初级纤毛与Wnt信号通路相关性研究进展

初级纤毛是一类以微管为基础结构的细胞器,其来源于细胞的母中心粒,锚定在细胞膜并如“天线”般突出细胞表面。作为细胞感受器,初级纤毛从环境中接受各种信号,传导至细胞内引起细胞反应。近期的研究表明,初级纤毛对与胚胎发育密切相关的Wnt信号通路的传导起重要作用。纤毛的损害可造成Wnt信号通路的异常,并引起胚胎中多类脏器一系列的病理改变,导致初级纤毛相关疾病的发生。文章主要阐述了初级纤毛与Wnt/β-catenin、Wnt/PCP通路及初级纤毛相关疾病之间的关系,并对初级纤毛相关疾病的治疗进行了初步探讨。对初级纤毛与Wnt信号通路关系的深入研究将有助于人们对该类疾病的进一步诊断和治疗。     

纤毛及纤毛相关疾病研究进展

纤毛是一种以细胞微管为主形成的突出于细胞表面的结构,分布于哺乳动物体内的大多数细胞。近年来研究发现,很多人类疾病都与纤毛结构、长度的失调相关,所以有关纤毛的研究是目前研究的热点领域。越来越多的证据证明,纤毛除了提供流体推动力参与细胞的运动功能之外,还具有信号传导的功能,在细胞生命活动的各个方面发挥着多种关键作用。它参与调控细胞生理活动、增殖与分化以及动物个体发育。因此,深入地探索纤毛调控机理对基础生物学理论的发展和人类纤毛相关疾病的攻克有重要意义。该文简要介绍了纤毛的结构、组装与解聚的机制、参与信号传导的功能以及纤毛缺陷同人类疾病的关系。     

多纤毛细胞纤毛精确组装的调控机制

高等动物体内气管、脑室管膜及输卵管等上皮组织具有一类富含运动纤毛的多纤毛细胞,通过其细胞表面运动纤毛的周期性摆动可以清洁气管、驱动脑脊液流动和受精卵运动。运动纤毛发生或功能的异常则可导致气管炎、脑积水、不孕不育等多种遗传疾病。然而,在多纤毛细胞分化过程中关于如何精确组装运动性纤毛复杂结构的分子机制仍不清楚。该研究运用蛋白组学、超高分辨率显微成像和电镜等多种技术,发现多纤毛细胞特有的亚细胞结构–纤维状颗粒物是由中心体周围基质蛋白Pcm1相分离形成的具有液体特征的无膜细胞器,不仅参与调控多纤毛细胞摇篮体的组装和空间分布,而且在其多孔状结构中大量富集了特定的基体和纤毛的结构蛋白质,并精确调控这些组分在运动纤毛发生的不同阶段定位到基体和纤毛中,阐明了纤维状颗粒物作为组织者精确调控运动纤毛组装的分子机制。     

初级纤毛的研究进展

初级纤毛是以中心体作为基体并突出于细胞膜表面的一种特化的细胞结构,存在于绝大多数休眠期以及已分化的哺乳动物细胞,介导多种细胞信号通路的转导,因此初级纤毛功能的异常会导致一系列人类疾病。该文主要总结了初级纤毛的结构、起始生长与解聚过程及中心体/纤毛蛋白降解途径等方面的最新研究进展,讨论了初级纤毛异常与纤毛疾病的关系,为纤毛疾病的诊断与治疗提供了参考。     

衣藻、纤毛与“纤毛相关疾病”

纤毛或鞭毛（两个名称在本文互为通用）是以细胞微管为核心而组装形成的一种细胞器官．运动纤毛在细胞运动中起的作用是显而易见的,比如精子的运动：近年来发现,曾被认为是退化器官的不动原生纤毛在动物发育和各种生理器官的正常生理活动中起着重要作用．原生纤毛具有调控细胞分裂,Hedgehog信号通路,非经典Wnt信号通路及钙信号传导等的作用．纤毛及其附属结构在结构或功能上的缺陷会导致多种多样的疾病,总称为“纤毛相关疾病”,包括男性不育症、呼吸道疾病（如不动纤毛综合征、肾囊肿、失明、多指（趾）症、内脏转位、肥胖症、高血压乃至精神发育迟滞等．纤毛在结构和功能上是非常保守的,我们目前对纤毛的结构与功能的认识和对“纤毛相关疾病”发生机理的了解主要来自于对各种模式生物的研究,其中包括具有研究优势的模式生物——雷氏衣藻（Chlamydomonas reinhardtii,一种单细胞绿萍）．对纤毛的进一步研究将深化人们对“纤毛相关疾病”的认识、促进对它的诊断、预防和治疗．本文对衣藻、纤毛及“纤毛相关疾病”的研究进展作一简短概述．     

