SMAD3介导TGF-β1刺激软骨细胞增殖和抑制软骨细胞肥大性分化(英文)

为研究TGF β1 SMAD3信号对小鼠软骨细胞增殖和分化的影响 ,分离了野生型与Smad3基因剔除 (Smad3ex8 ex8)突变纯合子小鼠肋骨软骨细胞并进行了体外培养 .通过3 H TdR参入实验检测了体外培养软骨细胞的增殖能力 .TGF β1可以刺激野生型软骨细胞的增殖 ,Smad3基因缺失导致小鼠软骨细胞丧失对TGF β1刺激生长作用的应答 .Northern杂交显示 ,TGF β1促进野生型小鼠软骨细胞表达Ⅱ型胶原 ,而Smad3基因缺失突变纯合子软骨细胞大量表达肥大性软骨细胞的分子标记物X型胶原 .结果表明 ,SMAD3介导转化生长因子TGF β1刺激软骨细胞增殖并抑制软骨细胞的肥大性分化     

SMAD3抑制小鼠胚胎成纤维细胞表达MMP-2

SMAD3是TGF-β信号转导通路中重要的受体激活型SMADs之一。Smad3基因缺失可以引起小鼠创伤愈合速度加快。检测Smad3不同基因型小鼠皮肤创伤局部MMP-2时,发现Smad3缺失小鼠创面MMP-2出现的时间早于野生型和杂合性小鼠。Smad3突变小鼠血清中MMP-2的活性亦显著高于野生型和杂合性小鼠。分离不同Smad3基因型小鼠胚胎成纤维细胞并检测MMP-2的表达,结果显示：Smad3基因缺失小鼠成纤维细胞中MMP-2的表达与活性显著高于野生型细胞;TGF-β1可以提高野生型成纤维细胞MMP-2的活性;Smad3基因缺失细胞暂时恢复SMAD3表达后MMP-2活性下降,阻断野生型细胞表达SMAD3导致MMP-2活性上升。结果表明,SMAD3抑制MMP-2在小鼠胚胎成纤维细胞的表达。     

Smad3基因剔除致骨关节炎小鼠血清蛋白质组双向凝胶电泳分析

Smad3基因剔除导致小鼠骨关节炎,为了进一步深入研究Smad3基因缺失导致骨关节炎形成的分子机制,寻找骨关节炎发生早期的分子变化,用双向电泳技术结合肽质量指纹谱技术对Smad3基因剔除小鼠和野生型小鼠血清蛋白质组进行了初步分析,对其中7个表达差异蛋白质进行了鉴定,并探讨了所鉴定蛋白质与骨关节炎发生的关系,为揭示SMAD3介导的TGF－β信号在骨骼发育中的重要作用提供了线索。     

小鼠Smad3基因的克隆及其在小鼠组织中的表达

采用PCR获得的Smad3cDNA片段作为探针筛选小鼠脑cDNA文库 .克隆了小鼠全长的Smad3基因 .对小鼠Smad3基因的全编码区进行了序列测定 .结果表明 ,小鼠SMAD3与人SMAD3氨基酸同源性高达 99% .与小鼠Smad2基因相比 ,碱基同源性高达 91 8% .Northern杂交显示 ,Smad3基因在小鼠胚胎发育和各成体器官中普遍表达 .原位杂交显示 ,Smad3基因表达在小鼠胚胎期E16 5d的软骨、骨髓和皮肤角质细胞中     

利用寡核苷酸芯片分析Smad3基因敲除小鼠关节软骨细胞基因表达谱的改变

此前发现 Smad3 基因敲除小鼠(Smad3ex8/ex8)的关节软骨细胞异常肥大分化,出现类似于人类骨关节炎的表型。为了进一步明确转化生长因子-β(TGF-β)/Smad3 信号通过调节哪些靶基因的表达来抑制关节软骨细胞的肥大分化,以及研究骨关节炎发病的分子机制,利用寡核苷酸芯片技术分析了 5 日龄 Smad3 基因敲除小鼠与野生型对照小鼠关节软骨细胞基因表达谱的改变。通过对差异表达基因的分析,发现在 Smad3 基因敲除小鼠软骨细胞中骨形态发生蛋白(BMP)与 TGF-β/细胞分裂周期基因 42(Cdc42)信号通路活性增强。此外,还发现其他信号通路,如生长激素(growth hormone)/胰岛素样生长因子 1(Igf1)以及成纤维细胞生长因子(Fgf)信号通路相关基因表达的改变。值得注意的是,还发现了 Smad3 基因敲除小鼠软骨细胞中蛋白合成与电子传递链相关基因的表达水平普遍上调,这意味着蛋白质合成速率的加快与细胞有氧呼吸的增强可能与关节软骨细胞的肥大分化和骨关节炎的发生相关。     

