鱼类胰岛素样生长因子(IGF)系统的研究进展

鱼类胰岛素样生长因子(insulin—like growth factors,IGFs)是进化上相当保守的多肽,能促进组织细胞的增殖、分化和凋亡,对鱼类的生长和发育有重要的调节作用。IGF系统包括IGF—Ⅰ、IGF-Ⅱ、IGF—ⅠR、IGF-ⅡR和IGFBP家族。本文从IGF家族成员的分子结构、生理功能和表达调节等方面综述了有关鱼类IGF体系的研究进展。     

胰岛素受体家族的结构与功能研究

胰岛素（insulin）与胰岛素样生长因子-1（IGF-1）分别是由胰岛β细胞和肝细胞分泌的 多肽类激素.它们通过结合并激活位于细胞膜上的受体酪氨酸激酶(RTKs),发挥重要的生理作用. 作为起始信号传导的第一步,胰岛素与IGF-1是如何与各自受体的膜外区域（ectodomain） 结合并进一步激活受体的细胞膜内酪氨酸激酶活性一直属于科学研究的关键基础问题.本文 概述了胰岛素受体家族（IR和IGF-1R）及其配体的结构与功能的特点和关系,并重点介绍 了近年来国内外在胰岛素受体家族复合体结构和功能上的研究手段和取得的突破性进展.     

类胰岛素生长因子-1的C结构域不影响胰岛素二硫键的热力学稳定性

胰岛素和类胰岛素生长因子-1(IGF-1)都属于胰岛素超家族,两者不但一级、三级结构有较高的同源性,而且生理功能也有少量交叉.然而两者的折叠行为却有很大的差别：胰岛素及其重组前体(PIP)只折叠成一种热力学稳定的二硫键配对,而IGF-1却折叠成两种热力学稳定的二硫键异构体.为了了解两者折叠行为差异的分子机制,制备了由胰岛素的A,B链和IGF-1的C结构域构成的单链杂交分子——[B10Glu]Ins/IGF-1(C),研究了该杂交分子二硫键的热力学稳定性以及它在含有少量巯基试剂的变性剂中的解折叠程度,同时还纯化了该杂交分子一种主要的非天然二硫键异构体,并研究了它的再折叠情况. 观察到IGF-1中C结构域的引入并未改变胰岛素分子的折叠热力学,但是影响了折叠的动力学过程.     

胰岛素的促生长作用

除了经典的代谢调节作用之外,胰岛素还具有重要的促生长作用：在体外胰岛素能够刺激众多细胞的增殖与分化,一些实验证明胰岛素在体内可能也是一种重要的生长调节因子.胰岛素的促生长作用通过细胞表面的胰岛素受体介导,但在较高的胰岛素浓度下也可以通过类胰岛素生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)受体进行,在不同细胞体系中可能会有所不同.受体后的信号转导经过了一系列磷酸化和去磷酸化等途径,其中有胰岛素受体底物1(IRS-1)、Shc蛋白、Ras蛋白以及磷酸肌醇3激酶(PI3-K)等的参与.在胰岛素的分子表面很可能存在一些区域或位点,对其促生长作用有着更大的贡献,通过对一些高促生长活性的胰岛素类似物的研究已揭示出一些初步的证据.     

胰岛素蛋白质工程研究进展

近年来,胰岛素蛋白质工程研究进展很快,主要介绍具有临床意义的速效长效和高效胰岛素研究概况,包括分子设计基础,生物活性和应用前景等.此外,还讨论了胰岛素的受体结合部位及胰岛素与其受体相互作用的研究近况．     

胰岛素样生长因子-Ⅰ受体和LH受体mRNA在黄体中的表达及调节

研究了大鼠卵巢黄体中胰岛素样生长因子-Ⅰ受体(IGF-ⅠR)与促黄体激素受体(LHR)的表达关系及调节. 在动情周期中, LHR阳性黄体能表达高水平的IGF-ⅠR mRNA. 动情期黄体的LHR表达水平降低, 而IGF-ⅠR表达仍较高. 假孕第1天黄体中LHR表达较低,第8天达最高水平, 第14天表达已降低到检测不到的程度. 与LHR表达不同, 在第1天假孕黄体中IGF-ⅠR的表达已较高, 此后至第14天在黄体中均检测到IGF-ⅠR信号. 孕鼠黄体同时表达LHR 和IGF-ⅠR mRNA. IGF-Ⅰ刺激LHR mRNA在黄体中的表达. 前列腺素(PG)F抑制IGF-ⅠR和LHR的表达. PGE2能消除PGF对IGF-ⅠR和LHR mRNA表达的抑制作用. 上述结果提示:IGF-Ⅰ可能通过其受体的表达变化参与调节黄体功能、维持黄体结构. PGF抑制IGF-ⅠR的表达可能是黄体萎缩的机制之一.     

