Vangl2及其相关基因与神经管畸形的关系

神经管畸形(neural tube defect,NTD)是指在胚胎发育过程中,神经管不闭合或闭合不全引起的一种出生缺陷,包括无脑儿、脊柱裂、脑膨出等,给家庭和社会带来很大的精神压力和经济负担。NTD是多因素疾病,一般认为是由遗传和环境因素共同作用的结果。之前研究主要集中于叶酸和叶酸代谢通路,近年来,模式动物研究表明平面细胞极化(planar cell polarity,PCP)信号通路对介导神经管闭合期间的汇聚延伸(convergent extension,CE)过程起着重要作用。本文将对PCP信号通路核心基因Vangl2及其相关基因对在NTD发生中所起的作用进行综述,揭示Vangl2在NTD研究中的重要意义。     

Wnt信号转导及其生物效应

 Wnt蛋白与其下游效应物构成一组重要的信号转导通路 .信号转导过程包括 :Wnt首先激活细胞表面受体佛力子 (FZ) ,活化的FZ将通过Dvl、CKIε抑制糖原合成酶激酶 3β ,继而拮抗 β 链结素( β cat)催毁器的作用 ,使胞浆中 β cat积聚并进入核内 .β cat在核内与转录因子LEF TCF协作 ,激活控制胚胎发育和细胞命运的靶基因 ;活化的FZ还经激活JNK及Flamingo来影响细胞骨架的聚合 ,以决定细胞的平面极性及纺缍体定位     

Bax/Bak蛋白在凋亡通路中的调控与激活机制

细胞凋亡是机体维持组织稳态和胚胎发育的重要机制之一,受到多种信号分子的严格调控。促凋亡Bcl-2家族蛋白成员Bax和Bak蛋白在细胞凋亡中扮演着非常重要的角色。在凋亡信号的刺激下,Bax和Bak蛋白被激活并在线粒体上互相凝集成簇,使得线粒体膜的通透性增加,引起凋亡因子的释放,并最终诱导细胞的死亡。本文主要介绍Bax和Bak蛋白在细胞凋亡过程中的调控与激活机制,并详细阐述目前它们在线粒体凋亡通路中的几个激活模型,总结二者在激活线粒体凋亡通路中的作用,为进一步研究线粒体凋亡通路作一铺垫。     

Cdc42在乳腺癌中的作用

乳腺癌是女性最好发的恶性肿瘤之一,常规治疗方法虽取得了一定的疗效,但仍存在局限性。细胞分裂周期蛋白42(cell division cycle 42,Cdc42)是一种Rho家族蛋白的小GTP酶,可与GTP结合而被激活,进一步调控细胞骨架变化、极性建立、运动和迁移等各种生理进程。越来越多的研究表明,Cdc42在乳腺癌发生、发展过程中具有重要的调控作用,提示Cdc42有望作为一个新的治疗靶点应用到乳腺癌临床治疗中。该文总结最新的研究成果,探讨Cdc42在乳腺癌细胞极性建立、伪足形成中的作用,同时阐述Cdc42调控乳腺癌细胞侵袭、迁移和远处转移的具体分子机制以及相关的信号通路与乳腺癌演进的密切联系,并提出针对Cdc42的靶向治疗方法,为乳腺癌的治疗提供了新思路。     

纤毛、纤毛发生与Wnt/PCP信号通路

纤毛是以微管为核心组分、突出于细胞表面且高度保守的细胞器,具有运动、摄食、感知并传递外界信号等功能。纤毛发生是纤毛在细胞膜表面定位并装配的过程。多年来,对纤毛发生过程及其调控机制的探索始终是亚细胞结构与功能研究的热点之一。Wnt/PCP信号通路是参与胚胎及器官发育的主要信号转导途径之一。近年来大量研究显示,Wnt/PCP信号通路和纤毛发生密切相关。纤毛结构与功能的异常可造成Wnt/PCP信号通路异常,导致纤毛相关疾病的发生;同时,Wnt/PCP信号通路又决定着纤毛的形态和极性。因此,深入研究纤毛与Wnt/PCP信号通路的关系将有助于从细胞与分子生物学水平揭示纤毛发生的调控机制。     