沉默Smad8基因对小鼠卵泡颗粒细胞增殖的影响

SMAD8(又称SMAD9)蛋白质是TGF-β/SMADs信号通路中重要的转录因子。该研究利用RNA干扰技术沉默Smad8基因,探讨该基因对小鼠卵泡颗粒细胞增殖的影响。免疫组化技术对SMAD8在小鼠卵泡的表达进行定位,设计并合成Smad8-si RNA转染小鼠颗粒细胞,荧光定量PCR(q PCR)和Western blot检测Smad8基因沉默效率,CCK-8法分析颗粒细胞增殖能力,ELISA检测细胞上清中雌二醇(E2)和孕酮(P4)浓度,q PCR检测颗粒细胞促卵泡素受体(follicle stimulating hormone receptor,FSHR)、促黄体素受体(luteinizing hormone receptor,LHR)以及与细胞增殖相关的细胞周期调控蛋白基因Cyclin D2和CDK4 m RNA水平。结果显示,SMAD8仅表达于卵泡的颗粒细胞,Smad8-si RNA有效抑制了Smad8的表达(P0.01),Smad8沉默后颗粒细胞的增殖能力明显减弱,细胞上清中E2水平显著下降,P4水平未受影响,颗粒细胞LHR、Cyclin D2和CDK4 m RNA水平明显降低,FSHR m RNA无明显变化。以上结果表明,沉默Smad8基因降低了小鼠颗粒细胞的增殖能力,其机制可能与沉默Smad8调低了颗粒细胞增殖分化相关的E2合成以及LHR、Cyclin D2和CDK4的表达下降有关。     

肝癥口服液含药血清对SMMC-7721肝癌细胞TGFβ1/Smads信号转导通路的影响

目的观察肝癥口服液含药血清对SMMC-7721肝癌细胞TGFβ1/Smads信号转导通路的影响。方法以肝癌患者和健康志愿者服药前后血清培养人SMMC-7721肝癌细胞,应用RT-PCR和WesternBlotting方法观察含药血清对肝癌细胞SmadsmRNA及其蛋白表达的影响。结果肝癌患者肝癥口服液含药血清可增强Smad4mRNA及其蛋白表达,而抑制Smad7的过强表达,具有显著性差异;健康志愿者肝癥口服液含药血清可明显抑制肝癌细胞Smad7mRNA表达。结论解除TGFβ1/Smads信号转导通路过度受抑状态,可能是肝癥口服液抗癌的机制之一。     

基于Cre/LoxP系统的Smad2条件基因打靶小鼠的建立

Smads家族是转化生长因子TGF-b信号转导途径中一个重要的新基因家族.SMAD2属于受体激活的SMADs.Smad2基因在多种肿瘤中发生突变,是一种可能的肿瘤抑制基因. Smad2基因完全剔除导致小鼠在胚胎期6.5d死亡.为了研究Smad2在脊椎动物成体各组织器官及肿瘤发生中的可能作用,利用Cre/LoxP系统构建了Smad2条件基因打靶载体,将两个方向相同的LoxP序列置于编码SMAD2蛋白C末端功能域序列两侧的内含子中,并在组成型表达Cre重组酶的大肠杆菌中检测了LoxP位点的功能;用打靶载体电击转染小鼠胚胎干细胞,经Southern杂交筛选到3株发生正确同源重组的中靶ES细胞克隆;通过囊胚显微注射将中靶ES细胞导入受体小鼠囊胚腔,获得了ES细胞种系嵌合体;对高嵌合度小鼠与C57BL/6J的子代小鼠进行基因型鉴定,成功地获得了Smad2条件基因打靶小鼠.     

