整合素去活化的调控机制

整合素(integrin)是一类重要的细胞表面黏附分子,是由α和β两个亚基通过非共价键组成的异源二聚体,对于免疫反应、免疫细胞的组织定位、凝血、组织愈伤、癌细胞转移以及组织和器官的发育等都至关重要。整合素的功能依赖于对其配体结合的亲和性及其所介导的信号转导的动态调控,整合素活化受阻或是过度活化都会引发多种疾病。目前,对整合素的活化机制的了解比较深入,研究发现,整合素活化的最终步骤是由talin和kindlin等胞内调控蛋白结合β亚基胞内段引起的;但是对于调控整合素去活化的机制了解较少。该文重点介绍了负调控整合素活化的蛋白分子及相关分子机制。     

整合素活化及其介导的黏着斑成熟与肿瘤转移

整合素是一类由α和β两个亚基组成的异源二聚体单次跨膜细胞黏附分子,通过与其对应配体相互作用,介导细胞与细胞、细胞与胞外基质之间的黏附,同时可以将细胞外信号传递至胞内,并招募一系列胞内蛋白与整合素胞内段结合,在细胞膜上形成超分子结构,激活下游信号.整合素的活化进程伴随着其胞外结构域由折叠构象转变为伸展构象以及胞内结构域的...     

Kindlin-3及其生物学功能

Kindlin-3属于Kindlin蛋白家族的一员，分布于造血细胞及内皮细胞。Kindlin家族成员高度同源，但具有不同的亚细胞定位及功能。Kindlin-3与踝蛋白(talin)通过其FERM结构域与整合素相互作用参与整合素的活化聚集，虽同含有FERM结构域，但两者作用位点并不相同，对整合素的影响亦有差异。活化的整合素参与多种细胞反应，介导细胞的黏附、伸展及迁移。之前的研究多集中在踝蛋白，但随着对Kindlin-3的深入研究，发现其作用或许并不亚于踝蛋白，但具体机制尚不明确。Kindlin-3缺失表现为严重出血、白细胞黏附缺陷，导致白细胞黏附缺陷综合征III。本文总结了Kindlin-3在血小板功能、炎症及免疫中的关键作用，还列举了其在多种疾病特别是恶性肿瘤中存在异常表达，且在不同肿瘤表达水平不同，并对肿瘤的生长、侵袭及转移产生影响，提示Kindlin-3除了与整合素结合之外，还可以通过其他机制发挥生物学功能。旨在对血栓与止血、炎症、免疫及肿瘤治疗提供新思路。     

整合素及其在胚泡植入中的作用

整合素是一类由α、β亚基构成的异二聚体粘附分子,能够与胶原蛋白、纤连蛋白和玻连蛋白等细胞外基质组分相互作用,调节细胞粘附和通讯.作为双向传递分子,整合素通过“胞内→胞外”和“胞外→胞内”两种方式介导细胞信号传递.成功的植入是侵入性的胚泡和接受性的子宫内膜相互作用的结果,整合素能够调节胚泡滋养层与子宫内膜之间的细胞-细胞及细胞-细胞外基质相互作用,是“植入窗口”期子宫内膜接受性的标记分子.     

整合素的构象变化与亲和力调控

整合素(integrin)是由α、β两个亚单位通过非共价键连接而组成的异源二聚体。每种α、β亚单位都是含有多种结构域的大分子量Ⅰ型穿膜糖蛋白。它在细胞与细胞间、细胞与基质间相互作用的过程中发挥着十分关键的作用。整合素多种结构域的空间排列决定了其构象特征,而整合素的不同构象状态与其亲和力呈高度相关。对αVβ133整合素晶体结构的解析使我们对整合素的结构与功能有了更进一步的理解。     

受体型蛋白酪氨酸磷酸酶PCP-2与β-catenin相互作用的结构基础

PCP-2是MAM型受体型蛋白酪氨酸磷酸酶亚家族的新成员. 为研究PCP-2与β-catenin相互作用的结构基础, 构建了PCP-2胞内区各结构域的缺失突变体, 将其及野生型PCP-2分别与β-catenin共转染至BHK-21细胞, 采用免疫共沉淀和Western 印迹分析PCP-2与β-catenin相互作用的结构基础. 结果表明, 在野生型PCP-2及上述缺失突变体中, 除PCP-2 EXT (缺失包括近膜区在内的整个胞内区的PCP-2)外, 野生型PCP-2, 缺失胞内区两个磷酸酶结构域的PCP-2 (PCP-2DC1C2)及缺失胞内区第2个磷酸酶结构域的PCP-2 (PCP-2DC2)均能与抗β-catenin CT抗体发生免疫共沉淀. 提示PCP-2与β-catenin通过直接结合发生相互作用, 且PCP-2的近膜区是PCP-2与β-catenin结合所必需的结构基础, 它介导二者结合.     

