Rho GTPases和细胞凋亡

细胞凋亡涉及细胞骨架的形态学改变,Rho GTPases在细胞骨架改变中起着至关重要的作用。近年来的研究揭示了Rho蛋白家族在肌动蛋白(actin)聚合、解聚及actin-myosin的分子调节机制。同时越来越多的研究表明,Rho GTPases在巨噬细胞吞噬凋亡小体中也发挥了关键作用。本综述就Rho GTPases信号途径在细胞凋亡中细胞骨架的结构改变及凋亡小体被吞噬过程中的作用进行具体讨论。     

Rho GTPases与肿瘤

Rho GTPases参与调控细胞的多种关键生物学行为,特别是细胞的生长、细胞骨架的形成、转录调节等生物学过程. 在肿瘤的发生发展中Rho GTPases也扮演了重要的角色．本文将回顾Rho GTPases的调控（包括经典及非经典调控方式）及其关键成员（RhoA、Cdc42及Rac1）与临床肿瘤的研究进展,特别是它们参与调控肿瘤的增殖、迁移、侵袭、凋亡等恶性生物学行为,从而为研发靶向Rho GTPases的小分子/基因药物了奠定基础．     

Rho GTPase对细胞骨架及信号通路的多重影响

Rho GTPase最基本的功能是结合和水解鸟嘌呤核苷酸，目前已从晡乳动物中分离出16种不同的Rho GTPases，其中以Rho、Rac和Cdc42最为人们关注。研究发现Rho GTPases参与基因转录、细胞周期进程的调控及多条信号通路的调节，与细胞凋亡、肿瘤侵润及细胞骨架构成关系密切。现普遍认为Rho GTPases是调节细胞功能的一类重要蛋白分子，越来越多的Rho家族成员及其调控的蛋白数量逐渐被发现和认识。     

Rho GTPases与骨髓间充质干细胞的迁移和分化

Rho家族小分子鸟苷三磷酸酶（small GTPases of Rho family,Rho GTPases）是调节细胞许多生理病理活动的关键分子开关,参与细胞骨架、基因转录、细胞周期进程、细胞黏附的调控及多条信号通路的调节。骨髓间充质干细胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells,MSCs）是一类具有自我更新和多向分化潜能的特殊细胞,通过增殖、迁移、分化等途径参与机体损伤组织的修复过程。研究表明,Rho GT-Pases在MSCs迁移、分化等过程中起着重要的调节作用。     

α辅肌动蛋白的结构和功能

α辅肌动蛋白是近年来在细胞骨架与细胞运动研究中的热点蛋白 .目前发现有α辅肌动蛋白 1、2、3和 4四种类型 ,呈细胞或组织特异性分布 .这四种蛋白的共同结构特征是在细胞内均为反向平行的二聚体 ,并具有N末端肌动蛋白结合结构域 (ABD)、血影蛋白样中央重复结构域和C末端“EF手”结构域 .作为细胞骨架中一种重要的肌动蛋白交联蛋白 ,α辅肌动蛋白通过与其相关蛋白包括整合素 (integrins)、钙粘素 (cadherin)以及细胞信号传导通路中的信号分子等的协同作用 ,在稳定细胞粘附、调节细胞形状及细胞运动中发挥着重要作用 .因此 ,肿瘤的发生、发展和恶化与α辅肌动蛋白的结构、功能密切相关 .本文结合本实验室的研究工作 ,综述了α辅肌动蛋白家族成员的结构、功能及其与肿瘤发生的相关性 .     

