生长因子,受体和癌

现在看来与生长因子促分裂作用有关的分子事件也与肿瘤形成有关。本文综述生长因子及其受体在诱导和维持肿瘤形成方面的最新生物化学进展。     

细胞分裂素信号转导: 已知的简单性与未知的复杂性

在植物的生长发育过程中, 细胞分裂素通过调节细胞分裂与分化起着非常重要的作用. 最近几年的研究表明, 细胞分裂素信号可能采用一种类似于细菌和真菌中的双元组分系统, 通过在不同的组氨酸磷酸蛋白激酶和效应分子之间连续传递磷酸基团而完成其转导过程. 细胞分裂素信号转导途径与其他信号转导途径之间存在异常活跃的相互交叉反应, 同时细胞分裂素受体及其下游众多关键组分明显存在功能冗余的现象. 因此, 这些问题的解决成为阐明细胞分裂素信号转导网络的关键.     

G蛋白偶联受体的结构研究与药物研发

G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)是人体内最大的膜受体蛋白家族,具有保守的7次跨膜螺旋结构.GPCR可识别细胞外的各种信号分子,如激素、神经递质、离子、光、气味分子等,与之结合后发生构象改变,随后与细胞内的效应蛋白(包括G蛋白、GPCR激酶GRK和阻遏蛋白)相互作用,从而诱导各种细胞反应.作为分布最广泛的细胞表面蛋白,GPCR在所有重要的生理活动中发挥不可或缺的功能作用,是心血管疾病、神经系统疾病、炎症、代谢性疾病、癌症等多种疾病的重要药物靶点.美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物中约34%以GPCR为作用靶点,2011~2015年间,GPCR药物的销售份额占据全球上市药物的27%.近年来,GPCR的结构生物学研究取得了长足的发展,研究成果揭示了GPCR对配体识别和信号转导的分子机制,并为基于结构的药物研发提供了重要信息.本文详细介绍GPCR的结构研究与药物研发进展,并就GPCR结构和功能研究的未来发展方向提出建议.     

集落刺激因子-1受体介导的信号转导途径

集落刺激因子-1(CSF-1)主要在G1期调节细胞的极早期和迟早期反应 ,是细胞增殖、分化所必需的生长因子 .CSF-1与其受体 (CSF-1R)的结合导致后者的磷酸化从而激活其内部酪氨酸激酶的活性 ,激活的受体直接与细胞浆内的效应蛋白联系 ,诱导多条信号转导途径 .CSF-1可以通过Ras和Ets相关蛋白诱导c-myc基因的表达 ,也可以激活c-fos/jun家族基因的表达 ;CSF-1R激活STAT1和STAT3参与信号转导 ,但JAKs似乎不能在CSF-1R介导的信号传递中发挥作用 ;CSF-1R激活PI3-K ,PI3-K可通过一条独立于Ras/Raf的MAPKK相关途径作用于下游蛋白 ;CSF-1R可以使PC-PLC发挥增强信号传递的效应 .此外 ,CSF-1R还可介导信号传递的负调节 ,CSF-1R的自身转化 (turnover)及磷酸酶SHPTP1的脱磷酸化作用是信号传递负调节的主要机制.     

集落刺激因子-1受体介导的信号转导途径

集落刺激因子_1(CSF_1)主要在G1期调节细胞的极早期和迟早期反应 ,是细胞增殖、分化所必需的生长因子 .CSF_1与其受体 (CSF_1R)的结合导致后者的磷酸化从而激活其内部酪氨酸激酶的活性 ,激活的受体直接与细胞浆内的效应蛋白联系 ,诱导多条信号转导途径 .CSF_1可以通过Ras和Ets相关蛋白诱导c_myc基因的表达 ,也可以激活c_fos/jun家族基因的表达 ;CSF_1R激活STAT1和STAT3参与信号转导 ,但JAKs似乎不能在CSF_1R介导的信号传递中发挥作用 ;CSF_1R激活PI3_K ,PI3_K可通过一条独立于Ras/Raf的MAPKK相关途径作用于下游蛋白 ;CSF_1R可以使PC_PLC发挥增强信号传递的效应 .此外 ,CSF_1R还可介导信号传递的负调节 ,CSF_1R的自身转化 (turnover)及磷酸酶SHPTP1的脱磷酸化作用是信号传递负调节的主要机制 .     

