MACF1的生理学与病理学功能研究进展

微管微丝交联因子1(microtubule actin crosslinking factor 1,MACF1)是一种重要的细胞骨架蛋白,属于spectraplakin家族。MACF1在人和小鼠的脑、心脏、肺、骨骼肌、神经、肝脏、胃、肾和皮肤等多个组织中广泛表达,对细胞功能、胚胎发育和多种组织的生理活动具有重要调节作用。本文在介绍MACF1编码基因、结构和蛋白异构体的基础上,结合MACF1生理学与病理学的研究进展,详细总结了MACF1对细胞骨架动态变化与细胞迁移、细胞增殖与分化等细胞功能的调节作用及机制;综述了MACF1在参与胚胎发育、维持皮肤完整性、促进神经系统发育、调节心脏功能、保持肠通透性和骨组织发育等方面的重要研究进展。同时,分析了MACF1与人类遗传性疾病(Ⅰ型血影斑蛋白家族疾病等)、神经性疾病(帕金森病、精神分裂症、阿尔茨海默病等)、骨骼性疾病(骨质疏松等)和肿瘤疾病(肺癌、胶质瘤、乳腺癌、结肠癌、黑色素瘤、胃癌等)的相关性及其潜在致病机理。最后,提出未来MACF1研究的重点方向,以期为深入揭示MACF1的生物功能提供新依据,为阐明相关疾病发生的分子机制提供新线索,为相关疾病的防治研究提供新思路和新靶点。     

活体烟草BY-2悬浮细胞微丝骨架的标记

微丝骨架是细胞骨架的重要成员,在细胞的多项生理活动中发挥着重要作用.本论文利用荧光标记鬼笔环肽技术和GFP融合蛋白技术,对活体烟草BY-2悬浮细胞中微丝骨架的标记方法进行了探索,结果表明,10nmol/L的Alexa488-Phalloidin为细胞微丝骨架标记的最佳浓度,利用PCR等技术构建pPZP-NtFABD2-GFP植物表达载体后,转化烟草BY-2悬浮细胞,激光共聚焦扫描显微镜观察发现,NtFABD2-GFP融合蛋白能够清晰地显示活体烟草悬浮细胞内的微丝骨架.这些结果为进一步深入研究微丝骨架在活体植物细胞中的功能奠定了基础.     

小鼠肺癌细胞诱导分化后的力学特性比较

通过鬼笔环肽染色技术观察比较了小鼠肺癌细胞经诱导分化后的微丝变化,利用免疫印迹技术测定了小鼠肺癌细胞经诱导分化后α-SMA蛋白含量的变化,利用CTFM法测定了小鼠肺癌细胞在诱导分化后的牵引力变化.结果发现,小鼠肺癌细胞在诱导分化后,细胞的形态及微丝骨架均发生了变化,同时,α-SMA蛋白含量明显增多并且变得集中;细胞投影面积显著增大,约增37%;细胞牵引力也显著增强,均方根值大约增加了一倍.这说明细胞骨架、细胞的形态、α-SMA蛋白和细胞牵引力均与细胞的癌变过程有密切关系.     

DMSO诱导烟草BY-2悬浮细胞的凋亡

烟草BY-2悬浮细胞经不同浓度的DMSO处理后发现,2％DMSO处理可导致细胞核染色质凝集或核结构解体,琼脂糖凝胶电泳显示基因组DNA降解成明显的梯状条带,从而表现出典型的细胞凋亡特征．对微丝骨架的进一步观察发现,2％DMSO处理引起细胞内微丝骨架分布异常,造成微丝骨架不同程度地断裂．这些结果为进一步研究微丝骨架在植物细胞凋亡中的功能奠定了基础．     

棉花微丝结合蛋白基因GhPFN1的表达及功能研究

Profilin是微丝骨架的超分子结构和功能的关键调节因子之一.以陆地棉(Gossypium hirsu-tum)棉纤维为材料,分离鉴定了profilin基因家族的一个成员---GhPFN1.同源性比较表明GhPFN1与已报道的其他植物的profilin有着较高的同源性.半定量RT-PCR分析结果显示GhPFN1基因主要在棉纤维细胞内表达,在纤维细胞的快速延伸阶段表达量最高.GhPFN1在裂殖酵母细胞中过量表达导致细胞长度和形态发生显著变化.这些结果暗示GhPFN1基因可能在纤维细胞的极性延伸中具有功能.     