Rho小G蛋白相关激酶的结构与功能

Rho小G蛋白家族是Ras超家族成员之一,人类Rho小G蛋白包括20个成员,研究最清楚的有RhoA、Rac1和Cdc42。Rho小G蛋白参与了诸如细胞骨架调节、细胞移动、细胞增殖、细胞周期调控等重要的生物学过程。在这些生物学过程的调节中,Rho小G蛋白的下游效应蛋白质如蛋白激酶（p21-activated kinase,PAK）、ROCK（Rho-kinase）、PKN（protein kinase novel）和MRCK（myotonin-related Cdc42-binding kinase）发挥了不可或缺的作用。迄今研究发现,PAK可调节细胞骨架动力学和细胞运动,另外,PAK通过MAPK（mitogen-activated protein kinases）参与转录、细胞凋亡和幸存通路及细胞周期进程;ROCK与肌动蛋白应力纤维介导黏附复合物的形成及与细胞周期进程的调节有关;哺乳动物的PKN与RhoA/B/C相互作用介导细胞骨架调节;MRCK与细胞骨架重排、细胞核转动、微管组织中心再定位、细胞移动和癌细胞侵袭等有关。该文简要介绍Rho小G蛋白下游激酶PAK、ROCK、PKN和MRCK的结构及其在细胞骨架调节中的功能,重点总结它们在真核细胞周期调控中的作用,尤其是在癌细胞周期进程中所发挥的作用,为寻找癌症治疗的新靶点提供理论依据。     

力学刺激诱导细胞自噬的研究进展

自噬是细胞重要的自我保护机制,多种伤害性刺激激活的自噬具有维持细胞稳态和正常功能的作用.此外,自噬还参与调控恶性肿瘤、动脉粥样硬化等多种疾病的发生发展过程.体内细胞处于复杂的力学微环境中,力学刺激参与调控细胞自噬,如压力可诱导心肌细胞的自噬、牵张力调控运动系统多种细胞的自噬、流体剪切力可激活血管内皮细胞和肿瘤细胞的自噬.力学刺激诱导的细胞自噬依赖众多信号通路.细胞骨架作为重要的调节因子,不仅参与细胞力学信号转导,同时可参与调控细胞自噬.因此,细胞骨架与力学刺激诱导的细胞自噬密切相关.本文结合最新的研究成果,综述力学刺激对细胞自噬的影响及其分子机制,以期为研究力学刺激对细胞生物学行为的影响提供新的视角,进而为相关疾病的治疗提供新思路和分子靶点.     

ROCK与动脉粥样硬化

Rho相关的卷曲螺旋型蛋白激酶（Rho—associated,coiled-coil containing protein kinase,ROCK）是ras同源家族RhoA（ras homolog family memberA）T游的靶蛋白之一,主要功能是调节肌动蛋白细胞骨架的活动,如细胞粘附、细胞运动、细胞迁移及细胞收缩。实验及临床研究表明R0cK可能与多种心血管疾病如高血压、肺动脉高压、动脉粥样硬化以及脑血管疾病有着很大相关性。此篇综述将总结近期对于RhoA／ROCK通路在调控血管功能中的关键作用并探讨其对于动脉粥样硬化相关疾病的潜在治疗价值。     

ROCK蛋白与肿瘤

ROCK蛋白作为Rho亚家族下游最重要的效应分子之一,主要通过调节肌动蛋白在调控细胞的形态、极性、细胞骨架重构和细胞迁移等多个方面发挥生理功能。研究发现ROCK蛋白在肿瘤的发生发展中起着重要作用,主要参与调控肿瘤细胞的生存与凋亡,以及恶性肿瘤的侵袭与转移。文章论述了ROCK蛋白与肿瘤关系的研究进展,为寻找新的抗癌药物治疗靶点提供依据。     

细胞运动、细胞迁移与细胞骨架研究进展

细胞定向运动与细胞骨架的动态循环密切相关。运动细胞在其伪足前沿依靠细胞骨架的不断聚合推动细胞膜的前进,在基部靠近细胞体部位通过细胞骨架的不断解聚收缩拖拉细胞体向前运动,细胞骨架的聚合与解聚通过伪足与支撑表面的吸附与解吸附而偶连。肌动蛋白组成的微丝骨架是大多数运动细胞的主要成分。外界刺激引起微丝细胞骨架动态变化的信号通路已逐步明了。线虫精子细胞的运动行为与阿米巴变形运动相似,但是在线虫精子细胞中没有肌动蛋白,而是以精子主要蛋白为基础形成细胞骨架驱动精子细胞的运动。与肌动蛋白不同,精子主要蛋白没有分子极性、ATP结合位点和马达蛋白。通过比较研究以上两种运动体系将有助于在分子水平上进一步阐明细胞运动的机理。