Rac的研究进展

Ｒｈｏ家族小Ｇ蛋白 (Ｒｈｏ ＧＴＰａｓｅ)参与细胞骨架重组、基因转录调控和细胞信号转导等生理过程 ,从而影响细胞的极性、粘附、生长和运动能力。有证据表明Ｒｈｏ家族成员还参与肿瘤细胞的侵袭和转移。Ｒａｃ是Ｒｈｏ家族小Ｇ蛋白的成员之一 ,有Ｒａｃ1、Ｒａｃ2、Ｒａｃ3 3种同工型形式。Ｒａｃ1和Ｒａｃ3在体内分布广泛 ,而Ｒａｃ2是一种造血细胞特异的小Ｇ蛋白 ,它可通过对ＮＡＤＰＨ氧化酶的作用调节超氧化物的产生。Ｒａｃ有二种存在形式 :有活性的ＧＴＰ结合形式与无活性的ＧＤＰ结合形式。Ｒａｃ和其他小Ｇ蛋白一样 ,可被鸟嘌呤…     

Rac1、Rac2参与调节人单核细胞趋化和NADPH氧化酶活性

为了探讨小分子GTP酶蛋白Rac1和Rac2在人单核细胞中趋化迁移以及还原型辅酶II（NADPH）氧化酶活性中的作用,采用小分子干扰siRNA对人单核细胞中RAC1、RAC2分别进行特异性抑制,采用实时定量PCR技术、免疫印迹技术在RNA和蛋白质水平上确认抑制效果,使用甲酰三肽(formyl-met-leu-phe,fMLP)、人单核细胞趋化因子（monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1）诱导单核细胞趋化;用血清调理的酵母多糖（serum opsonized zymosan,ZOP)、佛波酯（phosphomolybdic acid, PMA）激活单核细胞NADPH氧化酶活性,诱导活性氧(Reactive oxygen species, ROS)产生,以此对Rac1和Rac2作用进行研究. 结果表明,小分子干扰siRNA能够在mRNA水平和蛋白质水平分别有效抑制目的基因表达;使用Chamber assay方法发现,仅Rac1参与了fMLP、MCP-1诱导的人单核细胞趋化. Rac激活实验确证,Rac1参与MCP-1诱导的趋化;细胞色素C还原法表明,Rac1和Rac2均参与PMA和ZOP诱导人单核细胞ROS生成. 在人单核细胞中,RAC1和RAC2基因沉默模型的成功建立以及初步研究显示,Rac1和Rac2的不同作用结果将为深入研究它们在人单核细胞中的功能奠定了良好基础.     

Rac1在肿瘤耐药中的研究进展

Ras相关C3肉毒毒素底物1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1, Rac1)对于包括癌症在内的各种疾病的发展和进展至关重要,并且已有研究表明Rac1与肿瘤耐药性相关。该综述概述了Rac1在调节耐药性中的作用,以及相关机制和可用的抑制剂,这可能为未来靶向癌症耐药性的治疗提供新的方向和选择。     

The Phosphatidylinositol (3,4,5)-Trisphosphate-dependent Rac Exchanger 1·Ras-related C3 Botulinum Toxin Substrate 1 (P-Rex1·Rac1) Complex Reveals the Basis of Rac1 Activation in Breast Cancer Cells

The P-Rex (phosphatidylinositol (3,4,5)-trisphosphate (PIP₃)-dependent Rac exchanger) family (P-Rex1 and P-Rex2) of the Rho guanine nucleotide exchange factors (Rho GEFs) activate Rac GTPases to regulate cell migration, invasion, and metastasis in several human cancers. The family is unique among Rho GEFs, as their activity is regulated by the synergistic binding of PIP₃ and Gβγ at the plasma membrane. However, the molecular mechanism of this family of multi-domain proteins remains unclear. We report the 1.95 Å crystal structure of the catalytic P-Rex1 DH-PH tandem domain in complex with its cognate GTPase, Rac1 (Ras-related C3 botulinum toxin substrate-1). Mutations in the P-Rex1·Rac1 interface revealed a critical role for this complex in signaling downstream of receptor tyrosine kinases and G protein-coupled receptors. The structural data indicated that the PIP₃/Gβγ binding sites are on the opposite surface and markedly removed from the Rac1 interface, supporting a model whereby P-Rex1 binding to PIP₃ and/or Gβγ releases inhibitory C-terminal domains to expose the Rac1 binding site.     