肌球蛋白X在细胞运动中的作用

肌球蛋白X(myosin X,Myo X)是一类尾部具有MyTH4(myosin tail homology 4,MyTH4)和FERM(band4.1/ezrin/radixin/moesin,FERM)结构域的非传统型肌球蛋白,广泛分布于脊椎动物细胞中.近几年的研究表明,Myo X尾部结构域能够与众多的信号分子相互作用,参与调节从丝状伪足形成到胞质分裂等多种细胞运动过程,但其具体的调控机制目前尚不完全清楚.Myo X作为一类连接细胞膜与细胞骨架的动力蛋白分子,它的研究越来越受到人们的关注,其功能的揭示将为进一步阐明细胞多种运动机制提供理论依据.     

整合素及其信号传导通路

整合素是位于细胞表面的重要黏附分子,通过其双向信号传导通路,介导细胞与细胞外基质及细胞与细胞间的黏附.整合素由胞外域、跨膜域和胞内域3部分组成.胞内域与细胞内信号分子结合,启动胞内一胞外信号传导激活整合素,提高与相应配体亲合力.而胞外域与相应配体结合后,通过胞外-胞内信号传导,调节细胞生存、增殖、黏附、分化功能.近年研究显示,整合素结构功能及信号传导通路异常与多种疾病有关.     

整合素亲和力调控的机制

整合素是一类重要的细胞表面粘附分子,是由α和β两个亚基组成的异源二聚体跨膜蛋白。整合素作为细胞内外的桥梁,一方面负责介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质以及细胞与病原体的相互作用,另一方面可以双向传递跨膜信号,对于免疫反应、免疫细胞的组织定位、凝血、组织愈伤、癌细胞转移以及组织和器官的发育等都至关重要。整合素与配体的结合及其相关的信号转导是受到精确调控的,这个过程伴随着整合素的一系列构象变化。整合素的另外一个特性是其与配体的结合受到二价金属阳离子的调控。本文重点介绍了整合素功能与构象的关系以及金属离子调控整合素功能的分子机制。     

Talin自抑制复合物的构象状态及力介导的激活

Talin是一类位于黏着斑上连接整合素及微丝细胞骨架的蛋白,具有承载和传递细胞内外应力的作用.其蛋白内部2个结构域F3和RS相互作用可以形成分子内自抑制构象,从而抑制与整合素的结合.使用原子力显微镜测量talin自抑制复合物两结构域间的结合强度,发现2者键寿命随作用力呈现弱的逆锁键特性,即在小力区间不随力的增加而减少,只有当力超过一定数值(10 p N)后,才迅速降低.另外,分子动力学模拟研究发现了另一种除该自抑制复合物晶体结构之外的稳定构象.进一步分析显示,外力可能会调节这2种构象状态间的平衡关系,从而导致了生存几率的多重指数减小趋势.本实验发现了一种talin激活的负调节机制,为更好理解talin在黏着斑中的作用提供了新思路.     

整合素β4研究进展

整合素又名整联蛋白,是一种介导细胞与其外环境如细胞外基质之间连接的跨膜受体。整合素β4因其特殊的结构,发挥着诸多功能:与整合素α6亚单位组成α6β4,参与构成半桥粒;介导细胞与细胞外基质相互作用、细胞与细胞间相互作用;介导细胞的增殖与存活,迁移和侵袭;通过激活多条信号通路参与各种疾病进程。本文将对整合素β4的结构组成、生理功能及其在呼吸系统、肿瘤、神经系统等相关疾病中的作用进行综述。     