PDE4与cAMP信号区域化

第二信使cAMP在细胞信号转导中起着重要作用. 但为什么相同的cAMP信号可以诱导不同的生理反应. 20年前, cAMP信号区域化的提出, 似乎解答了这一疑惑. cAMP区域化使得空间上不同的蛋白激酶A (PKA)池能够被不同地活化. 同时也使得人们对cAMP通路复杂性和重要性有了新的认识, 使其再度成为生命科学的研究热点. cAMP/PKA信号转导区域化是由蛋白激酶A激酶锚定蛋白(AKAPs)和磷酸二酯酶(PDEs)来维持的, 前者可以结合PKA和其他的信号转导蛋白; 后者可以水解cAMP, 终止PKA活性. PDE4是PDEs同工酶超家族的成员之一, 不仅参与区域化的cAMP信号通路的调控, 而且还在整合与其他主要信号转导通路的反应网络中起重要作用. 本文对PDE4的分类、基因表达与调控、作用的系统与区域进行了回顾, 重点对PDE4作用的具体分子与机理以及PDE4发挥功能的调控方式进行了总结, 并结合本室的研究对PDE4在大鼠颗粒细胞成熟及cAMP信号区域化中的作用进行了综述.     

β受体激活增强杏仁体基底外侧核锥体神经元NMDA受体电流

NMDA受体在杏仁体的长时程增强(LTP)和恐惧记忆形成中起重要作用. β受体的激活易化杏仁体LTP, 参与恐惧记忆的巩固. 在杏仁体脑片上, 我们应用膜片钳全细胞记录技术, 观察了β受体激动剂异丙肾上腺素(isoproterenol)对突触后NMDA受体电流的调控效应. 当灌流液中加入isoproterenol时, NMDA诱导电流的幅度显著增加, 这种增强效应可被β受体拮抗剂心得安(propranolol)阻断; 当电极内液中加入蛋白激酶A(PKA)抑制剂Rp-cAMPs时, isoproterenol对NMDA诱导电流的增强效应不再出现. 以上结果提示, β受体激活正向调控NMDA受体的活动, 这种效应是由PKA介导的.     

颗粒细胞的增殖分化及其在卵泡发育中的作用

颗粒细胞(GC)是卵巢中十分重要的细胞. 从原始卵泡生长启动、增殖、分化、闭锁/排卵到黄体形成, GC在形态、功能等方面都发生各种变化. 卵母细胞(OC)指导了GC的增殖、分化; 同时GC也影响OC的成熟. 有众多因子参与这个调节过程, 牵涉到复杂的分子作用机制和信号转导通路, 如p38 MAPK通路可选择性调控FSH对GC的甾体生成; 而转录因子LRH-1和DAX-1在该过程中可能发挥重要作用; FSH通过促进PCNA和StAR表达及甾体生成, 诱导GC的增殖和分化; 而ERK1/2通路的激活也可能参与FSH对GC增殖分化的诱导作用. 因此, GC是一个用以研究细胞增殖、分化和细胞相互作用及其信号转导通路和分子机制的十分理想的细胞模型. 本文评述了近几年国内外研究的最新进展.     

