Биология - Митоз - Регуляция митоза

09 февраля 2011


Оглавление:
1. Митоз
2. История исследования
3. Типы митоза
4. Происхождение и эволюция митоза
5. Регуляция митоза
6. Продолжительность митоза
7. Аппарат клеточного деления
8. Фазы митоза
9. Патология митоза



Расшифровка и детальное изучение регуляторов митотического деления началась лишь в 1970-х годах, благодаря серии экспериментов по слиянию клеток, находящихся на разных этапах клеточного цикла. В тех опытах, когда клетку в М-фазе объединяли с клеткой, находящейся в любой из стадий интерфазы, интерфазные клетки переходили в митотическое состояние. В итоге был сделан вывод, что в цитоплазме митотической клетки присутствует фактор, стимулирующие митоз, или, иначе, М-стимулирующий фактор.

Впервые фактор стимуляции митоза был открыт в зрелых неоплодотворенных яйцах шпорцевой лягушки, находящихся в М-фазе клеточного цикла. Цитоплазма такого яйца, инъецированная в ооцит, приводит к преждевременному переходу в М-фазу и к началу созревания ооцита. В ходе дальнейших экспериментов были установлены универсальное значение и вместе с тем высокая степень консервативности ФСМ: экстракты, приготовленные из митотических клеток весьма разнообразных организмов, при введении в ооциты шпорцевой лягушки переводят их в М-фазу.

Структура фактора стимулирующего митоз: 1 — циклин; 2 — зависимая от циклина неактивная протеинкиназа; 3 — активный фактор стимуляции митоза
Регуляция митотического циклина в постоянно делящихся клетках эмбрионов. Циклин и циклинзависимая протеинкиназа образуют фактор, стимулирующий митоз. Условные обозначения: 1 — метафаза; 2 — полиубикитинизация циклина; 3 — деградация циклина; 4 — поздняя анафаза; 5 — телофаза; 6 — интерфаза; 7 — новый синтез циклина; 8 — профаза; 9 — неактивный белковый комплекс, стимулирующий анафазу; 10 — активизация комплекса, стимулирующего анафазу

В ходе последующих исследований выяснилось, что фактор, стимулирующий митоз, представляет собой гетеродимерный комплекс, состоящий из белка циклина и зависимой от циклина протеинкиназы. Циклин является регуляторным белком и обнаруживается у всех эукариот. Его концентрация периодически возрастает в течение клеточного цикла, достигая максимума в метафазе митоза. С началом анафазы наблюдается резкое сокращение концентрации циклина, вследствие его расщепления с помощью сложных белковых протеолитических комплексов — протеосом. Зависимая от циклина протеинкиназа представляет собой фермент, модифицирующий белки за счёт переноса фосфатной группы от АТФ на аминокислоты серин и треонин. Таким образом М-стимулирующий фактор состоит из двух субъединиц: регуляторной и каталитической.

В общих чертах циклическое изменение концентрации ФСМ можно изобразить следующим образом. Изначально пролиферация клеток индуцируется факторами роста, транспортируемыми с кровотоком. В результате целой цепочки взаимосвязанных и последовательных реакций к окончанию S-фазы — началу фазы G2 начинается синтез ФСМ, остающегося в неактивном состоянии до окончания репликации ДНК. Активированный ФСМ участвует в фосфорилировании гистонов, белков ядерной ламины и белков, ассоциированных с микротрубочками веретена деления, что приводит, в конечном счёте, к конденсации хромосом, распаду ядерной оболочки и формированию аппарата клеточного деления. После окончательной ассоциации микротрубочек веретена деления с кинетохорами хромосом в завершении метафазы активируется комплекс стимуляции анафазы. В результате деградируют когезины, связывающие парные хроматиды в области центромер. Наступает анафаза и запускается протеолиз митотических циклинов, и, следовательно, наблюдается сокращение концентрации ФСМ.

Стоит отметить, что цикличность изменения концентрации ФСМ преимущественно объясняется периодическим изменением концентрации циклина, синтезируемого в интерфазе и расщепляющегося в анафазе митоза. Циклин-зависимая протеинкиназа не деградирует в анафазе и существует долгое время, активируясь впоследствии в результате взаимодействия с новосинтезированным циклином.



Просмотров: 114646


<<< Прево, Жан-Луи
Хроматиды >>>