Фактор, стимулирующий созревание ооцита

(ФСС, или MPF – maturation promoting factor).

Параллельно с этими наблюдениями были проведены эксперимен­ты на созревающих и дробящихся яйцеклетках лягушек X.laevis (рис. 346).

Ооцит X.laevis после репликации ДНК и короткой G₂-стадии пере­ходит в мейотическую профазу I, во время которой в течение восьми месяцев происходят рост и созревание ооцита, он дорастает до разме­ра зрелой икринки. При спаривании овариальные клетки самки выде­ляют гормон прогестерон, который стимулирует переход из профазы в I мейотическое деление (митоз I), затем после короткой интерфазы наступает II мейотическое деление, которое на некоторое время оста­навливается на стадии метафазы (стадия яйца). При оплодотворении спермием метафаза завершается, происходит второе деление мейоза, после чего гаплоидное ядро яйцеклетки сливается с ядром спермия и образуется диплоидная зигота. После этих событий следуют через каждые 30 мин многочисленные деления клеток развивающейся бла­стулы (см. рис. 346, а).

Если взять с помощью микроманипулятора небольшую часть цито­плазмы из ооцита на стадии метафазы II мейотического деления и инъецировать ее в цитоплазму не стимулированного прогестероном ооцита, то произойдет повторение описанного выше процесса: ооцит вступит в I деление мейоза, а затем и во II деление, т. е. произойдет его созревание (см. рис. 346, в). Таким образом было найдено, что в ооците на стадии метафазы II деления в цитоплазме существует фактор (или факторы), стимулирующий созревание яйцеклетки (ФСС, или MPF – maturation promoting factor).

Оказалось, что этот фактор (будем называть его MPF) присутствует в клетках только во время митотического состояния. Уровень MPF в интерфазных клетках низкий, а в митотических высокий. Он обнаружива­ется также и во время дробления яйцеклетки (рис. 347).

Фактор, стимулирующий митоз = Фактор, стимулирующий созревание ооцитов.

Эксперимент: при инъекции цитоплазмы из митотиче­ских клеток культуры ткани в нестимулированный ооцит X. Laevis происходит созревание ооцита. Следовательно, фактор, стимулирующий митоз, и фактор, стимулирующий созревание ооцитов, – одно и то же.

Структура фактора, стимулирующего митоз.

Фактор MPF – это гетеродимерный комплекс, состоя­щий из белка циклина и зависимой от циклина протеин-киназы (cyclin dependent kinase - Cdk).

Cdk – фермент, относящийся к фосфорилазам, который модифи­цирует белки, перенося фосфат­ную группу от АТФ на аминокис­лотные остатки серин и треонин. Следова­тельно, MPF состоит из двух субъеди н и ц: каталитической (Cdk) и регуляторной (циклин) (рис. 348).

Циклины.

Циклины были обнаружены при изучении включения меченых амино­кислот в синхронно дробящиеся яйца морского ежа. Было показано, что концентрация циклина быстро возрастает в поздней метафазе, относительно постоянна во время митоза и резко падает в начале интерфазы.

Известно, что циклин синтезируется постоянно в течение клеточного цикла и резко разрушается в начале анафазы. В то время как второй компонент MPF фактора – протеинкиназа Cdk, существует долгое время и активируется при появлении циклна В.

В настоящее время известны различные типы циклинов. Ключевым компонентом MPF считается циклин В, так как увеличение и снижение концентрации этого белка точно совпадает с процессами клеточного цикла.

Схема регуляции митотического циклина В и MPF в постоянно делящихся (цикли­рующих) клетках эмбрионов (рис. 350).

Циклин В (С) и циклинзависимая протеинкиназа (Cdk) образуют фактор, стимулирующий митоз (MPF).

1-метафаза

2-полиубиквитинизация циклина В

3-его деградация

4-поздняя анафаза

5-телофаза

6-интерфаза

7-новый синтез циклина В

8-профаза

9-неактивный белковый комплекс, стимулирующий анафазу

10-его активация