胰岛素样生长因子-Ⅰ mRNA调节睾丸间质细胞的功能

胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)是一种含70个氨基酸残基的肽类物质,它参与调节睾丸间质细胞的功能。例如,间质细胞有IGF-Ⅰ的特异性受体;IGF-Ⅰ促进间质细胞甾体激素生成,同时IGF-Ⅰ还能增强hCG引起的睾酮及cAMP生成。IGF-Ⅰ的主要来源是肝脏,但其它非肝脏的组织中也有IGF-ⅠmRNA。用特异的     

胰岛素受体介导的信号传递

就胰岛素与其受体结合后, 信号传递的过程及参与信号传递的细胞内信号分子进行了综述.胰岛素作为一种重要激素,参与机体的新陈代谢, 调节细胞的生长分化.其发挥生理功能的第一步是与靶细胞膜上的受体相结合, 激活胰岛素受体的酪氨酸激酶活性, 随之磷酸化细胞内的信号分子, 从而使胰岛素的刺激信号转化为细胞反应.     

类胰岛素生长因子-1(IGF-1)在部分鱼种中的研究进展

类胰岛素生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)是一种在分子结构上与胰岛素类似的生物活性肽,它在生物的生长、发育、繁殖、营养代谢中发挥着重要的作用,而且直接影响组织细胞的增殖、分化、凋亡等,所以其研究对鱼类的养殖生产具有重要意义。对部分鱼种IGF-1的分子结构、基因结构、生理功能等进行综述。     

胰岛素受体结构与功能研究概况

胰岛素受体(IR)是由两个α-亚基和两个β-亚基构成的跨膜糖蛋白。α-亚基位于细胞表面,是胰岛素结合区域。β-亚基的1/3也位于细胞表面,其余2/3则跨膜并插入胞浆中,后者是IR的活力区域,具有受胰岛素调节的酪氨酸蛋白激酶活性,此活性受多位点磷酸化的调节并表现出变构酶行为。不同组织的IR在分子结构,化学性质和生理功能上均有差异,其中脑IR代表了IR的一个结构和功能亚型。IR的生物合成类似于胰岛素的生物合成。     

猪背最长肌中胰岛素样生长因子(IGFs)系统基因的发育表达模式

采用荧光定量PCR技术检测了长白猪和梅山猪的背最长肌组织中胰岛素样生长因子1和2(IGF-1和-2)、胰岛素样生长因子1受体和2受体(IGF-1R和-2R)、胰岛素样生长因子结合蛋白3和5(IGFBP-3和-5)基因mRNA丰度在初生(0月龄)、1、2、3、4和5月龄间的表达变化并分析品种间和不同月龄间基因表达的差异及其对肌肉生长发育的影响。结果表明: 两猪种出生后IGF-1 mRNA表达量均表现为逐渐上调, 而IGF-2则恰好相反, 表现为逐渐下调。这与IGF-2主要在胚胎期发挥作用, 而IGF-1则主要在动物个体出生后才发挥促进细胞增殖和个体发育功能的特点相符。IGFRs mRNA与IGFs mRNA 表达的发育性变化模式并不相似, 提示背最长肌组织中IGFRs mRNA 的表达可能没有受到组织局部产生的IGFs调节。长白猪的IGF-1R、IGF-2R 和IGFBP-3 mRNA表达量均在2月龄时达到最高峰, 提示2月龄可能是长白猪IGFs系统发挥作用最为明显的生长发育阶段。以上结果初步揭示猪生长发育过程中胰岛素样生长因子系统基因表达的发育性变化模式和品种差异, 为深入研究胰岛素样生长因子系统基因的相互调控机制提供了基础数据。     