抑制Rac1蛋白活化阻碍胚胎发育早期血管新生

小G蛋白Rac1在胚胎发育早期血管形成尤其是内皮发生过程中的作用尚不清楚．采用胚胎干细胞(ESCs)为模型,建立稳定表达持续表达型Rac1(G12V)和显性失活型Rac1(T17N)编码序列的小鼠ESCs并制备胚胎小体(EBs),诱导分化后观察Rac1(G12V)和Rac1(T17N)对内皮细胞分化和迁移功能的影响．采用相差显微镜观察EBs发育和分化特征,Pull down分析Rac1表达变化,免疫荧光染色和Western blot分析内皮分化标志物,Matrigel凝胶实验观察血管索形成．结果表明,无论过表达或抑制Rac1的活化,并不影响EBs发育,均可形成典型的EBs胚层结构．抑制Rac1活化对内皮细胞系的发育无影响,但分化的内皮细胞不能连接成血管网．活化的Rac1表达减少,细胞迁移受到明显抑制．抑制Rac1活化导致细胞骨架F-actin排布紊乱．以上结果提示,Rac1影响胚胎早期血管发育的因素是抑制细胞游走,后者可能是通过F-actin机制所介导．     

WASP Restricts Active Rac to Maintain Cells’ Front-Rear Polarization

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Rac1和Cdc42在乳腺癌中的表达和临床意义

目的:研究Rac1和Cdc42在人乳腺癌中的表达及临床意义。方法:收集339例人乳腺癌组织样本,通过免疫组化的方法检测Rac1和Cdc42的表达情况,并分析其与乳腺癌临床病理学特征间的相关性。结果:Rac1和Cdc42在正常乳腺组织中几乎不表达,而在肿瘤组织的阳性表达率分别为35.9%和38.5%,均较正常乳腺组织显著升高,差异均具有统计学意义(P0.001和P0.05)。卡方检验分析表明,二者的表达与患者的年龄、肿瘤大小、组织分化程度、HER2状态无关(P0.05),而与TNM分期、淋巴结转移、肿瘤侵袭、ER状态和Ki-67表达有相(P0.05)。相关性分析表明,Rac1和Cdc42的表达与高TNM分期(r分别为0.443和0.295;P均0.001)、淋巴结转移阳性(r均为0.480和0.562;P均0.001)、肿瘤侵袭(r分别为0.412和0.440;P均0.001)、ER阴性表达(r分别为-0.517和-0.342;P均0.001)以及Ki-67高表达(r分别为0.338和0.454;P均0.001)呈正相关。结论:在乳腺癌组织中,Rac1和Cdc42作为癌基因表达增加,可能在乳腺癌恶性进程中发挥重要作用。     

水稻Rac家族新成员osRACB基因的克隆及结构分析

Rac基因是植物中惟一的一类分布广泛的信号GTP结合蛋白, 它在整个植物生长发育过程中起着极为重要的作用. 应用本实验室已有的水稻光周期育性转换相关基因osRACD为探针, 在低严谨杂交条件下, 筛选农垦58N-LD雌雄蕊形成期(第Ⅳ期)幼穗cDNA文库, 获得一水稻Rac家族新基因. 经同源性比较和序列分析显示, 该基因与玉米Rac家族成员RACB基因具有93%的核苷酸同源性, 且两者氨基酸序列长度相等, 仅存在一个氨基酸残基差异, 故命名新基因为osRACD. 进一步应用PCR技术, 以农垦58N基因组DNA为模板扩增得到长度为2930 bp的osRACB基因转录区核苷酸序列, 其结构包含7个外显子和6个内含子, 同时, 通过基因组文库筛选获得osRACB基因的启动区序列. Southern杂交分析表明osRACB基因同其他Rac基因相似, 是低拷贝基因. RT-PCR检测显示osRACB基因在水稻根、茎、叶中均有一定的表达, 但在茎中表达量最高. 此外, 还以人Rac1蛋白为模板, 利用InsightII软件包下的Homology, Discover等模块对osRACB蛋白进行了三级结构预测.     