Wnt信号转导通路与神经发育研究进展

Wnt蛋白是一类分泌型糖蛋白家族,Wnt信号蛋白与细胞表面的多种受体相互作用,参与诸多生命过程。对神经系统发育的研究表明,Wnt信号通路在神经发生,神经祖细胞增值、分化,神经干细胞的自我更新,轴突导向等过程中起重要调控作用。多项研究已经证实,Wnt通路失调与诸多神经系统疾病有密切关系。Wnt信号通路的突变或异常,将会引起神经系统发育缺陷。然而,对Wnt非经典信号通路的研究,尤其是新受体Ryk的调控作用的认识迄今仍不全面。根据国内外相关研究,阐述了经典Wnt信号通路Wnt/β-catenin途径的同时也对Wnt/Ryk非经典信号途径这一研究新领域做了讨论。在非经典信号通路中,Ryk-ICD的剪接对于前体细胞的神经分化起重要作用。本文分析了Wnt/β-catenin和Wnt/Ryk信号通路在神经发育中的作用,有助于深入理解神经发育过程中Wnt信号通路的作用机制。然而,Ryk-ICD引导因子、分子机制等问题仍待进一步研究,而这将有利于理解神经干细胞分化机理。     

Wnt/β-catenin信号通路与肝癌

肝细胞癌是常见的恶性肿瘤,其发病机制尚未完全明确。Wnt信号通路与人体内多种病理生理过程相关,其中肝癌的发生、发展可能与经典的Wnt/β-catenin信号通路密切相关。Wnt/β-catein信号通路通过表达癌症相关基因、激活肝星状细胞、调控肝干细胞行为、促进肝癌细胞侵袭转移等方式调控肝癌的发生、发展。Wnt/β-catein信号通路在肝癌发生、发展中的作用有望为肝癌研究提供新的思路。     

PCP通路调节平面细胞极性的建立

平面细胞极性(planar cell polarity,PCP)的建立是胚胎发育过程中的一个关键环节。PCP通路在进化上高度保守,包括"核心"PCP通路和"Ds/Ft"PCP通路,两者共同调节平面细胞极性的建立,导致细胞发生汇聚延伸(convergent extension,CE)运动和定向的细胞分裂(oriented cell division,OCD)。PCP通路的正确激活以及正常的细胞结构需要PCP蛋白的不对称性分布,由Wnt蛋白和Ft-Ds-Fj系统提供极性信号,激活下游效应器而产生。本文综述了PCP通路在平面细胞极性建立过程中的作用及分子机制,旨在为胚胎发育相关疾病积累理论基础。     

细胞纤毛在信号转导与器官发育中的作用与机制

纤毛(cilia)是细胞表面的突起状细胞器,几乎存在于所有细胞表面,且广泛分布于组织和器官的上皮.纤毛由外部的纤毛膜和内部的轴丝组成,结构在进化上十分保守.根据微管组成和排列方式的不同,纤毛可分为9+2型运动纤毛与9+0型基本纤毛或非运动纤毛.作为一种特殊的感受器,纤毛通过影响细胞信号通路参与胚胎形成、心脏等内脏器官发育及人体重要生理活动.本课题组在国际上首次把前列腺素信号通路与纤毛生长及心脏发育相联系.研究发现,ABCC4/LKT前列腺素转运蛋白从细胞内运输前列腺素E2(PGE2)至细胞外,并通过结合位于纤毛膜上的G蛋白偶联受体EP4影响细胞内c AMP浓度,调节纤毛内运输蛋白的正向速率,进而调控纤毛生长与心脏等器官的左右不对称性发育.纤毛生长或功能缺陷会引发先天性心脏病、多囊肾、视网膜变性等多种疾病.本文主要介绍纤毛参与调控细胞内信号转导与器官发育及相关纤毛疾病.     

Wnt/β-catenin信号通路与癌症发生发展及其免疫治疗

经典的Wnt/β-catenin信号通路参与调控机体的多种生物学功能,包括干细胞自我更新,细胞的增殖、分化、凋亡以及胚胎早期发育和组织再生等,与癌症发生发展紧密相关.此外,该信号通路在胸腺T细胞的发育和分化过程中发挥重要作用,影响抗肿瘤免疫效应的多个环节.异常激活的Wnt/β-catenin信号通路可诱导恶性肿瘤的形成...     

