成熟促進因子

成熟促進因子（略称MPF、有糸分裂促進因子またはM期促進因子とも呼ばれる）は、カエルの卵で最初に発見されたサイクリン-Cdk複合体です。 ^{[1] [2]} これは、細胞周期の有糸分裂期と減数分裂期を刺激します。MPFは、有糸分裂中に必要な複数のタンパク質をリン酸化することにより、 G ₂期から有糸分裂（M期）への移行を促進します。MPFは、 G ₂期の終わりにホスファターゼによって活性化され、以前に追加された阻害性リン酸基が除去されます。

MPF は、細胞周期の特定の時点で標的タンパク質をリン酸化してその機能を制御する能力があるため、M 期キナーゼとも呼ばれます。

1971年、2つの独立した研究チーム（増井義雄とクレメント・マーカート、およびL・デニス・スミスとロバート・エッカー）は、プロゲステロンでホルモン刺激された卵母細胞からの細胞質のマイクロインジェクションによって、G ₂で停止したカエルの卵母細胞がM期に入るように誘導できることを発見しました。 ^{[2] [1]}卵母細胞が減数分裂に入ることはしばしば卵母細胞成熟と呼ばれるため、この細胞質因子は成熟促進因子（MPF）と​​呼ばれました。しかし、さらなる研究で、MPFの活性は卵母細胞が減数分裂に入ることに限定されないことが示されました。逆に、MPFは体細胞にも存在し、有糸分裂周期のM期への移行を誘導します。

拡散性因子が有糸分裂の開始を制御するという証拠は、1966 年に粘菌Physarum polycephalum を用いて得られており、この粘菌では多核の原形質体の核が同期有糸分裂を起こします。細胞周期が互いにずれている原形質体を融合すると、次の有糸分裂周期で同期有糸分裂が起こります。この結果は、有糸分裂の開始が「核時計」ではなく、拡散性細胞質因子によって制御されていることを証明しました。^[3]

MPF は 2 つのサブユニットで構成されています。

• サイクリン依存性キナーゼ 1 (CDK1) は、サイクリン依存性キナーゼのサブユニットです。ATPを使用して、標的タンパク質の特定のセリンおよびスレオニン残基をリン酸化します。
• サイクリン、調節サブユニット。サイクリンは、キナーゼサブユニットが適切な基質で機能するために必要です。有糸分裂サイクリンは、サイクリン A と B に分類できます。これらのサイクリンは、N 末端領域に「破壊ボックス」と呼ばれる 9 つの残基配列を持ち、これはユビキチンリガーゼ酵素によって認識され、適切な場合にサイクリンを破壊します。

G _{1 期}と S 期の間、MPF の CDK1 サブユニットは阻害酵素 Wee1 により不活性です。Wee1 は CDK1 の Tyr-15 残基をリン酸化して MPF を不活性にします。G _{2 期}から M 期への移行中、cdk1 は CDC25 によって脱リン酸化されます。CDK1 サブユニットは自由になり、サイクリン B に結合して MPF を活性化し、細胞を有糸分裂に移行させます。wee1 を不活性化する正のフィードバックループもあります。^{[説明が必要]}

_{細胞が G 2 期}から M 期に移行するには、MPF を活性化する必要があります。この G _{2 期}から M期への移行には、3 つのアミノ酸残基が関与しています。CDK1 上のトレオニン 161 (Thr-161) は、CDK 活性化キナーゼ(CAK) によってリン酸化される必要があります。CAK は、サイクリン B が CDK1 に結合している場合にのみ、Thr-161 をリン酸化します。

さらに、CDK1 サブユニット上の他の 2 つの残基は、脱リン酸化によって活性化される必要があります。CDC25 は、残基 14 のトレオニン (Thr-14) とチロシン (Tyr-15) からリン酸を除去し、ヒドロキシル基を追加します。サイクリン B/CDK1 は CDC25 を活性化し、正のフィードバック ループを引き起こします。

• 微小管の不安定性を介して有糸分裂紡錘体の形成を引き起こします。
• コンデンシンのリン酸化を通じて有糸分裂、すなわちクロマチン凝縮を促進します。
• 核ラミナに存在する 3 つのラミン、ラミン A、B、C は、セリンアミノ残基で MPF によってリン酸化されます。これにより、核ラミナが脱重合され、核膜が小胞に分解されます。
• GM130 のリン酸化を引き起こし、ゴルジ体と ER の断片化につながります。

MPF の影響を受けるのは次のとおりです。

• コンデンシンはクロマチン凝縮を可能にする（前期を参照）
• 有糸分裂紡錘体の形成に関与する様々な微小管関連タンパク質
• ラミン、核膜の分解に寄与する相互作用
• ヒストン、H ₁および H ₃
• ゴルジ体マトリックス、断片化を引き起こす

MPF は有糸分裂の初期にミオシンの阻害部位をリン酸化します。これにより細胞質分裂が妨げられます。有糸分裂後期に MPF の活性が低下すると、阻害部位が脱リン酸化され、細胞質分裂が進行します。

MPF は、後期促進複合体(APC) がサイクリン B をポリユビキチン化し、負のフィードバックループで分解されるようにマーキングすると分解されます。無傷の細胞では、サイクリンの分解は、姉妹染色分体が分離され、反対側の紡錘極に引っ張られる有糸分裂の期間である後期 (後期後期) の開始直後に始まります。サイクリン B/CDK1 の濃度が増加すると、ヘテロ二量体は APC を促進してサイクリン B/CDK1 をポリユビキチン化します。