果蝇中整合素αPS3／βν介导吞噬细胞吞噬凋亡细胞和细菌

整合素是由2个跨膜α和β亚基组成的异源二聚体,具有各种细胞功能。整合素βν是果蝇整合素的β亚基,参与吞噬凋亡的细胞和细菌。该研究搜寻了与βν亚基形成复合物并共同作用的α亚基,通过RNAi感染动物模型检测发现,αPS3（而不是其他4个α亚基）是果蝇胚胎有效吞噬凋亡细胞所必需的。αPS3编码scb突变时,包括缺失突变、插入P元件或改变核苷酸序列,都能降低吞噬能力。这种降低作用能被过表达scb逆转。此外,用干扰RNA（RNAi）同时干扰苍蝇中αPS3和βν后,其吞噬能力与干扰任一个亚基相同。αPS3缺失也能降低幼虫血细胞吞噬金黄色葡萄球菌的能力。采用免疫共沉淀分析化学交联处理的果蝇细胞系发现,αPS3与βν具有物理相互作用。结果提示,整合素αPS3／βν是果蝇吞噬细胞吞噬凋亡细胞和细菌的受体。     

胰岛素受体底物PH结构域相互作用蛋白结构和功能研究进展

PHIP是一种与胰腺β细胞中胰岛素受体底物（IRS）的PH结构域相互作用的蛋白。根据小鼠PHIP（mPHIP）mRNA翻译的不同起始位点,除全长的PHIP1外,mPHIP基因还编码其他3种不同变异体。在胰岛素诱导的信号途径中,主要分布于细胞核的PHIP1和IRS-1的PH结构域相互作用,介导IRS蛋白酪氨酸的磷酸化。IRS-2和PHIP1的共表达能诱导IRS在细胞膜上的定位,促进葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）向细胞质膜的转移。PHIP1的表达能提高β-细胞内细胞周期蛋白D2的表达,促进β细胞的生长。PHIP1的表达活化蛋白激酶B（PKB）,活化的PKB能明显抑制β细胞的凋亡。PHIP与胰岛素信号传导途径中其他信号分子的相互作用机制尚不明确。     

PICKI的结构与功能研究进展

PICKI蛋白是一个从线虫到人都高度保守膜周蛋白,在多种组织中表达,尤以脑和睾丸的表达最高。在细胞内,PICKI定位于核周区和诸如神经突触的特化细胞结构中。PICKI蛋白含一个PDZ结构域和一个BAR结构域,PDZ结构域能和许多膜蛋白结合,而BAR结构域能与脂质分子（主要为磷酸肌醇）相结合,通过这种机制PICKI可调节相关蛋白的亚细胞定位和膜表达。由于各蛋白与PICKI相互作用的PDZ结合基序不同,可利用与特定蛋白结合基序相同的PDZ结合多肽竞争性地结合PDZ结构域,特异性地阻断该蛋白的作用,从而特异性地增强或减弱PICKI在某组织中的作用,为PICKI的临床应用提供了药理基础。     

蛋白酪氨酸磷酸酶LAR:潜在的治疗靶点

白细胞共同抗原相关蛋白(kukocyte antigen-related prolein,LAR)属于受体型蛋白酪氨酸磷酸酶(prolein tvrosine phosphatase,FTP),它具有广泛的组织分布。LAR前钵蛋白在翻译后水平由蛋白水解酶切割成为两个非共价连接的亚基,胞外亚基和磷酸酯酶亚基。胞外亚基的结构类似于细胞粘附分子,由3个免疫球蛋白样结构和8个Ⅲ型纤粘连蛋白样结构组成;磷酸酯酶亚基含有一个短的胞外结构域、一个转膜区域和两个连续的胞内酪氨酸磷酸酯酶摧化结构域、现有证据表明LAR可与钙粘着蛋白一连环蛋白复台物结合,使β-连环蛋白去磷酸化,稳定钙粘着蛋白-连环蛋白复合物,在细咆通讯中发挥重要作用。LAR也定位于粘着斑,每与细胞与胞外基质的粘着;有证据表明LAR通过与α-LIP相关蛋白(α-liprin)结合,每与神经系统发育过程中轴突的延坤。大量的证据表明,LAR能够负向调节胰岛素信号通路;从临床角度分析,抑制LAR可能台改善抗胰岛素作用,提高Ⅱ型糖尿病病人对胰岛素的敏感性。鉴于LAR参与多种信号通路,LAR特异性抑制剂对于研究LAR在体内的功能具有非常重要的作用。     