檀香小G蛋白Rac1基因的克隆与功能分析

植物Rac蛋白属于小分子G蛋白ROP家族,广泛参与活性氧(ROS)产生、激素信号转导和组织形态建成.檀香(Santalum album Linn.)是著名的珍贵树种,为半寄生植物,其正常生长需要根部特化的吸器从其他寄主植物摄取营养物质.该研究基于全长转录组数据,采用RT-PCR方法克隆得到了1个檀香Rac基因,命名为S...     

Rac1促进异质型细胞叠套结构的形成

异质型细胞叠套结构（heterotypic cell-in-cell structure，heCICs）与肿瘤发生和发展密切相关，在生命科学研究中的重要性逐渐显露。Ras相关C3肉毒毒素底物1（Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1，Rac1）属于经典的Rho GTP酶，在细胞骨架以及细胞运动中起到关键调控作用。为研究Rac1在heCICs形成中的作用和机制，利用活细胞示踪剂cell-tracker分别标记肿瘤细胞和免疫杀伤细胞，建立heCICs模型。利用Rac1抑制剂NSC23766抑制Rac1活性后发现，肿瘤细胞与免疫杀伤细胞之间的heCICs形成率显著降低。通过分子克隆技术获得重组质粒pQCXIP-Rac1-EGFP，进行病毒包装感染肿瘤细胞获得Rac1过表达细胞系。进一步检测Rac1过表达对heCICs形成能力的影响，结果表明，Rac1表达水平升高后，heCICs形成率显著升高。本研究显示Rac1具有促进heCICs形成的作用，这为Rac1作为细胞叠套相关疾病的药物治疗靶点奠定了研究基础。     

两个棉花Rac蛋白基因的克隆与表达分析

为研究棉花纤维起始和伸长的分子机理,在棉花纤维EST序列分析的基础上,从棉花纤维中扩增并克隆了2个棉花Rac蛋白的cDNA基因,分别命名为GhRacA和GhRacB。GhRacA cDNA长959bp,推测的编码蛋白包含211个氨基酸。GhRacB cDNA长920bp,编码195个氨基酸的蛋白。GhRacA和GhRacB蛋白均含有GTP／GDP结合和激活区域、Effector区和碱性氨基酸区。GhRacB的C末端有保守的异戊烯基化位点CSIL,而GhRacA没有明显的异戊烯基化位点。序列比较分析表明,GhRacA和GhRacB是2个新的棉花Rac蛋白。RT-PCR分析表明,GhRacA和GhRacB在根、下胚轴、茎、叶和纤维中都有表达,但均在棉花纤维起始和伸长时期有优势表达,推测2个基因在棉花纤维的早期发育中可能有重要的功能。     

Tiaml和Rac1在皮肤血管瘤组织中的表达及意义

目的 探讨Tiaml和Rac1在人皮肤血管瘤组织中的表达及其临床意义.方法 收集武汉大学人民医院病理科2008年-2011年皮肤毛细血管瘤存档蜡块40例,其中男性15例,女性25例.采用免疫组织化学S-P法检测40例皮肤血管瘤增生期、退化期及正常皮肤组织Tiaml和Rac1表达水平,采用HPIAS-1000图文报告管理系统对Tiaml和Rac1的表达进行定量分析,并用SPSS11.5软件对各组免疫组织化学反应阳性颗粒的平均光密度、阳性面积率做单因素方差分析和SNK（q）检验.结果 （1）增生期血管瘤血管内皮细胞中可见密集分布的棕黄色颗粒,Tiaml呈高表达,正常皮肤组及退化组血管内皮细胞中可见少量的棕黄色颗粒,Tiaml呈低表达.增生期组Tiaml的表达明显高于退化期组和正常皮肤组（P〈0.05）,而后两组比较差异无统计学意义（P〉0.05）.（2）增生期血管瘤血管内皮细胞中可见密集分布的棕黄色颗粒,Rac1呈高表达,正常皮肤组及退化组血管内皮细胞中可见少量的棕黄色颗粒,Rac1呈低表达.增生期组Rac1的表达明显高于退化期组和正常皮肤组（P〈0.05）,而后两组比较差异无统计学意义（P〉0.05）.结论 Tiaml和Rac1在血管瘤增生期均呈高表达,表明Tiaml和Rac1在血管瘤的发生和发展中起了重要作用.     