经典Wnt信号通路与人类肿瘤

近年来,随着对肿瘤的深入研究,Wnt信号的研究也受到了高度的关注．Wnt信号通路是一条在进化上保守的信号途径,在控制胚胎发育,调节细胞生长、迁移、分化,调控正常组织重建等生命活动中发挥重要的作用,其异常活化与众多人类肿瘤的发生、发展密切相关．Wnt信号途径异常的核心是β-catenin在细胞内累积,并通过其下游途径引起特异靶基因的转录．本文着重介绍Wnt/β-catenin信号转导通路的研究进展及其与肿瘤的关系,了解该通路在肿瘤发生过程中的具体分子机制有助于为临床诊断提供依据,为早期干预治疗提供方法．     

OFD1基因在初级纤毛及其与癌症发生发展方面的研究进展

初级纤毛是由微管组成的细胞器,它负责感受细胞内环境并参与细胞间信号的转导。初级纤毛也是细胞信号整合的枢纽,是Hedgehog信号通路的关键分子,它的形成与细胞周期有关,初级纤毛的异常可以导致某些疾病的发生。研究表明人的乳腺癌和胰腺癌细胞中初级纤毛缺失,而在正常乳腺及胰腺细胞中呈激活状态,然而,初级纤毛在正常细胞和癌细胞之间的调控机制目前仍不清楚。OFD1是人类的一个致病基因,它是中心粒的末端组成成分,它负责调节中心粒的长度,同时也是初级纤毛形成所必需的基因。OFD1也定位于中心粒随体,研究表明自噬通过降解中心粒随体中的OFD1促进初级纤毛的形成,中心粒随体中OFD1基因的消除可以促进癌细胞中初级纤毛的恢复。因此,OFD1、初级纤毛和肿瘤之间存在一定联系,近期研究表明纤毛的缺失与肿瘤的细胞起源,遗传背景和肿瘤信号通路的损害关系密切,这将有助于我们对纤毛相关疾病的了解,有助于我们对包括癌症的发病和治疗方面的研究。     

Dkk1在器官发育及肿瘤发生中的调控作用

Wnt信号通路在脊椎动物的胚胎发育过程中发挥重要作用. Dkk1(Dickkopf1)是Dkk基因家族的成员之一,通过编码一种分泌型的糖蛋白与Wnt信号蛋白竞争细胞表面受体,来维持Wnt信号通路的稳态,从而调控胚胎器官的正常发育. 同时,在人类成体中,Dkk1基因活性的改变与肿瘤、代谢性骨病和骨关节炎等疾病的发生密切相关. 本文对Dkk1在头部、肢、眼和牙齿等器官的胚胎发育过程中的相关分子调控机制以及Dkk1与肿瘤发生的关系进行综述.     

Wnt/β- catenin信号通路在细菌致病中的作用

Wnt/β-catenin信号通路是一条高度保守的细胞内信号转导通路,具有介导细胞黏附、调控增殖、凋亡、参与炎症反应等多种生物学功能,在多种细菌的感染和致病过程中发挥重要作用。研究Wnt/β-catenin信号通路激活的分子机制及其在疾病发生、发展中的作用,不但可以了解细菌的致病机制,还为其治疗提供了新的靶点和策略。现将该信号通路在衣原体、结核分枝杆菌、铜绿假单胞菌和幽门螺杆菌致病中的作用作一概述。     

Hippo/YAP和Wnt/β-catenin通路的对话

Hippo/YAP通路和Wnt/β-catenin通路是在细胞的生长分化、组织器官形成以及成体干细胞的维持等方面都起着重要作用的两条信号通路。在哺乳动物细胞中,Wnt/β-catenin通路通过一系列胞质蛋白的相互作用,使β-catenin蛋白在胞质内累积,进而入核传递生长刺激信号。Hippo/YAP通路通过激酶级联反应磷酸化YAP/TAZ,使其滞留在细胞质中,抑制了YAP/TAZ的转录活性,从而限制细胞的生长增殖,诱导细胞凋亡。这两条通路的异常调控往往会导致肿瘤的发生。近年来越来越多的研究证实,Hippo/YAP和Wnt/β-catenin在很多方面相互影响,共同参与组织生长和胚胎发育的调控。研究这两个通路在肿瘤发生过程中的转导和调控以及它们相互作用的机制,有助于为肿瘤的防治提供新的思路与策略。文章对这两条通路的协同作用及其分子机制进行了综述。     

