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MPF的崛起與衰退：細胞如何掌控分裂的節奏？
在細胞週期中，成熟促進因子（MPF）扮演著關鍵角色，它是驅動細胞進入有絲分裂和減數分裂的主要機制。這一重要的細胞因子首次在青蛙卵子中被發現，自那時以來，MPF的生物學功能和結構特性成為生物學研究的熱點。然而，對於MPF的作用機制及其在細胞分裂過程中的動態變化，科學界仍在探索。
MPF促進從G2期進入有絲分裂階段，通過磷酸化多種在有絲分裂過程中必需的蛋白質來實現。
MPF的發現歷程
MPF的歷史可以追溯到1971年，當時有兩組研究人員分別發現，青蛙卵母細胞在G2期的狀態下，可以透過微注射來自經過黃體素刺激的卵母細胞的細胞質而進入M期。這一現象顯示出一種可調控的細胞因子的存在，並於是被稱為成熟促進因子（MPF）。隨著後續研究的深入，科學家們發現，MPF的活性不僅限於卵母細胞的減數分裂，它也同樣存在於體細胞中。
這一發現表明，MPF不僅是卵子成熟的關鍵，還是所有細胞分裂的催化劑。
MPF的結構特性
MPF的結構由兩個亞單元組成：环蛋白依賴的激酶1（CDK1）和環素。CDK1作為激酶亞單元，能夠利用ATP對特定的靶蛋白進行磷酸化，而當環素與CDK1結合時，MPF才會被激活。特定的環素類型（例如環素A和B）在MPF的功能中同樣扮演至關重要的角色。這些環素上方特有的“破壞盒”序列會被泛素连接酶識別，並在適當時間被標記以進行降解。
在細胞週期中的作用
在G1和S期時，CDK1亞單元因為抑制性酶（Wee1）的磷酸化作用而處於不活性狀態。Wee1對CDK1的Tyrosine-15進行磷酸化使其不活化。而當細胞進入從G2到M期的過渡時，CDC25酶去磷酸化CDK1，從而使得MPF能夠被激活，允許細胞進入有絲分裂。這一過程中存在正反饋機制，使得Wee1逐漸失活。
MPF的激活機制
要使細胞從G2期過渡到M期，MPF必須被激活。此過程涉及三個氨基酸殘基，其中位於CDK1上的Threonine-161（Thr-161）必須由CDK激活激酶（CAK）進行磷酸化。當環素B附著在CDK1時，CAK才能有效地磷酸化Thr-161。此外，Tyr-15和Thr-14也需要進行去磷酸化，這一過程由CDC25介導。
MPF的激活是依賴於環素的存在及隨後的一系列去磷酸化過程的完整性。
MPF的功能概述
MPF在細胞的有絲分裂中扮演著多重角色。它促進了有絲分裂纖維的形成，通過微管的不穩定性引發相關的細胞結構變化。具體而言，MPF通過磷酸化凝縮蛋白排出介導了染色質的凝縮。進一步，MPF也促使核膜的破壞及內質網和高基體的碎裂。
MPF的主要靶標
MPF的作用波及多種細胞組分，如：
- 凝縮蛋白，這些蛋白質能夠促進染色質的凝縮。
- 微管相關蛋白，參與有絲分裂纖維的形成。
- 核纖維蛋白，促進核膜的降解。
- 組織蛋白H1和H3。
- 高基體，導致其碎裂。
對肌動蛋白的抑制
MPF在有絲分裂早期會磷酸化肌動蛋白的抑制位點，從而阻止細胞質分裂的進行。當MPF的活動在後期減少時，這些抑制位點被去磷酸化，細胞質分裂則得以進行。
MPF的解體
MPF會在有絲分裂的後期通過促進期促進複合體（APC）進行解體，這一過程涉及Cyclin B的多泛素化，並將其標記為降解，形成一種負反饋機制。隨著Cyclin B/CDK1濃度的增加，MPF促進APC進行Cyclin B/CDK1的泛素化反應。
整體而言，MPF的功能及其在細胞週期中的調控作用表明，細胞如何精確控制著生命的基本過程。然而，隨著我們對這一機制認識的不斷深化，未來還有許多未知的領域等待著探索。細胞分裂的節奏究竟是如何被持續調控的呢？