Caspase细胞凋亡通路及其在水生无脊椎动物的研究进展

半胱天冬氨酸酶(caspase)普遍存在于真核生物,在细胞凋亡中具有重要作用,广泛参与胚胎发育、炎症反应、器官发生、变态过程及自稳态维持等多种生理过程。caspase级联反应将细胞外信号传递到细胞内,水解底物蛋白或激活转录因子发挥作用。目前,细胞凋亡通路在哺乳动物的作用机制已有大量的报道,但对水生无脊椎的研究相对较少。综述caspase细胞凋亡通路及其在水生无脊椎动物的研究进展。     

细胞运动中的水通道蛋白 ———细胞迁移及相关生理和病理机制的新视点

细胞迁移 (cell migration) 在机体生命活动中的胚胎发育、免疫防御、损伤修复、血管新生以及肿瘤转移等许多重要生理和病理过程中发挥核心作用 . 越来越多的证据表明,细胞迁移中处于极性分布的细胞膜离子通道和离子转运体可以通过调节细胞体积变化协助细胞的移动 . 然而细胞膜水转运机制在这一过程中的作用尚未阐明 . Saadoun 等 2005 年 4 月发表于《自然》杂志上的一项研究发现细胞膜水通道蛋白在细胞迁移中发挥重要作用 . 为细胞迁移的分子机制增加了新的内容,也为水通道基因功能研究开启了一个新的领域 .     

分泌型卷曲相关蛋白家族在Wnt信号通路中的双向调节作用

Wnt信号通过直接参与细胞的增殖、极化和命运特化,控制胚胎发育和成体稳态,其信号异常不仅会造成发育缺陷,而且与多种癌症和代谢性疾病的发生密切相关。分泌型卷曲相关蛋白(secreted frizzled-related proteins,sFRPs)是一种可溶性蛋白质,因其结构与Wnt信号的卷曲蛋白(frizzled,Fz)受体高度同源而被认为是一类Wnt通路拮抗剂。但随着对sFRPs家族的深入研究,发现sFRPs在Wnt信号通路传导过程中并不局限于作为一种拮抗因子,还发挥激活因子的功能。最新研究还发现,sFRPs不仅作为经典的胞外因子发挥作用,在一些肿瘤干细胞中还可进入细胞核双向调节(拮抗或激活)Wnt信号传导。本文结合最新研究,全面综述了sFRPs家族蛋白在Wnt信号传导中的双向调节作用,这有助于理解sFRPs蛋白在生物体器官发育和疾病发生中的作用。     

Rspo1调控斑马鱼胚胎汇聚延伸运动的研究

Rspo1 (R-spondin 1)是分泌型Rspos (R-spondins)蛋白家族的成员,在雌性发育、血管生成和癌症等多个方面具有调控作用。为了研究Rspo1在早期胚胎发育中的功能,以斑马鱼(Danio rerio)作为模式生物,利用反转录PCR及原位杂交技术检测rspo1基因的时空表达模式;通过显微注射rspo1 mRNA或rspo1反义寡核苷酸(Morpholino, MO)对rspo1进行过表达或敲降;通过形态观察及原位杂交技术检测胚胎汇聚延伸(Convergence and extension, CE)运动是否正常;利用荧光素酶活性检测实验测定Wnt/PCP信号通路活性水平;通过蛋白印迹法检测表征Wnt/PCP信号通路活性的磷酸化JNK (Jun N-terminal kinase)蛋白的水平。结果显示:rspo1为母源基因,在12hpf前胚胎中呈全身性表达, rspo1的过表达或敲降均影响胚胎的CE运动;过表达rspo1降低Wnt/PCP信号通路报告质粒的活性,而敲降rspo1则增加其活性,与之相一致, rspo1敲降的胚胎中磷酸化JNK的水平显著升高;此外, rsp...     