百脉根小G蛋白Rac1基因的克隆与功能分析

小G蛋白Rop在植物细胞信号转导中发挥着重要的分子开关功能。该实验通过RT-PCR方法克隆了百脉根的一个Rop编码基因LjRac1,并对LjRac1基因序列进行生物信息学分析,然后采用半定量RT-PCR检测LjRac1基因在百脉根不同组织中的表达,用荧光实时定量PCR方法检测百脉根接种根瘤菌后LjRac1基因在不同阶段根系中的表达,构建过表达重组质粒,利用发根农杆菌介导的遗传转化法对LjRac1基因功能进行分析。结果表明:(1)序列分析显示,LjRac1完整编码区的cDNA序列长度为594bp,编码197个氨基酸,其编码蛋白具有典型的Rop家族保守结构域;同源分析显示,百脉根LjRac1与大豆GmRac1、野大豆GsRac1的一致性最高(94.42%)。(2)LjRac1基因在百脉根的根、茎、叶、根瘤和花中均有表达,且在根和根瘤中的表达水平较高;接种根瘤菌0.5h后,LjRac1基因在根系中的表达量呈显著升高趋势。(3)过表达转基因植株中LjRac1mRNA的表达水平为对照植株的14.3倍,且过表达植株的结瘤数目较对照明显增加。研究认为,LjRac1基因是一个受根瘤菌诱导增强表达的基因,过表达LjRac1基因可以引起植株结瘤数目的增加,说明LjRac1基因可能参与早期结瘤信号转导途径,从而在根瘤的发育中发挥一定作用。     

Rac1蛋白活化加速缺氧诱导的人血管内皮细胞衰老

为阐明Rac1蛋白在人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells,HUVECs）衰老中的作用及分子机制,我们采用持续缺氧的方法诱导内皮细胞衰老,检测缺氧前后内皮细胞衰老标志基因SA-β-Gal和PAI-1的表达、细胞周期分布和细胞增殖情况,同时分析缺氧前后细胞内Rac1蛋白的表达.结果显示,持续缺氧96 h后,HUVECs体积变大,细胞浆内颗粒和空泡增多,SA-β-Gal活性明显增加,PAI-1基因表达升高,细胞发生G1期阻滞,细胞增殖受抑,活化型Rac1蛋白表达上调,提示持续缺氧诱导的内皮细胞衰老可能与Rac1蛋白的活化有关.为进一步明确内皮细胞衰老与Rac1蛋白的关系,应用逆转录病毒将持续活化型Rac1（V12Rac1）和主导抑制型Rac1（N17Rac1）基因分别瞬时感染HUVECs,比较三种HUVECs（HUVECs,V12Rac1-HUVECs,N17Rac1-HUVECs）缺氧后的衰老变化,并分析其下游调控分子--血清反应因子（serum response factor,SRF）的表达和定位变化.研究发现,缺氧培养V12Rac1-HUVECs 48 h即可引起细胞衰老,表现为SA-β-Gal活性明显增加,PAI-1基因表达升高,细胞出现明显的G1期阻滞并且细胞增殖受抑,其改变与缺氧96 h的HUVECs相似;而N17Rac1明显抑制缺氧引起的内皮细胞衰老发生.上述结果说明,Rac1蛋白活化可以加速缺氧诱导的内皮细胞衰老,而抑制Rac1蛋白的活性则可抑制缺氧诱导的内皮细胞衰老.为进一步研究Rac1蛋白引起内皮细胞衰老的机制,通过免疫荧光染色及Western blot分析检测三种细胞缺氧处理后SRF的表达,发现：与HUVECs细胞比较,V12Rac1引起缺氧48 h HUVECs核蛋白中SRF的表达明显下降,SRF入核转位受到明显抑制;而N17Rac1感染后,缺氧HUVECs细胞核蛋白中SRF表达明显增多.上述结果提示：缺氧状态下Rac1蛋白活化能够明显加速HUVECs衰老,而抑制Rac1蛋白活性则明显抑制缺氧诱导的HUVECs衰老,SRF蛋白的核转位活化参与了Rac1蛋白调控HUVECs衰老的发生.     

