心粒开始向两极分离。

M期前期：染色质凝集，分裂极确定和有丝分裂器形成，核仁消失和核膜解体前中期：纺锤体微管捕获染色体动粒中期：染色体排列在赤道板上后期：着丝粒分离，姐妹染色单体分开并向细胞两极移动末期：染色体到达两极、解凝集，核膜和核仁重现，形成两个子细胞核胞质分裂一般始于分裂后期，将细胞膜、细胞骨架、细胞器及可溶性蛋白质等分配最终形成两个子细胞。

2、细胞周期运行的调控机制细胞存在一系列监控机制，可鉴别细胞周期进程中的错误，阻止细胞周期进一步运行，这些监控机制即为检验点。

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制细胞是生命的最基本单位，每个细胞都经历着重要的两个过程，即细胞周期和细胞死亡。

在细胞周期中，细胞不断地复制其DNA和细胞器，并最终分裂成两个完全相同的细胞。

而当细胞出现异常或者受到外部因素的影响时，细胞就会经历死亡过程。

细胞周期和细胞死亡的分子调控机制影响着许多生物学现象，如肿瘤的发生和治疗、细胞分化和再生等，因此具有极大的研究价值。

一、细胞周期细胞周期是一个持续的过程，包含G1期、S期、G2期和M期四个阶段。

在G1期，细胞增长并复制基因组；在S期，DNA被复制；在G2期，细胞继续增长并制备分裂所需的细胞器和物质；最后在M期，细胞分裂成两个完全相同的细胞。

细胞周期的过程由许多分子调控，如细胞周期蛋白（Cyclin）和细胞核分裂素激活蛋白激酶（MPF）等。

Cyclin与CDK（Cyclin Dependent Kinase）相结合，形成复合物，其活性被MPF调节。

在M期，MPF活性升高，将细胞推向促进微管聚合和核分裂的过程。

二、细胞死亡细胞死亡是细胞生命周期中的一个重要事件，细胞死亡方式包含凋亡、坏死、自噬等多种类型。

细胞凋亡是一个常见的死亡方式，它是一种有序的细胞死亡方式，是一个高度调控的过程，包括内在途径和外在途径两种途径。

在内在途径中，细胞发生损伤或遭受外界刺激，释放出细胞死亡蛋白酶（Caspase），从而启动死亡程序。

在外在途径中，外界刺激通过细胞的受体，例如Fas受体，激活一个叫作“死亡信号复合物”的蛋白质结构。

该复合物能够激活Caspase酶活性，并导致细胞死亡。

三、细胞周期和细胞死亡的相互作用细胞周期和细胞死亡有着密切的相互作用。

在细胞周期过程中，细胞必须通过一系列的准备工作，如复制DNA、制备细胞器，才能成功完成分裂。

但是如果细胞周期中存在一些异常因素，例如突变或DNA损伤，细胞需要通过死亡来保证其正常生长发育，以避免畸形或肿瘤的形成。

在细胞死亡的过程中，也会发生一些异常，如无端凋亡。

细胞生物学第十四章细胞周期(二)The Cell Cycle Control System•The cell cycle control system is regulated by both internal and external controls.•The clock has specific checkpoints where the cell cycle stops until a go-ahead signal is received.2细胞周期调控一、细胞周期调控因子的发现二、细胞周期调控因子三、细胞周期调控的机制四、其他3一、细胞周期调控因子的发现1、有丝分裂促进因子（mitosis promoting factor，MPF）2、成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF）3、细胞分裂周期基因（cell division cycle gene，cdc）4、细胞周期蛋白(cyclin)41、MPF 的发现5G1期PCC S 期PCC G2期PCC1970年，Johnson RT和Rao PN 发现M 期HeLa 细胞与间期细胞融合形成早熟染色体凝集（PCC ）。

这一现象提示在M 期细胞中存在诱导染色体凝集的因子，称为有丝分裂促进因子（mitosis promotingfactor ，MPF ）。

•1971年，Masui Y 和Markert CL 通过非洲爪蟾卵实验发现成熟卵母细胞细胞质中含有促卵母细胞成熟的因子，称为成熟促进因子（maturation promoting factor ，MPF ）。

卵细胞成熟示意图：细胞质移植实验发现MPF ：MPF 的发现•1988年，James Maller 实验室在爪蟾卵中分离出MPF ，证明MPF 由p32和p45两种蛋白构成，p32和p45结合后表现出蛋白激酶的活性。

7MPF 激酶p32p45MPF 的组成•1970s ，Leland Hartwell 利用芽殖酵母发现了几十个细胞分裂周期（cell division cycle,cdc ）基因，如cdc28。