运动和机械载荷通过骨形态发生蛋白对骨代谢的影响

骨代谢贯穿于生命的始终,由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收无时无刻不在发生,构成了骨代谢的主要环节。在骨组织的众多生长因子中,骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是骨生长的诱导因子,其骨诱导能力也最强。通过查阅国内外文献后,该文主要从在体运动干预和离体机械载荷两方面,详细地阐述了运动和机械载荷通过作用于BMP影响骨代谢的状况,发现运动可以增强BMP的表达,促进骨形成,改善骨代谢。同时,也强调了运动和BMP对骨代谢影响的关系,发现有效的成骨分化高度依赖生长因子信号和机械载荷刺激。BMP在将机械载荷转换为生物化学效应的信号通路中起着重要的调节作用。     

Smad4介导转化生长因子-β信号调节骨骼发育和稳态维持的功能

转化生长因子-β（TGF-β）是一个包括数十种TGF-βs、骨形态发生蛋白（BMPs）等配体在内的生长因子超家族,在哺乳动物整体和组织器官发育过程中具有广泛而重要的功能。Smad4是细胞内TGF-β信号通路的核心信号转导分子。为了深入研究Smad4介导的TGF-β信号在骨骼发育过程中的生理功能,我们利用转基因技术研制了软骨细胞、肥大型软骨细胞和成骨细胞分别特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠,利用条件基因敲除技术研制了不同类型骨骼细胞Smad4基因敲除的小鼠模型。表型分析结果揭示了Smad4在软骨细胞增殖和分化、骨重塑以及稳态维持过程中的功能以及相关的分子机制,为理解人类相关骨骼疾病的发生及其机理提供了新的线索。     

骨形态发生蛋白在人类肿瘤组织中的表达

骨形态发生蛋白（Bone morphogenetic proteins,BMPs）是转录生长因子8（transforming growthfactors-β,TGFβ）家族成员之一。研究显示,BMPs在心、。肾、肺、骨骼、神经组织等胚胎发育中起着非常重要的作用,它可调控细胞的增殖、分化、凋亡及决定细胞的命运,并对不同组织其作用不同。有资料显示BMPs在某些消化系统肿瘤中的表达发生改变,提示BMPs可能在肿瘤发生中发挥作用,但它对呼吸系统的肿瘤和疾病是否也有作用,目前尚不清楚,故本实验拟研究BMPs在呼吸系统肿瘤及某些疾病中的表达情况,为进一步探讨它在肿瘤及某些疾病中的作用提供证据。     

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。     

FGF/FGFR信号调控成骨细胞分化的研究进展

不管是在胚胎骨骼形成还是出生后骨骼发育过程中,FGF/FGFR信号都发挥着重要的作用,成骨细胞在骨骼形成过程中起主导作用,成骨细胞不断地分化是骨骼形成的必要条件,FGF/FGFR信号可调控成骨细胞分化过程中不同标志性基因的表达。该信号不仅可以通过自身作用于成骨细胞分化,而且也可与其他信号通路(BMP,Wnt和PTH)相互作用,共同协调控制成骨细胞分化。FGFR突变会引起成骨细胞分化异常从而出现各种骨疾病,如颅缝早闭,骨质疏松,异位骨化等。现对FGF及FGFR家族,成骨细胞分化过程中标志性基因及相应的标志物,FGF/FGFR信号调控成骨细胞分化作用等方面进行综述。     

癌相关通路在肺腺癌中的共扰动机制

肺腺癌的发生涉及多个生物学功能通路的扰动,其遗传改变频繁地发生于MAPK信号、p53信号、Wnt信号、细胞周期和mTOR等通路的基因中。解析癌相关通路间的共扰动机制对我们理解癌机制以及寻找诊断标记具有重要意义。因此,本文基于肺腺癌突变谱数据,研究上述癌相关通路在肺腺癌中的共扰动机制。结果发现:在肺腺癌发生的过程中,MAPK信号、p53信号、Wnt信号、细胞周期和mTOR等通路同时被扰动。在不同的癌样本中,一对通路可能通过以下三种方式被共同扰动:(1)在两条通路中的不同基因间的共突变;(2)两条通路相互交叠基因的突变;(3)与两条通路同时具有频繁的互作关系的蛋白质的编码基因的突变。该结果提示,癌相关通路对在不同的样本中可能通过不同的方式被共扰动,这也可能是造成癌症异质性的重要原因之一。     