Smad2条件基因剔除载体的构建及LoxP位点有效性鉴定

Smads家族是最新发现的TGF－β信号转导途径中一个重要的新基因家族,SMAD2属于受体激活的SMADs。Smad2在某些肿瘤中发生突变,是一种可能的肿瘤抑制基因。Smad2基因完全剔除小鼠在胚胎期E6．5天死亡,为了研究Smad2在成体各组织器官及肿瘤发生中的可能作用,构建了Smad2条件基因剔除载体,将LoxP置于Smad2基因组序列C末端功能域两侧,并在组成型表达Cre重组酶的大肠杆菌中检测了LoxP位点的功能,该载体的构建为进行Smad2组织特异性基因剔除研究了奠定了基础。     

SMAD4错义突变与先天性心脏病易感性的相关性研究

SMAD4在心脏发育过程中发挥重要作用,已有研究显示,Smad4 缺陷小鼠心脏功能异常.为了进一步探究SMAD4基因错义突变与先天性心脏病(congenital heart disease,CHD)发生的相关性,本研究选取了来自中国山东汉族的417例CHD患者样本和213例健康对照样本,并靶向SMAD4的编码区进行深度测序.我们在SMAD4的编码区检测到两个错义突变c.685C＞A(p.L229M)和c.740G＞A(p.G247E),并经Sanger测序验证两者均为杂合突变,SMAD4L229M和SMAD4G247E在不同物种间的保守性都很高.蛋白免疫印迹实验显示,两种突变型对SMAD4的蛋白表达量没有明显影响,双荧光素酶报告基因实验结果表明,与野生型SMAD4相比较,SMAD4L229M和SMAD4G247E对 TGF-β信号通路的激活作用均有所减弱.我们的研究表明,SMAD4的病例特有的错义突变可能通过减弱TGF-β信号通路的活性从而导致先天性心脏病的发生.     

SHIP-1对SR3Y1细胞的MMP2分泌和侵润能力的影响

SHIP-1 是一个含有SH2结构域的肌醇5磷酸酶,在造血过程中起负调节作用。为了调查SHIP-1对癌细胞的迁移能力和MMP2分泌是否有影响,我们制作了鼠SHIP-1的3种突变体,△SH2-SHIP-1, △Ptase-SHIP-1, △Cter-SHIP-1,并与其野生型全长cDNA 一起分别插入到真核表达载体pcDNA3中,分别转染 src 转化的 3Y1 细胞系(SR3Y1),Western blot筛选稳定转染并表达SHIP-1的克隆。对这些克隆的MMP2、MMP9和细胞侵润能力的测定结果显示,野生型全长SHIP-1转染3Y1和SR3Y1不影响其MMP2的分泌,但能诱导MMP9分泌。但其3种突变体 SHIP-1转染却都能显著地抑制SR3Y1细胞的MMP2和MMP9分泌,并抑制其侵润能力。野生型全长SHIP-1也能抑制SR3Y1的侵润能力。研究结果肯定了SHIP-1对转化细胞的迁移和侵润是一个负调节因子,并且它的3个结构域都参与了这种负调节作用。     

TGF-β/Smad信号通路在肾小球硬化模型中表达的意义

目的:通过观察在肾小球硬化动物模型中TGF-β、Smad2和Smad7蛋白和mRNA表达的意义,了解TGF-β/Smads信号通路在肾小球硬化中的作用.方法:制备肾小球硬化动物模型,检测24小时尿蛋白定量、血浆白蛋白及血尿素氮水平,观察肾组织形态学改变;免疫组织化学检测TGF-β1、Smad2和Smad7蛋白水平;荧光定量PCR检测TGF-β1、Smad2和Smad7 mRNA的水平结果:TGFβ1、Smad2和Smad7正常情况下普遍在肾小球系膜细胞、肾小管上皮及间质细胞中有少量表达;模型组4周时TGFβ1和Smad2蛋白表达增加,Smad7蛋白表达下降;6～8周时TGF-β1和Smad2蛋白表达明显增加,Smad7蛋白表达明显下降.模型组4周时TGF-β1和Smad2 mRNA出现表达上调,6～8周TGF-β1和Smad2 mRNA表达明显增加.4周时Smad7 mRNA表达下调,6～8周Smad7 mRNA表达明显下降.模型组与对照组比较有显著性差异(p＜0.01).结论:TGF-β/Smad信号通路参与了肾小球硬化的纤维化进程,Smad7是TGF-β/Smad信号通路抑制性调控因子,可能为治疗肾小球硬化提供治疗手段.     