La3+通过重组细胞骨架影响大鼠成骨细胞增殖、分化

研究了稀土离子La3 对体外培养的成骨细胞增殖、分化及细胞骨架的影响,并初步探讨了相关机理.用细胞计数法检测了成骨细胞的增殖.用RT-PCR技术测定了碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OC)、骨桥蛋白(OPN),骨涎蛋白(BSP)以及cbfa-1 mRNA水平.采用激光扫描共聚焦显微镜观察了细胞中F肌动蛋白(F-actin)的变化.结果显示:La3 在48h促进了成骨细胞增殖;在4 d促进了早期分化指标ALP,BSP和cbfa-1 mRNA的表达;在21d促进了晚期分化指标OC和OPN mRNA的表达.与此同时,La3 使成骨细胞骨架发生重组.另外,Western Blot分析证实La3 作用于成骨细胞短时间即可激活粘着斑激酶(FAK)酪氨酸磷酸化.结果提示,La3 通过提高FAK酪氨酸的磷酸化水平,改变细胞骨架的分布和聚合,从而促进成骨细胞的增殖和分化.     

La^3＋通过重组细胞骨架影响大鼠成骨细胞增殖、分化

研究了稀土离子La^3＋对体外培养的成骨细胞增殖、分化及细胞骨架的影响,并初步探讨了相关机理．用细胞计数法检测了成骨细胞的增殖．用RT-PCR技术测定了碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OC）、骨桥蛋白（OPN）,骨涎蛋白（BSP）以及cbfa-1mRNA水平．采用激光扫描共聚焦显微镜观察了细胞中F肌动蛋白（F-actin）的变化．结果显示：La^3＋在48h促进了成骨细胞增殖;在4d促进了早期分化指标ALP,BSP和拍肠-1mRNA的表达;在21d促进了晚期分化指标OC和OPNmRNA的表达．与此同时,La^3＋使成骨细胞骨架发生重组．另外,Western Blot分析证实La^3＋作用于成骨细胞短时间即可激活粘着斑激酶（FAK）酪氨酸磷酸化．结果提示,La^3＋通过提高FAK酪氨酸的磷酸化水平,改变细胞骨架的分布和聚合,从而促进成骨细胞的增殖和分化．     

热疗后Hela细胞微丝和形态改变关系的研究

目的:用Hela细胞作模型,研究热疗后肿瘤细胞的微丝变化与其形态学上改变的关系。方法:用不同温度(37℃、40℃、43℃和45℃)经不同时间(1h和2h)水浴处理培养的Hela细胞后,倒置显微镜下观察其形态变化,并用考马斯亮蓝R250显示其微丝。结果:37℃和40℃处理后Hela细胞形态和微丝分布均正常;43℃、2h处理后开始有一定程度的形态改变,微丝分布较散乱,变短;45℃处理后有明显形态变化,微丝大多完全解聚成球状,分布极为紊乱。结论:高温引起的Hela细胞微丝的解聚可导致细胞的形态改变,两者之间有着极为密切的联系。     

基于激光共聚焦显微镜的细胞骨架结构分析

肌动蛋白微丝是细胞骨架的主要组成部分,已有研究表明细胞的黏附状态会通过影响微丝结构来调控分化和凋亡等生物学行为.目前观察微丝结构的主要方法是利用激光共聚焦显微镜进行荧光成像,但通常只针对微丝的二维结构进行分析,很少有研究关注微丝的三维结构信息.本文针对这个问题,提出一种基于激光共聚焦显微镜技术的细胞微丝三维重建方法.此方法利用三维高斯函数拟合共聚焦显微镜的点扩散函数,并将函数的x-y方向与z方向解耦,得到z轴光强的高斯分布形式.随后通过图像处理方法得到细胞中主要纤维的几何参数,再对纤维图进行拟合计算、密度聚类、椭球拟合等操作,提取微丝纤维的三维空间信息.本文还利用微模式化方法构建了面积为1256μm~2的圆形以及枝条形微模式化基底,将骨髓间充质干细胞培养于两种基底上,并通过荧光染色方法获得微丝结构的荧光图像,进而应用所建立的方法对细胞微丝图像进行三维重建和分析.分析结果显示,两种形状细胞中微丝取向、交联点数目、体积和长细比等参数的空间分布有显著差异,表明细胞中的力学状态受到铺展形状的影响.本研究旨在建立一种提取细胞微丝三维结构参数的方法,从而可为揭示细胞内部力学转导机制提供研究基础.     