生物力学因子YAP/TAZ与骨代谢的关系

运动等机械负荷在骨骼内由局部信号转化为生化信号参与调控骨代谢进程。机械指令借助可感知应力刺激的转录共激活因子YAP/TAZ得以在细胞核中发挥效用,这一发现揭示了力学传导驱动生理、病理状态下的细胞行为学原理。近期研究证实,YAP/TAZ与Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)、Notch等骨代谢通路之间存在串话现象,并影响多种骨组织细胞的分化及功能。深入探讨YAP/TAZ在骨代谢过程中的机制作用,对于骨组织疾病的预防和治疗具有重要意义。该文从YAP/TAZ对机械应力的感知作用入手,分析YAP/TAZ与Wnt/β-连环蛋白、Notch通路的相关性,并对其在骨组织细胞领域的研究进行概述。     

抗衰老的GDF11生物学特征与功能表现

生长分化因子11（growth differentiation factor-11, GDF11）是转化生长因子β(transforming growth factor-β, TGF-β) 超家族中骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins,BMPs）亚家族中的一个重要成员,在哺乳动物的骨骼、肾等多种器官组织上均有表达,且在胚胎发育、骨骼和肌肉形成等方面起着重要作用。近年研究发现,GDF11与哺乳动物的抗衰老作用联系越来越紧密。本文整理国内外关于GDF11与衰老关系的研究,对 GDF11生物学基础以及对动物心脏的衰老、认知能力以及骨骼肌肉等方面的影响进行了综述。我们认为,GDF11作为一种新的细胞因子,可以调控多种下游信号通路,其作用的方式及影响还有待研究。GDF11研究可为在抗衰老以及与衰老相关疾病的治疗提供一定的理论基础。     

O-GlcNAc修饰调控软骨及成骨分化的研究进展

O-GlcNAc糖基化属于蛋白质的翻译后修饰,参与了基因转录、信号转导、细胞分化等重要的细胞生命活动。软骨细胞与成骨细胞是骨骼系统中两种重要的细胞,它们的分化对骨的形成有重要意义。近年来研究表明O-GlcNAc糖基化通过调节多个信号通路中关键分子的活性影响软骨及成骨细胞的分化。为了更好的阐明O-GlcNAc糖基化调控软骨及成骨分化的分子机制,以期为骨关节炎、骨质疏松治疗提供新的干预靶点,我们对O-GlcNAc糖基化调控软骨及成骨分化的研究现状做如下综述。     

TGF-β/BMPs、Wnt和MAPK信号通路在间充质干细胞向成骨细胞分化中的作用

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一种多潜能成体干细胞,具有向成骨细胞分化的能力.在MSCs向成骨细胞分化中,受到多种信号通路调控,其中TGF-β/BMPs、Wnt、MAPK信号通路发挥了重要作用.而且,通过对Smad1蛋白酶体的调节,Wnt和MAPK信号可以对TGF-β/BMPs通路进行调控.在相关信号通路的共同作用下,MSCs向成骨细胞分化.现对MSCs分化过程中TGF-β/BMPs、Wnt、MAPK这三条通路进行了简要综述.     