Smad7基因对胞外信号调节激酶磷酸化水平的调控

研究在BEP2D细胞中,作为Smads蛋白家族的抑制分子,Smad7对胞外信号调节的蛋白激酶(ERK1／2或p44／42)磷酸化水平的调控。将Smad7真核表达载体或人工合成的Smad7-siRNA转染BEP2D细胞,TGF—β刺激,通过Western印迹检测Smad7对p44／42蛋白磷酸化的影响。结果在永生化BEP2D细胞中,TGF-β1刺激后5min开始,可以检测到磷酸化的p44／42;到60min达到高峰,之后逐渐降低。细胞转染Smad7,TGF-β作用60rain后,p44／42磷酸化水平明显增高;而转染Smad7-SiRNA,TGF-β作用60min后,p44／42磷酸化水平显降低。p44／42蛋白水平基本上不受TGF—β1刺激及Smad7表达水平的影响。以上结果说明,在BEP2D细胞中,Smad7可参与TGF—β对ERK／MAPK通路的活化作用。     

骨形态发生蛋白9诱导成骨相关TGFβⅡ型受体的鉴定分析

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)具有较强的诱导骨形成的能力,但目前对其诱导骨形成相关的分子机制了解甚少．采用重组腺病毒的方法成功构建显性负性突变的转化生长因子(TGF)βⅡ型受体的腺病毒,将其与BMP9共同导入靶细胞,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步鉴定分析与BMP9诱导成骨密切相关的TGFβⅡ型受体．体外细胞实验发现：三种显性负性突变的TGFβⅡ型受体,即dnBMPRⅡ、dnActRⅡ和dnActRⅡB在体外能抑制由BMP9诱导的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)表达和钙盐沉积,并可抑制BMP9诱导的Smad信号途径的激活．动物实验也显示,dnBMPRⅡ、dnActRⅡ和dnActRⅡB可抑制BMP9诱导的异位成骨,提示相应的野生型TGFβⅡ型受体即BMPRⅡ、ActRⅡ和ActRⅡB很可能与BMP9诱导成骨有关．而靶细胞中均只表达BMPRⅡ和ActRⅡ,并不表达ActRⅡB.随后,采用RNA干扰(RNA interference,RNAi)对BMPRⅡ和ActRⅡ进行基因沉默,结果发现BMPRⅡ和ActRⅡ的表达受到抑制后,由BMP9诱导的荧光素酶活性和ALP活性也相应受到抑制．因此,BMPRⅡ和ActRⅡ是与BMP9诱导成骨分化相关的TGFβⅡ型受体．     

脂代谢相关三基因突变小鼠肝脏差异表达蛋白组研究

应用双向电泳及质谱技术对5周龄三基因(apoE^-1- / LDLR^-1-/Lepr^db/db)联合突变小鼠和野生型小鼠肝组织的差异蛋白质进行比较研究,借此分析脂代谢相关三基因联合突变小鼠肝脏蛋白质表达特点,研究差异表达蛋白与血脂代谢紊乱和动脉粥样硬化的关系.在实验中检测到三基因联合突变小鼠和野生型小鼠肝脏中分别平均有（841±57）个和（1 017±50）个蛋白点（n=3）,两者的平均匹配率分别为71.9%,83.2%.三基因联合突变小鼠有140个蛋白点未能与野生型小鼠匹配,其中相差5倍以上的上调点和下调点分别为7个和39个.选取其中的6个点做质谱分析,鉴定为endoplasmin precursor(Grp-94)、酸性富亮氨酸核磷蛋白32家族成员A(acidic leucin-rich nuclear phosphoprotein 32 family member A)、转铁蛋白前体、果糖二磷酸酶1、纤维连接蛋白前体、补体C3前体,纤维蛋白原B β多肽7种蛋白. 该结果提示,差异表达的蛋白对三基因联合突变小鼠的血脂代谢紊乱和动脉粥样硬化发生发展过程起一定作用.     

Smad4分子在ERK/MAPK信号转导通路中的作用

为了探讨在人永生化支气管上皮细胞BEP2D细胞中,Smad4分子对 ERK/MAPK通路的作用,我们用RNA干扰的方法分别设计了两对Smad4 siRNA,并使BEP2D细胞中Smad4靶向沉默,用Western印迹分析了细胞内ERK激酶和MEK激酶磷酸化水平的变化.结果发现,当Smad4表达沉默后,ERK激酶磷酸化水平未变,MEK激酶磷酸化水平有所降低;再加TGF-β1诱导后ERK激酶和MEK激酶磷酸化水平均显著降低至基础水平以下.结果表明在BEP2D细胞中,Smad4的缺失抑制TGF-β1对ERK/MAPK通路的活化,故提出TGF β活化ERK/MAPK通路需要Smad4存在的假设.     