Talin与整合蛋白的激活

整合蛋白的激活是通过细胞内信号来调控的,通过对整合蛋白胞质结构域的作用,诱导整合蛋白胞外结构域构象产生变化,从而导致整合蛋白对配体亲和力的增加。近来的研究结果表明talin与整合蛋白β尾部的结合是整合蛋白激活通路中最重要的环节。     

ADAMs参与哺乳动物精-卵结合与融合

ADAMs家族是含多结构域的跨膜蛋白。睾丸特异的ADAMs,在精子发生与附睾精子转运过程中,经过蛋白水解成为成熟精子的分子形式,与精．卵质膜结合和融合有关。对于精-卵质膜相互作用,ADAMs去整合素域具有关键氨基酸残基和特殊模体。模拟ADAM2和ADAM3去整合素域的短肽能用于鉴别特异性卵子识别蛋白。精子ADAMs去整合素域与卵子膜蛋白整合素β1、α4／α9、α6和CD9相互作用,介导了精卵质膜的结合与融合。     

骨桥蛋白趋化和趋触作用对FAK和ILK磷酸化修饰的影响

为探讨可溶性(趋化作用)或锚定(趋触作用)形式的骨桥蛋白(OPN)与整合素相互作用对下游信号分子黏着斑激酶(FAK)和整合素偶联激酶(ILK)磷酸化修饰的影响,分别用包被于培养瓶上锚定型或加在培养液中的可溶性OPN刺激血管平滑肌细胞(VSMC)后,观察FAK和ILK的磷酸化及FAK与ILK相互作用的变化。结果显示,包被于培养瓶上的OPN通过趋触作用促进VSMC黏附和伸展,接种45min时,黏附细胞数达对照组的2.4倍(P<0.05);OPN的趋触及趋化作用均可诱导FAK磷酸化、ILK去磷酸化并抑制FAK与ILK结合;转染可表达整合素β3亚单位胞内区的表达质粒pEGFP-C3-β3CD能阻断OPN与整合素相互作用所引发的FAK磷酸化及ILK去磷酸化。研究结果表明,OPN的趋触和趋化作用对整合素下游信号分子FAK和ILK的影响是一致的,且这些作用是由整合素β3亚单位胞内区所介导的。     

整合素参与间充质干细胞分化

整合素是一类跨膜受体,是由α和β两个亚单位组成的异二聚体,主要通过与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)相互作用将外界信号传入细胞内,并且在细胞生存、迁移、分化等多种细胞生命活动中发挥关键作用。具有多向分化潜能的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)的分化依赖整合素参与的信号通路,涉及MAPK、Wnt、PI3K信号通路等,而整合素的表达与活化受多种因素影响,如纳米形态微环境、抗坏血酸、骨成型蛋白-2、纤连蛋白、钙粘素、流体切应力等。本文主要对整合素表达的影响因素、整合素促进MSCs分化及其机制方面进行综述。     

电压门控钙通道辅助亚基α2δ-1的结构和分子药理

电压门控钙通道(voltage-gated calcium channel, VGCC)辅助亚基α2δ-1在神经元兴奋传递中起促进作用,是加巴喷丁(gabapentin)和普瑞巴林(pregabalin)的作用靶点。α2δ-1由高度糖基化的α2亚基和δ亚基以4对二硫键相连,包含4个串联的Cache结构域和1个von Willebrand A结构域,但δ亚基的C-末端结构尚未完全解析。α2δ-1的结构和作用机制研究进展主要聚焦于以下3点:(1)α2δ-1的C-末端,传统观点认为含有跨膜基序(motif)。另一个观点认为是GPI锚定,尚缺乏直接的实验证明;(2)α2δ-1对电压门控钙离子通道的影响,包括直接的和非直接的调控对电压门控钙通道的膜上转运和电流的影响,以及α2δ-1的翻译后修饰对钙电流的影响;(3)α2δ-1不依赖于钙通道,而与其他蛋白质存在相互作用,互作效应表现在兴奋性电流增大或促进神经突触发生。在疾病研究方面,本文主要综述α2δ-1在慢性疼痛中的机制研究。α2δ-1参与的生理活动的分子机制复杂,现已突破传统的局限于电压门控钙通道辅助亚基的角色,并将有可能通过α2δ-1建立跨细胞膜的蛋白质-蛋白质相互作用网络的动态膜微区,以进一步评估其生理、病理和药理的相关性。