BMP/Smad信号通路与哺乳动物卵泡发生

BMPs属于TGF-b超家族成员, 在调节哺乳动物的生长、细胞增殖和分化等方面有很广泛的生物学功能。越来越多的证据显示, BMPs在雌性哺乳动物生殖, 尤其在卵泡发生过程中发挥重要作用。Smads蛋白是BMP家族细胞内信号转导分子, 可将BMPs胞外信号从细胞膜传递入细胞核。文章对BMPs、BMP/Smad信号通路和BMP如何被调节进行概述, 并重点对BMP/Smad信号通路在卵泡发生过程中所起的调控作用进行综述。     

TGF-β超家族在软骨发生、发育和维持中的作用

转化生长因子b(Transforming growth factor b, TGF-b)超家族包括TGF-b和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)两个亚家族。TGF-b超家族信号通路的配体、配体拮抗分子、受体、信号转导分子均在软骨内成骨过程中发挥各自独特的作用, 参与调控软骨细胞的谱系分化、增殖、成熟、凋亡和矿化。BMP信号能起始间充质细胞向软骨细胞分化并维持软骨细胞的特性, 在软骨发生过程中起主导作用; 在生长板发育的过程中, BMP信号促进软骨细胞的成熟, 促进成骨, 而TGF-b信号抑制软骨细胞的肥大分化, 维持生长板中适量的软骨细胞; TGF-b信号和BMP信号对于关节软骨的维持和修复都是不可或缺的。因此, TGF-b超家族的重要作用贯穿骨骼发育过程的始终。     

氟中毒及补钙干预大鼠骨骼差异蛋白的分离与鉴定

为从蛋白水平探索钙缓解氟中毒的作用机制,本试验建立氟中毒和补钙干预动物模型进行骨骼差异蛋白的分离鉴定。通过双向凝胶电泳技术(Two-dimensional electrophoresis,2-DE)和基质辅助质量飞行时间质谱技术(MALDI-TOF MS)鉴定骨骼中的差异蛋白质,并通过gene ontology (GO)注释、pathway富集和互作网络对差异蛋白进行分析。结果表明,与对照组(C)相比,在氟中毒组(F)和氟中毒补钙组(F+Ca)中有17种差异性的蛋白,包括Ⅰ型胶原蛋白(Col1a1)、肌动蛋白(Actb)、蛋白质谷氨酰胺转移酶2 (Tgm2)等。这些差异蛋白富集到黏着斑(Focal adhesion)、PI3K-Akt信号通路、AMPK信号通路等38条骨代谢通路。并且这些蛋白的功能主要与细胞骨架、能量代谢、物质转运、离子通道、细胞凋亡有关。因此推测,钙可能通过调控黏着斑、PI3K-Akt、AMPK等信号通路进而缓解氟对骨骼带来的损伤,具体作用机制还需要进一步验证。     

肝细胞癌中抑癌基因的发现与研究进展

肝细胞癌（HCC）的发病率高、治疗效果差。HCC的发病机制复杂,主要有2类：肝炎、酒精、黄曲霉素、代谢紊乱引起的肝损伤,进而导致的肝硬化;致癌基因和抑癌基因的突变或对应染色体区域的扩增或缺失。细胞内一些信号通路参与了HCC的发生发展,包括RAF／MEK／ERK、P13K／AKT／mTOR、WNT/β-catenin、胰岛素样生长因子、肝细胞生长因子／c-MET、生长因子调节的血管新生等6类信号通路。抑癌基因通过调节信号通路而调节细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡等对肿瘤的发生、发展起重要作用的过程。我们简要概述HCC相关的肿瘤抑制分子及其所在的信号通路及作用的分子机制。     

运动对MSCs向成骨细胞分化相关信号通路的影响

该文综述了运动对骨代谢的影响,包括骨组织受到的应力、激素的分泌及营养等方面的作用。该文重点从TGF-β/BMPs(transforming growth factor beta/bone morphogenetic protein)、MAPK(mitogen-activated protein kinase)和Wnt信号通路等方面,综述了运动对间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)向成骨细胞分化的影响,提出了运动强度、时间及肌纤维类型对MSCs向成骨细胞分化的重要作用。同时,提出运动后的疲劳恢复对MSCs向成骨细胞分化的作用十分重要,为运动训练对骨代谢影响提供理论参考。     

Hedgehog信号通路的作用机制及研究进展

HH(Hedgehog)信号通路参与多种生物学过程,包括细胞分化、细胞增殖、细胞衰老、肿瘤的发生、肿瘤恶性转化以及肿瘤耐药,HH信号通路相关基因的异常表达或突变会在生物发生发展的不同阶段引起各种疾病的发生.而HH信号通路通过复杂的机制调控诸多信号通路,进一步影响生物体的功能.所以深入了解HH信号通路在各种遗传疾病、肿瘤...     