动纤毛轴丝的分子组装

纤毛/鞭毛是从细胞膜表面突出的真核细胞器,它能调节细胞运动及细胞周围液体流动,或者参与机体的感知功能,其异常会引发多种人类纤毛病。作为最早被发现的细胞器之一,纤毛一直是细胞生物学领域的重点研究对象,但是因结构大且复杂,其分子组装机制的揭示长期以来一直是个难题。近些年,随着冷冻电镜技术的发展,多个课题组先后报道了从衣藻到哺乳动物精子鞭毛的轴丝各部分高分辨率结构。该文综述了动纤毛的结构组成和最新的分子组装研究进展,重点描述了轴丝各个组成部分包括双联微管(DMT)、内外动力臂(IDA和ODA)、辐条结构(RS)、中央微管对(CP)和连接复合物(N-DRC)的蛋白组成和分布,为深入理解纤毛的组装过程和功能调节提供了科学依据。     

原纤毛－多囊蛋白复合物在肾和骨组织中的类似作用

纤毛－多囊蛋白复合物的功能或者结构异常,是导致常染色体显性多囊肾病的主要原因.该复合物除了被认为在正常的肾上皮细胞上起着机械和化学感受器的作用,可能在骨细胞中也有类似的作用.本文总结了多囊蛋白和纤毛的结构、分布特点以及在肾发育过程中所发挥的作用;着重综述了纤毛 多囊蛋白复合物在肾上皮细胞上作为机械和化学感受器,通过影响细胞内一系列的信号途径,调控细胞的基因转录和蛋白合成的最新研究进展,包括与细胞内钙离子变化有关的钙调神经磷酸酶－NFAT途径和PI3K－Atk途径,调控细胞周期的JAK－STAT途径,及维持正常肾结构的Wnt/β连环蛋白信号途径等;还将通过比较在肾上皮细胞上纤毛 多囊蛋白复合物所激活的信号传导途径和在骨细胞中传导机械刺激的信号转导途径的类同,提示在骨细胞中,纤毛 多囊蛋白复合物可能起着在肾上皮细胞上类似的机械感受器作用,为系统性阐明多囊肾病的发病机制,以及揭示失重或负重状态下骨细胞机械感受的分子机制提供了一个新思路.     

神经细胞初级纤毛在中枢神经系统疾病中作用的研究进展

初级纤毛广泛存在于哺乳动物中枢神经系统中,是神经细胞重要的胞外细胞器。初级纤毛中含有多种离子通道、G蛋白耦联受体、激酶等,提示初级纤毛可感受胞外信号并将信号转导至细胞内,从而引起细胞对外界刺激信号产生应答反应。近年来大量研究表明调控纤毛结构及功能的基因发生突变后,会导致许多单基因的遗传性疾病。当神经细胞初级纤毛中激酶、G蛋白耦联受体以及离子通道的功能异常后,往往会引起一系列的神经精神疾病、神经系统发育异常等神经系统疾病。本文就初级纤毛在神经系统疾病中作用的研究进展进行综述。     

Wnt信号通路调控干细胞成软骨分化

Wnt信号通路调控细胞增殖、再生、分化等多种细胞生物学过程。近年来研究表明,Wnt信号通路参与干细胞成软骨分化的起始、间充质的凝集、分化和肥大等一系列阶段。阐明其具体机制对软骨损伤修复及软骨功能的维持十分重要。该文就经典和非经典Wnt信号通路调控干细胞成软骨分化的研究进展进行综述。     

骨细胞初级纤毛及其在机械信号转导中的作用

骨细胞是矿化骨基质中的唯一细胞,在骨代谢中作为调控的"大脑",调节着成骨细胞的骨形成以及破骨细胞的骨吸收,骨细胞渐渐成为骨代谢研究的重点。然而,骨细胞在骨代谢中感受外界机械与化学信号的机制一直不明确。近年来研究表明,骨细胞初级纤毛(primary cilium)作为一种细胞表面的信号感受器官,不仅是感受外界机械信号刺激的"天线",而且是多种化学信号的受体及信号转导的集合器。本文综述了骨细胞初级纤毛的结构及其伴随细胞周期重建与解体的过程,着重讨论了初级纤毛在骨细胞机械信号以及其他化学信号转导中的作用,并展望了骨细胞初级纤毛的研究趋势。