Hippo-YAP通路在心血管系统中的作用

Hippo-YAP通路在细胞增殖和凋亡过程中起重要调控作用,核心成员包括YAP等蛋白。YAP转位入核是该通路激活的核心过程,与细胞内众多激酶分子的活性以及蛋白酶体系统的激活等因素有关。在上游调控方面,研究发现细胞极性以及机械力学等因素都可以调控该通路活性,通过影响细胞增殖等过程,在肿瘤浸润和转移、干细胞分化以及心血管系统疾病等方面发挥重要作用。本综述简单总结了该通路的相关研究的最新进展,并探讨了下一步可以深入研究的方向。     

Axin研究进展

Axin作为一种多功能的支架蛋白参与了多种生理病理过程,涉及到胚胎发育、肿瘤形成、细胞凋亡、糖原代谢等过程,至少在Wnt信号转导通路、应激反应蛋白激酶(SAPK)信号通路、转化生长因子β(TGFβ)信号通路和胰岛素信号转导通路中扮演着重要的角色。对Axin的研究将有助于对胚胎发育、肿瘤形成等重要的生物学问题进一步了解,同时对细胞信号调控网络有一个新的认识。现从Axin在相关疾病、代谢及主要细胞信号通路中的作用等方面对其研究进展做一综述。     

纤溶酶原受体与相关疾病的分子机制

纤溶酶原(PLG)经激活为纤溶酶(PLM)后,除了发挥纤溶和栓溶作用,还广泛参与胚胎发育、组织重构、伤口愈合等生理过程.近年来研究显示:PLM还与炎症、自身免疫、肿瘤和神经变性等存在紧密联系,而且已在细胞表面发现十几种PLG受体(PLGR)、结合蛋白.我们综述了这些受体和结合蛋白的结构、信号通路和致病机制方面的研究进展,从而为进一步理解纤溶系统的功能、发展新的诊疗方法提供思路.     

ROPs:植物细胞内多种信号通路的分子开关

植物RHO相关蛋白GTPases(RHO-related GTPases of plants, ROPs)是广泛存在于植物中的一类信号转导G蛋白(又称GTP结合蛋白),其通过结合GDP或GTP在非活性和活性状态间进行切换,进而在细胞极性控制、形态发育、激素水平调控、逆境反应等诸多植物生命活动的信号转导过程中扮演重要的分子开关角色。本文对ROP蛋白的结构域及基于蛋白质结构分类进行了介绍,并对拟南芥、玉米、水稻和大麦中的ROP家族蛋白质进行了系统进化分析。分析结果表明,这些植物中的ROP蛋白根据蛋白质结构域组成可分为Ⅰ类(typeⅠ)和Ⅱ类(typeⅡ)两种类型,而根据蛋白质序列的保守性可将其在植物中的ROP蛋白划分为4个进化枝。本综述不但对ROP蛋白作为分子开关在细胞内调控各种信号通路的机制进行了叙述,还对ROP在花粉管、根毛及植物表皮铺盖细胞极性发育,以及其他抗逆反应中的具体作用和机制及研究进展进行了阐述。本文还对ROP蛋白在ABA、IAA、BR等植物激素信号传导过程中的调控作用及研究进展进行了阐述。本文对植物ROP蛋白研究过程中尚未解决的问题,例如不同的ROP蛋白在同一个信号通路中的作用为何如此不同,以及ROP是如何协调不同的信号通路以共同调控一个植物发育或者生理过程等问题进行了总结,并在此基础上对未来的研究方向进行了展望。     

S100A9对宫颈癌Hela细胞的增殖和迁移的影响及其机制探讨

为初步探讨S100A9在宫颈癌中的生物学作用,利用携带有人S100A9基因的腺病毒(Adh S100A9)感染于低表达S100A9的宫颈癌Hela细胞,通过MTT法检测细胞增殖能力,划痕愈合试验和Transwell试验检测细胞迁移能力,通过倒置显微镜观察细胞形态变化,采用RT-PCR和蛋白质印迹法检测上皮细胞标志蛋白E-钙黏着蛋白(E-cadherin,E-cad)、间质细胞标志蛋白波形蛋白(vimentin,Vim)及Wnt/β-联蛋白(β-catenin,β-cat)信号通路相关分子的表达。结果显示,与对照组相比,过表达S100A9的Hela细胞增殖活性增强、迁移率增高,细胞形态由"铺路石"样向"梭形"转变,排列紊乱,伴随E-cad降低(P0.05)和Vim升高(P0.01);同时,过表达S100A9的Hela细胞中Wnt/β-cat信号通路的关键分子β-联蛋白水平增加(P0.01),并且入核增多(P0.01),该通路的下游靶基因c-myc、Snail及Twist表达也明显上调。该研究结果提示,S100A9促进宫颈癌Hela细胞的增殖、迁移和上皮–间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),激活Wnt/β-cat信号通路;S100A9促进增殖和迁移作用的机制可能与其促进EMT和激活Wnt/β-cat信号通路相关。     