一氧化氮参与茉莉酸诱导蚕豆气孔关闭的信号转导

用一氧化氮(NO)特异性荧光探针DAF-2DA结合激光共聚焦显微技术证明蚕豆气孔保卫细胞中存在NO. 从以下几个方面证明NO可能参与JA调控气孔运动的信号转导过程: (ⅰ) 外源JA促进叶片气孔保卫细胞NO的合成; (ⅱ) JA和NO都能够诱导气孔关闭, 并具有浓度效应; (ⅲ) 低浓度的NO和JA之间在诱导气孔关闭上存在一定的加合效应; (ⅳ) NO的清除剂PTIO可大大减弱JA诱导蚕豆气孔关闭的作用, 一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME能够抑制JA 诱导的蚕豆气孔关闭效应, 也可以抑制JA诱导保卫细胞中NO的产生. 推测JA处理诱导保卫细胞中NO的产生主要来源于NOS合成途径.     

表皮生长因子受体在DNA 损伤修复中的作用机制新进展

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)在许多人类恶性肿瘤中存在过表达或突变, 近期大量的研究表明EGFR 和/或其下游成分可以进入细胞核, 在核内发挥转录调节和信号转导功能, 其中一个重要的功能是促进DNA 双链断裂(doublestrands breaks, DSBs)的修复. EGFR 主要通过核移位及PI3K-Akt 通路、Ras-Raf-MAPK 通路与DNA 修复的关键成分如DNA-PK, ATM, Rad51 和BRCA1 等作用促进DSBs 的修复.放化疗诱导的肿瘤细胞DNA 损伤后的修复目前正成为一个越来越有吸引力的靶点, 靶向EGFR 或其下游信号抑制DNA 损伤修复的治疗具有重要的临床意义和应用前景.     

钙调素在细胞外对花粉质膜异三聚体G蛋白的激活效应

钙调素（Calmodulin,CaM）传统上认为是一种胞内Ca~(2 )重要的多功能受体,是细胞内信号转导（Signal transduction）途径中的重要信号分子。近年来,人们发现它还存在于细胞外,并具有诸如促进细胞增殖、原生质体壁再生等生物学功能。在花粉实验体系中,我们证实,细胞外CaM对花粉萌发和花粉管伸长具有启动和促进作用,并初步提出G蛋白、钙信使系统以     

酚类化合物非单调剂量-效应毒理学机制的QSAR研究

环境内分泌干扰物具有独特的非单调剂量-效应曲线, 无法简单地以半数影响(致死)剂量(浓度)这一单一数值指标来表征其生物活性, 如何处理非单调剂量-效应曲线下的定量结构-活性关系(QSAR)是目前环境科学乃至生命科学一个充满挑战的未知领域. 研究发现, 双酚A等9种酚类化合物影响鲫鱼体外淋巴细胞增殖率的实验呈现特殊倒U型非单调剂量-效应关系, 为探索其可能的生化机制, 同源模建了芳烃受体配体结合区的结构, 通过分子对接分别模拟分析了这9种酚类化合物和雌激素受体、雄激素受体、甲状腺素受体、一种芳烃受体相似蛋白、模建芳烃受体及过氧化物酶体增殖剂激活受体的结合能以及作用模式, 利用半经验分子轨道法计算了酚类化合物的分子描述符, 分别建立了低剂量和高剂量范围内化合物性质与决定性生物活性指标的定量构效关系模型. 发现非单调剂量效应曲线的形成源于高低剂量效应机制的差异, 在低剂量时雌激素受体的介导起主要作用, 促进淋巴细胞增殖, 而在高剂量时化合物表现出一定的急性毒性机制, 抑制了淋巴细胞的增殖, 不同的剂量范围分别由不同的毒理学机制占主导地位.     