纳米形貌诱导干细胞成骨分化的相关信号通路

目的:探究纳米形貌诱导间充质干细胞(MSC)分化中的作用以及相关分子机制。方法:利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管形貌,使用qRT-PCR技术,RNA-seq技术,分析接种在纳米形貌表面的间充质干细胞的基因表达情况。并筛选对成骨相关的信号通路中的成员,观察他们基因上调或下调情况。结果:在钛金属表面构建出了纳米形貌,利用实时定量PCR确定了成骨相关的基因:碱性磷酸酶(ALP),骨桥蛋白(OPN)和骨钙素(OCN)相比没有纳米形貌的钛片上培养的细胞均发生上调。通过对这些基因相关的成骨信号通路进行转录组数据分析(筛选基因P<0.05),发现在BMP2信号通路中的相关蛋白基因表达没有太大变化,同时Notch以及Wnt非经典信号通路中相关蛋白基因发生较为明显变化。结论:通过分析间充质干细胞成骨分化相关基因,以及转录组数据分析表明在纳米形貌诱导BMSC分化过程中,相对于平坦的表面,纳米形貌启动了Notch以及非经典的Wnt信号通路,因此表现出更加优良的促成骨分化的效果。     

基于蛋白质互作网络挖掘自闭症谱系障碍的功能模块与核心基因

自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD)是一种具有高遗传性、临床异质性和生物复杂性的神经行为障碍类疾病。为挖掘ASD发生发展过程中的功能模块与核心基因,本文从自闭症谱系障碍疾病数据库获取ASD相关基因;利用STRING数据库构建ASD相关基因的蛋白质互作网络;通过MCODE算法对蛋白质互作网络进行模块分析并筛选核心基因;最后对各功能模块进行KEGG通路分析,根据富集到的通路类别评估功能模块之间的相互作用。结果显示, 3个疾病基因数据库筛选出182个共有基因,构建的蛋白质互作网络包含171个节点和1 041条边,其中NRXN1、GRIN2B、GRIN2A、DLG4、NLGN3、MECP2、CNTNAP2、BDNF、NLGN4X、FMR1等23个基因具有较高的连通度(degree)。从蛋白质互作网络中分析得到5个功能模块,包括68个核心基因。KEGG富集分析发现功能模块参与多个生物学通路,包括细胞黏附分子、钙离子通路、神经活性的配体-受体相互作用、多巴胺能神经突触等。分析结果提示,挖掘的ASD功能模块和核心基因大多集中在神经元活动、信号分子和信号传导等,且各模块相互作用共同影响ASD的发生发展。     

骨形成蛋白15基因的研究进展

骨形成蛋白是属于转移生长因子-β超家族生长因子的一种分泌型信号分子。迄今为止,已有30多个骨形成蛋白被确定,骨形成蛋白15基因在卵母细胞中表达,具有推动卵泡生长,阻止黄体早熟的作用。本文综述了骨形成蛋白15基因的研究现状。 Abstract:Bone morphogenetic proteins (BMPs) are secreted signalling molecules belonging to the transforming growth factor-β (TGF-β) surperfamily.Up to date,more than 30 members of BMPs are identified.Bone morphogenetic protein-15 is only expressed in oocytes.Oocyte-specific BMP-15 might promote follicle growth in vivo,while preventing premature luteinization.This paper biefly discusses the progress in the research area of BMP-15 gene being as a candidate gene for litter size.