科技要闻

阐述BUI1蛋白的生理和生化功能近日,中国科学院上海生物科学院何祖华研究组成功克隆了BENT UPPERMOST INTERNODE1(BUI1)基因并阐述了BUI1蛋白的生理和生化功能。BUI1编码一个植物特异的ClassⅡformin蛋白,调控细胞微丝骨架(actin cytoskeleton)的装配和动态变化,微丝骨架是细胞形态和多种生理过程的基     

葡萄糖饥饿对HeLa细胞形态与结构的影响

为了探究葡萄糖饥饿对HeLa细胞形态与结构的影响,采用噻唑蓝法检测了细胞活力;用倒置显微镜、荧光显微镜和电子显微镜观察了细胞形态与结构的变化;采用激光共聚焦免疫荧光技术观察了细胞微丝与微管的分布.结果表明:葡萄糖饥饿能够抑制HeLa细胞增殖,破坏细胞骨架,改变细胞形态;使细胞皱缩、染色质凝集,出现凋亡小体,微丝微管解聚,表现出典型的凋亡特征,且细胞凋亡程度呈葡萄糖浓度依赖性和处理时间依赖性.总之,葡萄糖饥饿能抑制HeLa细胞活性,改变细胞形态,诱导细胞凋亡.     

人参皂甙Rg1对人成骨肉瘤MG-63细胞形态结构和终末分化指标的影响

为了研究人参皂甙Rg1对人成骨肉瘤MG-63细胞(以下简称"MG-63细胞")形态与超微结构及终末分化指标的影响,鉴定其对MG-63细胞的诱导分化作用,以50 μg/mL人参皂甙Rg1处理MG-63细胞,光学显微镜与电子显微镜观察MG-63细胞形态、超微结构变化,免疫细胞化学方法检测成骨细胞相关终末分化蛋白的表达变化,并同步以HMBA处理MG-63细胞作为阳性对照.光学显微镜与电子显微镜观察结果显示细胞形态与超微结构产生了细胞形态规则、大小一致、细胞铺展体积增大,核质比例减小、核内核仁数目减少、细胞器丰富发达等与正常细胞相似的恢复性变化.观察到MG-63细胞终末分化指标I型胶原、骨粘素、骨钙蛋白的阳性表达及钙化糖原颗粒的增多与典型骨节结的形成,其变化结果与HMBA处理细胞类似.本研究证实人参皂甙Rg1能显著改变MG-63细胞形态与超微结构恶性特征,并增强成骨细胞相关的终末分化指标的表达,从而对MG-63细胞的终末分化具有一定的诱导作用.     

模拟微重力抑制间充质干细胞增殖机制的研究

研究微重力对间充质干细胞增殖影响的潜在机制.用随机定位仪模拟微重力(SMG),培养小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs),检测SMG对BMSCs增殖,细胞骨架,以及对细胞的黏附和增殖重要信号分子表达的影响.结果显示,在SMG下,BMSCs增殖受到抑制;细胞微丝结构和分布异常;细胞形态改变;黏着斑激酶(FAK)表达下降;细胞生长信号分子ERK1/2和Akt的磷酸化水平以及p85β表达下降.结果表明,模拟微重力条件下的细胞骨架改变、细胞黏附性降低和细胞增殖的信号通路相互作用,导致对骨髓间充质干细胞增殖的抑制作用.     

以鼠腹腔微环境研究三氧化二砷对食管癌EC109细胞骨架的影响

目的:细胞骨架微丝是与肿瘤细胞生长密切相关的因素之一,本文以生物机体腹腔为免疫的微环境,研究化疗药物三氧化二砷(As2O3)对人食管癌细胞株微丝骨架的影响.方法:利用鬼笔环肽(Phalloidin)及碘化丙碇(Propidium Iodide,PI)标记,以流式细胞仪技术分析小鼠腹腔液中食管癌EC109细胞周期的各期细胞内F-actin的变化.结果:诱导肥大细胞(mast cell,MC)迁移入腹腔的同时,迅速升高G0/G1期细胞及降低S期细胞内的F-actin含量,DNA检测结果显示G0/G1期的肿瘤细胞数量迅速增加(p<0.05),S期细胞含量降低;三氧化二砷作用后,食管癌细胞各期的F-actin含量均降低,尤其S期为甚.MC和As2O3共同作用后,食管癌细胞各期的F-actin含量均也减少,但G0/G1期细胞数量却显著增加.结论:在小鼠腹腔微环境中,免疫功能改变(免疫细胞MC的聚集)引起G0/G1期细胞数量迅速升高、S期细胞的数量降低,可能促使EC109细胞G0/G1期向S期跨越的延迟;在此环境中,As2O3也可能通过抑制S期EC109细胞内F-actin的重组来延迟细胞从G0/G1期进入S期;诱导肥大细胞迁入腹腔的同时加入药物As2O3,其作用主要表现为短期效应,促进了肿瘤细胞内F-actin含量的降低,G0/G1期细胞数量较高,出现短暂的延迟G0/G1期向S期跨越,增强了对肿瘤细胞生长的抑制作用.因此,以生物机体为研究环境,可能更真实地呈现化疗药物对肿瘤细胞的治疗效果.     