斑马鱼Dpr2通过促进Nodal受体的降解而抑制中胚层诱导作用

转化生长因子β( TGFβ)家族的Nodal蛋白被认为是脊椎动物的关键内源中胚层诱导因子,Nodal信号的精确调控对于胚胎的正常发育是必需的。这里我们报导斑马鱼 dapper2 (dpr2)在早期胚胎发育过程中在中胚层前体细胞中表达,受 Nodal 信号的正调控。在斑马鱼活体胚胎中的研究表明,Dpr2抑制 Nod al信号的中胚层诱导活性。Dpr2定位在晚期溶酶体中,与 TGFβ受体 ALK5 和ALK4结合,加速这些受体在溶酶体中降解。[Science ,2004, 306(5693) :114-117]斑马鱼Dpr2通过促进Nodal受体的降解而抑制中胚层诱导作用@张丽霞$清华大学生物膜与膜生…     

生物医用纳米材料在增强肿瘤细胞免疫原性死亡中的应用

激活机体的适应性免疫反应是提升长期抗肿瘤疗效的关键因素.化学治疗、放射治疗、光动力治疗(photodynamic therapy, PDT)等方法可诱导肿瘤细胞发生凋亡并伴随着免疫原性死亡(immunogenic cell death, ICD). ICD引起的损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns, DAMPs)分子的暴露或释放可刺激免疫系统发挥抗肿瘤免疫作用,招募抗原递呈细胞(antigen-presenting cell, APC),激活T细胞适应性免疫应答.因此,在肿瘤免疫治疗中ICD诱导剂可以改善其治疗效果,从而提高患者生存率.越来越多的研究表明,基于纳米材料的癌症治疗平台不仅可以实现特定肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)刺激响应的药物控制释放,并且其可以调节TME进而诱导肿瘤细胞发生ICD,这撞击出了癌症纳米医学的新火花.自此以后,设计和构建增强肿瘤ICD效应的生物医用材料的相关研究受到了极大关注.基于此背景,本文首先介绍了肿瘤ICD的成因以及纳米材料在诱导肿瘤ICD中发挥的多重功能.其次...     

基于微流控芯片构建的肿瘤细胞三维共培养模型

在肿瘤及相伴血管生长过程中,微环境中的多种理化因素协同地发挥着重要的作用.传统体外实验多借助于Transwell等模型,在单一因素下考察细胞生物学效应,并不能反映在体的多因素微环境.基于微流控技术,本文构建了一种新的多细胞共培养模型,整合了多环境维度(二维/三维)、细胞与细胞及细胞与胞外基质相互作用、不同生化因子的浓度梯度、细胞区域性等多个重要因素,形成微环境,并能实时监测细胞的迁移和侵袭等响应.为评价该模型的可行性和功能上的独特优势,我们模拟了肿瘤细胞(HepG2,CAOV-3)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共存的三维微环境,考察了它们共培养时相互诱导向三维基质材料中的迁移情况.结果表明,在三维共培养模型中细胞能够相互影响并出现明显形态差异;2种肿瘤细胞的诱导均使HUVECs迁移能力显著提高;同时2种不同肿瘤细胞出现了与其病理特质(HepG2低浸润,CAOV-3高浸润)相对应的迁移能力差异.以上结果表明,该模型可望为研究肿瘤微环境下的相关问题提供一个相对简便且更具整合价值的研究平台.     

油菜素甾醇类信号转导研究进展

动物体系中的甾醇类激素在动物细胞的生长发育中发挥重要调控作用, 其信号转导途径主要是通过核受体直接调控基因表达. 近年来, 人们研究发现植物细胞中也存在甾醇类激素, 并发现了膜受体复合物的重要组成部分BRI1和通过膜受体介导的信号转导途径, 使得油菜素甾醇类信号从膜上被感知一直到在核内诱导特异基因表达的信号转导途径有了一个基本的轮廓. 本文简要介绍了该领域的最新进展并进行了讨论.     