百脉根Rac1蛋白多克隆抗体的制备与应用

Rop基因在豆科植物与根瘤菌共生互作过程中发挥重要作用。该研究以模式豆科植物百脉根根系cDNA为模板,扩增得到百脉根的1个Rop基因（Rac1）,将其连接到原核表达载体pET28a,转化获得Rac1基因的大肠杆菌BL21（DE3）工程菌。优化Rac1蛋白诱导表达条件,亲和吸附法纯化蛋白,制备Rac1多克隆抗体,并应用该抗体检测Rac1过表达转基因植株中Rac1蛋白的表达水平。结果显示：（1）经双酶切和测序鉴定,成功构建pET28a Rac1原核表达载体。（2）Rac1蛋白的最佳诱导表达条件为：IPTG浓度0.1 mmol/L、温度20 ℃、时间6 h,重组蛋白以可溶形式高效表达;纯化的Rac1蛋白经SDS PAGE检测,目的条带大小为25 kD左右,且条带清晰、单一无杂带。（3）Western blotting显示,制备的多克隆抗体能特异识别其对应的抗原,且效价较高。（4）通过农杆菌介导的毛根转化法获得Rac1过表达植株的阳性毛根,提取阳性毛根总蛋白,Western blotting分析显示过表达植株中Rac1蛋白表达量显著高于空载体对照,从翻译水平证实过表达载体构建的有效性。该研究制备的Rac1多克隆抗体能够高效特异地检测来源于百脉根体内的Rac1蛋白,这将为进一步开展Rac1在共生信号转导途径中的生物学功能研究提供有利工具。     

Phosphorylation of EBP50 negatively regulates β-PIX-dependent Rac1 activity in anoikis

We demonstrated a protein kinase C (PKC)-dependent phosphorylation of canine ezrin/radixin/moesin (ERM)-binding phosphoprotein 50 (EBP50) at serine 347/348 by site-directed mutagenesis and a phospho-specific antibody. Cell fractionation and confocal imaging revealed the relocation of EBP50 from the plasma membrane to cytosol that accompanied this phosphorylation event. Increased phosphorylation at these serine residues led to the dissociation of EBP50 from ezrin and β-PIX, which are two upstream regulators of Rac1 activation. Cells overexpressing an EBP50 mutant, mimicking serine 347/348 phosphorylation, became refractory to hepatocyte growth factor-induced cell spreading and scattering, which is normally mediated by Rac1 activation. Detachment of cells from the substratum also elicited an increase in EBP50 phosphorylation, apparently due to counteracting activities of PKC and protein phosphastase 2A, which resulted in decreased Rac1 activation and induction of anoikis. Cells overexpressing an EBP50 mutant defective in serine 347/348 phosphorylation did not undergo apoptosis in suspension culture. These studies reveal a signaling cascade in which different phosphorylation states and subcellular localization of EBP50 regulate Rac1 function.     

CD151蛋白激活Rac/Cdc42通路并促进血管生成

目的研究CD151及其突变体CD151-AAA194-196对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖及激活Rac/cdc42通路的影响,探讨CD151促血管生成的机制。方法构建pAAV-CD151及其突变体pAAV-CD151-AAA194-196(整合素结合缺陷突变体),测序成功后分别转染入HUVEC。CCK-8法测定pAAV-CD151及其突变体pAAV-CD151-AAA194-196在HUVEC中增殖的能力,Western Blot方法检测CD151及突变体转染后CD151蛋白的表达及对激活Rac/Cdc42通路的影响。结果 pAAV-CD151组的CD151蛋白表达高于正常对照组、pAAV-GFP组,但pAAV-CD151组及pAAV-CD151-AAA194-196组之间CD151蛋白表达没有统计学意义(P>0.05)。CCK-8检测结果示:Control组、pAAV-GFP组、pAAV-CD151组、pAAV-CD151-AAA194-196组OD值分别为1.491±1.780、1.403±1.776、2.742±2.49和1.66±1.845。pAAV-CD151组较pAAV-GFP组和Control组细胞增殖能力明显增强(P<0.01),pAAV-CD151-AAA194-196组较pAAV-CD151组细胞增殖能力减弱(P<0.05)。此外,pAAV-CD151组中P-Rac/cdc42表达较pAAV-GFP组和正常对照组明显增加(P<0.01),pAAV-CD151-AAA194-196组较pAAV-CD151组P-Rac/cdc42表达降低(P<0.05)。结论 CD151通过与整合素形成功能性复合体机制促进Rac/Cdc42通路的激活,进而促进血管生成作用。上述机制可能为CD151促血管生成的重要机制。