植物微丝骨架研究进展

文章就植物花粉管、保卫细胞中微丝骨架以及微丝骨架与信号转导的一些研究进展作了简要介绍 .     

钠氢交换调控因子1(NHERF1)的结构与功能

钠氢交换调控因子1是一种由358个氨基酸组成的多功能连接蛋白.其分布位置与表达水平将决定其功能,当其位于细胞膜上,可能表现为一个肿瘤抑制因子;当其处于细胞质中,可能成为致癌蛋白.其功能机制的研究主要集中在磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)和血小板衍生因子(PDGF)、外向整流氯离子通道(ORCC)等信号通路,以及细胞迁移和微丝骨架分布的调控方面.本文对近年来关于NHERF1/EBP50的结构和功能的研究进行了综述.     

FTO过表达对小鼠胰岛β细胞功能的影响以及全基因组表达谱变化研究

为了研究肥胖基因FTO过表达对小鼠胰岛β细胞功能的影响以及基因表达谱的变化,构建小鼠FTO基因过表达慢病毒载体,包装慢病毒颗粒并感染小鼠胰岛MIN6细胞.利用QPCR和WesternBlot技术检测FTO基因在MIN6细胞中过表达情况,并检测葡萄糖刺激检测胰岛素的释放情况,进一步利用小鼠全基因芯片检测FTO过表达对小鼠胰岛MIN6细胞表达谱的影响.结果表明：慢病毒载体成功介导了FTO在MIN6细胞中过表达,FTO过表达可以显著抑制MIN6细胞的胰岛素释放.表达芯片的结果显示FTO改变MIN6细胞表达谱,发现多达922个的差异基因.FTO过表达改变了小鼠胰岛细胞的表达谱,差异基因通过一些重要信号通路影响小鼠胰岛β细胞的生物学功能.     

小鼠Friend细胞诱导分化过程中对纤粘蛋白亲和性的研究

实验中观察到外源性纤维粘连蛋白(FN)可明显增强小鼠Friend红白血病(MEL)细胞的贴壁和铺展,许多细胞的形态改变为梭形,成纤维细胞样及上皮细胞样等类型,外源性FN可诱导MEL细胞微丝的恢复,微丝的恢复与使细胞增强贴壁和铺展有密切联系.外源性FN诱导MEL细胞贴壁和铺展以及表型改变的机理在于其细胞表面的FN受体与外源性FN的结合反应.但MEL细胞经HMBA诱导分化后,则丧失对外源性FN在细胞贴壁、铺展、表型改变及恢复微丝组装等方面的能力.这种差别可以为鉴别细胞转化和分化提供一种依据,并为进一步研究细胞转化与外基质之间相互关系及其机理提供线索.     

慢性砷暴露诱导小鼠肺结构损伤和免疫失衡

以C57BL/6雄性小鼠为受试动物,研究慢性饮水砷(As)暴露对肺的损伤效应。小鼠摄入含5 mg/L或50 mg/L As的亚砷酸钠水溶液180 d后,检测肺组织氧化应激指标,病理学改变及免疫相关基因的表达。结果发现,砷染毒组小鼠肺超氧化物歧化酶(T-SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC)显著下降,脂质过氧化产物丙二醛含量显著升高。显微镜观察发现砷组小鼠肺组织炎性细胞浸润,肺泡隔增厚,肺泡囊缩小。氧化应激指标及病理学改变呈现剂量依赖性。50 mg/L As组Th1细胞因子IFN-γ的转录水平显著升高,Th2细胞因子(IL-4、IL-5和IL-13)的转录被抑制,IL-4/IFN-γmRNA比值显著降低。研究表明,长期经口摄入砷引发了小鼠肺组织的氧化损伤和组织结构改变,并造成了肺Th1/Th2细胞因子失衡,Th1炎症反应加强。砷引起的肺组织结构损伤及免疫失衡可能与砷诱导的肺氧化应激相关。     

真核翻译延伸因子eEF1A功能研究进展

总结了近年来对于真核翻译延伸因子eEF1A生物学功能和作用机制研究的一些新进展,具体包括：eEF1A参与介导受损或错误折叠的蛋白质的降解;对微丝、微管骨架系统的组织与调控;参与调控细胞凋亡;参与细胞核输出氨酰一tRNA;与病毒基因组和RNA依赖性RNA聚合酶类（RNA-dependent RNA polymerase,RdRP）互作,参与病毒繁殖．阐述了对eEF1A进行研究的意义和价值,并提供了新的见解和展望．