番茄系统抗性反应的信号转导

番茄中受伤诱导的蛋白酶抑制剂(PIs)为阐明植物系统性抗性反应信号转导途径的分子基础提供了一个理想的模式系统. 在这一模式系统中, 与日俱增的证据表明多肽信号分子系统素和来源于不饱和脂肪酸的植物激素茉莉酸都具有信号分子的功能, 二者通过一个共同的信号转导途径激活蛋白酶抑制剂和其他抗性相关基因的表达, 从而使植物产生抗性. 然而, 关于这些信号分子如何相互作用而促进细胞间长距离信号传递所知甚少. 对番茄中由系统素/茉莉酸共同介导的蛋白酶抑制剂基因的表达过程进行遗传解析, 为全面认识多肽和氧化脂类信号分子在调控植物系统性抗性反应中的作用机制提供了独特的契机. 以前的研究认为, 系统素是诱导抗性基因表达的长距离运输的信号分子. 但是最近的遗传分析表明, 系统抗性反应中长距离运输的信号分子是茉莉酸而不是系统素, 系统素的作用在于调控茉莉酸的生物合成.     

水稻乙烯信号转导

乙烯在植物生长发育过程中以及在应对多种环境胁迫的防御反应中起着重要的调控作用.其发挥作用的分子机制在以拟南芥为主的双子叶植物中得到了系统研究,已建立了一个线性信号转导模型.与拟南芥相比,人们对水稻等单子叶植物中乙烯作用机制还了解较少.本文介绍了水稻乙烯信号转导目前取得的研究进展,并与拟南芥及其他植物进行了比较.拟南芥乙烯信号转导通路中的大多数组分在水稻中已找到了同源序列,包括5个乙烯受体,OsCTR1,OsEIN2,OsEIL1和OsERFs等.与拟南芥的同源组分相比,水稻乙烯受体家族各成员在功能上可能更具有特异性.但是OsEIN2和OsEIL1对水稻乙烯反应只表现了有限的调控作用.ERF类转录因子OsERF1和OsEBP-89可能也参与水稻乙烯反应,但它们是否被OsEIN2-OsEIL1介导的信号途径激活并不清楚.鉴于水稻的乙烯反应在多方面与拟南芥不同,推测水稻中或许存在着新的信号传递组分或新机制.筛选水稻乙烯反应突变体并鉴定相应基因将可能初步揭示水稻乙烯信号转导的新机制。     

MAP激酶调节蚕豆保卫细胞中ABA诱导的H2O2产生

已知许多蛋白激酶及蛋白磷酸酶参与了ABA诱导的气孔关闭信号转导过程, 而H2O2是ABA信号转导链的下游信号成分.运用表皮条生物学分析和激光共聚焦扫描技术, 研究促细胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)对蚕豆保卫细胞中ABA诱导H2O2产生的调节作用.用MEK1/2专一抑制剂(PD98059)处理蚕豆叶片的下表皮, 抑制了ABA诱导保卫细胞内H2O2的产生和气孔关闭.ABA和H2O2诱导气孔关闭后, 再用PD98059处理, 可以使关闭的气孔重新开放, 与之相对应的是PD98059使ABA诱导的、已增强了的H2O2探针荧光强度降低.而且PD98059不能阻断水杨酸诱导的H2O2的产生及其气孔的关闭, 因此, MEH1/2调节ABA诱导保卫细胞中H2O2产生和积累具有专一性.总之, PD98059通过抑制ABA诱导的H2O2的产生并清除其积累而阻断了ABA诱导的气孔关闭.因此, MAPK的激活在保卫细胞H2O2信号的产生、放大及其专一性应答信号刺激的反应中有着重要的调节作用.     

胰岛素受体研究进展

胰岛素受体属多肽类的细胞膜受体之一,为了确定胰岛素如何在细胞内转变为细胞的代谢活动,人们对该受体的纯化及其结构特点研究做出了巨大的努力.在研究时发现:v-erb-B 肿瘤基因与人类上皮生长因子(EGF)受体是相同的,而胰岛素受体与肿瘤基因的产物尽管不同,但在氨基酸排列顺序上有很多相似之处,因此在了解胰岛素受体结构时,往往借助于肿瘤基因和EGF 来进行研究.目前通过DNA的氨基酸顺序已间接测定了胰岛素受体的氨基酸顺序.胰岛素受体是