头鲂胰岛素样生长因子-Ⅰ基因克隆与分析

胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)是一单链多肽。在脊椎动物中，IGF-Ⅰ通过介导生长激素达到促进生长的作用。为研究鲤科鱼类IGF-Ⅰ的结构功能及在水产养殖中的潜在应用前景，采用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法，从团头鲂(Megalobrama amblycephala)肝脏的总RNA中扩增出IGF-ⅠCdna。测定了该基因序列，推导其编码的蛋白质序列。克隆 的Cdna序列编码包括信号肽和B、C、A、D、E 6个区域的161个氨基酸。E区域分析结果表明所克隆的团头鲂IGF-Ⅰ序列属于IGF-ⅠEa-2亚型。     

脑组织中的胰岛素及其受体

在新发现的胰岛素敏感组织——脑的不同区域中,胰岛素含量和胰岛素受体(IR)含量有明显的差异,并且同一区域内的胰岛素含量与IR的含量之间不表现平行关系。作为IR的一个结构和功能亚型,脑IR的α-亚基和β-亚基的分子量低于肝细胞和脂肪细胞的IR。但脑IR的化学性质与后者基本相同。更为重要的是,胰岛素在脑中表现了与经典胰岛素靶组织所不同的生理功能,很值得探究。     

胰岛素样生长因子IGF系统与鱼类性腺的研究进展

IGFs系统包含3个配体(IGF-1、IGF-2、IGF-3)、2个受体(IGF-1R、IGF-2R)和6个IGF结合蛋白(IGFBP).生殖和生长是生物体最基本的特征,两者既密切相关又相互区别,胰岛素样生长因子(IGFs)是生长轴和生殖轴相交联的关键因子.最近研究表明:鱼类性腺的发育及成熟伴随着细胞分化和组织生长,传统的生长因子IGF-1、IGF-2和最近发现的IGF-3,对鱼类性腺发挥着重要作用.本文重点介绍鱼类特有的配体IGF-3的结构,鱼类IGFs系统的信号通路及其与鱼类性腺的相关性研究进展.     

IGF-1对细胞凋亡的抑制调控

胰岛素样生长因子-1（insulin—like growth factor,IGF—1）是胰岛素样生长因子家族中的一种,通过与IGF-1受体相结合产生生物学效应,是通过内分泌、自分泌和旁分泌的三种途径分泌的低分子多肽。近些年来,研究发现IGF-1不仅具有胰岛素类似的功能以及介导生长激素的作用,还是多种类型细胞凋亡的一个重要抑制因子。本文就IGF-1抑制细胞凋亡的信号转导途径和IGF-1对Bcl-2家族、caspases家族以及关键转录因子的调控机制作一综述。     

胰岛素受体底物家族与Ⅱ型糖尿病关系性的研究进展

胰岛素受体底物分子(IRS)是调节胰岛素信号通路的关键物质,在维持细胞生长,分裂和代谢中起着重要作用。目前已发现的家族成员有四个(IRS-1、IRS-2、IRS-3、IRS-4)。目前研究表明,糖尿病的发生与之密切相关:胰岛素信号通路与其他信号通路发生交叉发生干扰,从而导致胰岛素抵抗,引发Ⅱ型糖尿病;IRS蛋白的结构、表达水平异常导致胰岛素信号的中断或减弱,并表现为胰岛素抵抗;四种IRS分子表达的不平衡,致使胰岛素分泌调节的稳态被破坏也可能是糖尿病发病的原因之一。Fox蛋白家族是动物细胞内的一类转录因子,与细胞代谢密切相关。Fox蛋白靶点有可能作为研究治疗糖尿病方法的一种新思路。     

生长激素/胰岛素样生长因子1与阿尔茨海默病

生长激素／胰岛素样生长因子-1（GH／IGF-1）轴的合成、分泌、调节及生物学活性与阿尔茨海默病（AD）有密切关系。生长激素（GH）的合成和分泌受生长激素释放激素（GHRH）正向调节。GH／IGF-1轴活性下降导致一系列生理功能变化。GH／IGF-1缺乏可引起衰老及神经退行性变（AD）而导致认知功能的下降,相应激素的补给可以抑制或逆转这种认知障碍。越来越多的证据表明：GH／IGF-1参与AD型痴呆病理过程,对AD有很好的治疗应用前景。本文就生长激素／胰岛素样生长因子1在AD发病中的机理和药理学研究做一综述。     

胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)、IGF结合蛋白-2和LH受体mRNA在卵泡闭锁过程中的表达及调节

研究了IGF-Ⅰ、IGF结合蛋白-2(IGFBP-2)和促黄体激素受体(LHR)mRNA在卵泡闭锁过程中的表达及调节.给26日龄大鼠注射15 IU PMSG,经检测,证实PMSG处理48 h后,一些小窦状卵泡的颗粒细胞已发生凋亡;96 h在排卵前卵泡中已可检测到凋亡细胞;120 h大多数的排卵前卵泡中均出现大量的凋亡细胞.48～120 h IGF-Ⅰ主要在窦前卵泡和小窦状卵泡表达;48与96 h,窦前与窦状卵泡的膜细胞均表达高水平的IGFBP-2.在48 h,颗粒细胞中有LHR的强信号,但在96和120 h,颗粒细胞的LHR表达减弱(P＜0.001).表皮生长因子(EGF)和IGF-Ⅰ均抑制窦前和窦状卵泡颗粒细胞凋亡.同时观察到EGF促进IGF-Ⅰ mRNA表达,IGF-Ⅰ刺激排卵前卵泡表达LHR mRNA.上述结果表明,各级卵泡的闭锁可能均受EGF和IGF-Ⅰ相互作用的调节.     

二花脸和大白猪的脂肪组织中GH-R、IGF-1和IGF-Ⅰ R基因表达的发育性变化

分别于出生当天、3、20、30、45、90、120、180日龄随机屠宰二花脸公、母猪各4头(30日龄仅有公猪),于20、30、90、120、180日龄随机屠宰大白猪公猪4头,采集背部皮下脂肪组织.用RT-PCR方法,以18S rRNA作内标,定量分析脂肪组织中生长激素受体(GH-R)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)及胰岛素样生长因子Ⅰ型受体(IGF-Ⅰ R)基因表达的发育性变化,并进行品种和性别间比较.结果表明:脂肪组织中GH-R mRNA的表达有明显的发育性变化及品种差异,二花脸母猪GH-R mRNA水平出生时较低,45日龄达到高峰,之后维持稳定;二花脸公猪GH-R mRNA水平在出生时较高,至45日龄达到最高值,之后显著下降,但总体上没有性别差异;大白猪公猪GH-R mRNA水平极显著低于二花脸公猪(P＜0.01).脂肪组织中IGF-1 mRNA的表达有明显的发育性变化及性别和品种差异,二花脸母猪显著低于公猪(P＜0.05),大白猪公猪极显著低于二花脸公猪(P＜0.01); 脂肪组织中IGF-Ⅰ R mRNA的表达有明显的发育性变化,但在总体上没有明显的性别和品种差异.结果提示:猪脂肪组织中GH-R、IGF-1和IGF-Ⅰ R的基因表达有特定的发育模式,IGF-1基因表达的品种差异可能正是两品种猪脂肪沉积规律不同的主要原因之一.     

重组生长激素对猪生长激素受体和胰岛素样生长因子1基因表达及血清瘦蛋白水平的影响

16头长白×大约克去势公猪, 随机分成试验组和对照组, 每天注射重组猪生长激素(rpGH, 每头每天4 mg) 或生理盐水, 28 d后采样. 用RIA法测定血清中胰岛素样生长因子1(IGF-Ⅰ)和瘦蛋白含量, 用反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)方法, 以18S rRNA作内标, 定量分析肝脏、肌肉生长激素受体 (GHR) 和IGF-ⅠmRNA的相对丰度.结果显示: (ⅰ) 试验组平均日增重提高26.1% ( P <0.05); (ⅱ)血清IGF-Ⅰ水平提高70.94% (P<0.01), 血清瘦蛋白降低34.80%(P<0.01); (ⅲ) 肝脏GHR mRNA增加24.45% (P < 0.05), IGF-ⅠmRNA增加45.30% (P<0.01), 背最长肌GHR和IGF-Ⅰ mRNA表达无明显变化. 结果表明, 重组猪生长激素能明显提高生长猪生长性能. 上调肝脏GHR, 促进肝脏产生IGF-Ⅰ, 而对肌肉GHR和IGF-I基因表达无影响, 提示重组GH对基因表达的影响有组织特异性.