Smad7基因的克隆、表达及对c-myc基因的调控

Smad7是TGr-β家族信号转导通路的抑制分子,可反馈调节TGF-β／Smads信号转导通路,从功能推测,Smad7表达紊乱,可影响细胞对TGF-β的应答,从而促进细胞的恶性化进展,为了深入探讨Smad7基因功能,通过设计引物,用Touchdown巢式．PCR法从人胎脑文库中扩增Smad7基因编码区全长,回收产物,克隆并构建真核表达载体,同融合有报告基因的c-myc顺式增强子元件共转染BEP2D细胞,结果表明：TGF—p可抑制c．myc报告基因的活性,Smad7基因可正调控c．myc报告基因的表达,并拮抗TGF．B对该基因的抑制作用．由此得出结论：Smad7基因通过桔抗TGF．B来调控c．myc基因、     

积雪草对转染TGF-β1基因的大鼠肾小球系膜细胞Smad 2/3、Smad 7和胶原蛋白Ⅳ表达的影响

目的：通过细胞转基因技术,获得稳定表达转化生长因子β1（TGF-β1）的系膜细胞（MC）克隆,观察积雪草（CA）对Smad 2/3、Smad 7和胶原蛋白1V表达及Smad 2/3磷酸化的影响。方法：采用脂质体的方法将TGF-β1表达质粒转入MC细胞,采用G418筛选并建立稳定表达TGF-β1的细胞株。将MC细胞株分为3组：对照组（未转染TGFβ1的MC+RPMI 1640+10%正常大鼠血清）,TGF-β1转染组（稳定表达TGF-β1的MC+RPMI 1640+10%正常大鼠血清）,积雪草（CA）组：稳定表达TGF-β1的MC+RPMI 1640+10%含高浓度CA的大鼠血清。实验重复5次。ELISA法检测各组培养上清中TGF-β1和胶原Ⅳ的含量;RT-PCR方法检测各组细胞TGF-β1、Smad 2/3、Smad 7的mRNA表达水平;Western印迹法检测各组细胞TGF-β1、Smad 2/3、p-Smad 2/3、Smad 7、胶原Ⅳ的蛋白质水平。结果：TGF-β1转染组细胞上清液中的TGF-β1和胶原蛋白Ⅳ水平显著升高,积雪草能显著降低TGF-β1和胶原蛋白Ⅳ水平;TGF-β1转染组细胞中TGF-β1、Smad 2/3的mRNA和蛋白质表达水平及Smad 2/3的磷酸化水平均显著升高,而CA可显著降低MC细胞中TGF-β1、Smad 2/3的mRNA和蛋白质表达水平及Smad 2/3的磷酸化水平;TGF-β1转染组细胞中的Smad 7 mRNA水平显著降低,而CA能使Smad 7的mRNA水平显著升高。结论：稳定表达TGF-β1的MC细胞能激活TGFβ1/Smad信号通路,并引起胶原蛋白Ⅳ表达增加,而CA通过抑制此通路的激活,进而抑制胶原蛋白Ⅳ的表达而减缓糖尿病肾病（DN）的发生。     

DLX1对BMP9诱导的间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化的影响

目的:分析和确认转录因子DLX1在骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)诱导的间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化中的作用。方法:首先,BMP9腺病毒感染C3H10T1/2细胞,RT-PCR和Western blot检测DLX1表达变化;随后,利用重组腺病毒技术分别过表达DLX1和RNA干扰(RNA Intenference,RNAi)抑制DLX1的表达,并利用碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase,ALP)染色、钙盐沉积实验(茜素红染色),免疫细胞化学检测骨钙素(osteocalcin,OCN)表达和裸鼠皮下异位成骨实验分析DLX1对于BMP9诱导的C3H10T1/2细胞成骨分化的影响。荧光素酶报告基因实验和Western blot分析DLX1对于BMP9诱导的C3H10T1/2细胞Smad1/5/8信号途径的影响。结果:BMP9可以促进C3H10T1/2细胞中DLX1基因和蛋白表达水平;过表达DLX1在体外可进一步促进BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的ALP活性、钙盐沉积以及OCN的表达,过表达DLX1亦可促进BMP9诱导的裸鼠皮下异位成骨;反之,RNAi抑制DLX1表达后,由BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的ALP活性、钙盐沉积、OCN表达和裸鼠皮下异位成骨均相应受到抑制。过表达DLX1可进一步增强BMP9诱导的C3H10T1/2细胞中Smad/1/5/8的转录调控活性,RNAi降低DLX1表达则可抑制BMP9诱导Smad/1/5/8的转录调控活性。但是,无论过表达DLX1和RNAi降低DLX1表达均不会对BMP9诱导的Smad/1/5/8磷酸化造成影响。结论:DLX1可以调节BMP9诱导的间充质干细胞C3H10T1/2细胞成骨分化,其调节作用可能是通过影响Smad1/5/8信号的转录调控活性而实现的。