α1A-肾上腺素受体与骨形成蛋白-1片段在人胚肾293细胞中的结合

用酵母双杂交方法发现骨形成蛋白-1(bone morphogenetic protein-1,BMP-1)的片段可以与α1A-肾上腺素受体(adrenergic receptor,AR)的细胞内游离C末端结合。进一步探讨了二者在哺乳动物表达系统人胚肾293细胞(human embryonic cell 293,HEK293)中的相互作用。采用PCR方法构建含BMP-1片段eDNA的真核表达质粒PCP3HA,将其与含全长人α1A-AR eDNA的质粒PDT-α1A分别或共同转染HEK293细胞,用免疫印迹法检测到α1A-AR和BMP-1在HEK293细胞有相应的蛋白表达。用酶联免疫吸附实验对免疫印迹鉴定过的细胞裂解液进行检测,观察到空白对照组,单独转染PDTα1A-和单独转染PCP3HA的细胞,OD490值分别为0.034±0.027、0.042±0.019、0.030±0.0096,三者之间无显著性差异。共转染PDT-α1A和PCP3HA的细胞,OD490值为0.57±0.12,较其它三组具有显著性差异(均P<0.001)。免疫共沉淀结果显示,单独转染PDT-α1A或PCP3HA的细胞,免疫沉淀产物中均不能检测到BMP-1片段,只有共转染PDT-α1A和PCP3HA的细胞,在其免疫沉淀产物中能检测到BMP-1片段。ELISA和免疫沉淀结果均表明α1A-AR与BMP-1的片段在HEK293细胞中存在蛋白水平的相互作用。     

Dkk1在器官发育及肿瘤发生中的调控作用

Wnt信号通路在脊椎动物的胚胎发育过程中发挥重要作用. Dkk1(Dickkopf1)是Dkk基因家族的成员之一,通过编码一种分泌型的糖蛋白与Wnt信号蛋白竞争细胞表面受体,来维持Wnt信号通路的稳态,从而调控胚胎器官的正常发育. 同时,在人类成体中,Dkk1基因活性的改变与肿瘤、代谢性骨病和骨关节炎等疾病的发生密切相关. 本文对Dkk1在头部、肢、眼和牙齿等器官的胚胎发育过程中的相关分子调控机制以及Dkk1与肿瘤发生的关系进行综述.     

粘附斑激酶(FAK)及其信号通路研究进展

粘附斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一类胞质非受体蛋白酪氨酸激酶,属于蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase)超家族,因而也称为PTKⅡ.FAK在细胞信号转导中处于十分重要的位置,它是胞内外信号出入的中枢,介导多条信号通路.FAK可以整合来自整合素、生长因子以及机械刺激等的信号,激活胞内PI3K/Akt、Ras/MAPK等信号通路,调节细胞生长.FAK还与胚胎发育、肿瘤发生与迁移有关.     

DNA与个体发育调控(2)

生物结构的形成需要各种细胞按照类型分别聚集,这主要是通过细胞表面的钙黏蛋白实现的。形成片、管、腔等结构需要细胞具有极性;上皮表面上的的结构如纤毛、羽毛、鳞片、毛发具有方向性,也需要有关细胞具有极性。细胞的极性是由细胞内和细胞表面的一些蛋白质聚合物彼此拮抗并不对称分布而形成的。细胞之间通过Notch蛋白及其配体之间的相互作用导致彼此相邻的细胞向不同的分化方向发展。这些"成型分子"在胚胎发育过程中都发挥重要的作用。     

谷氨酰胺激活PI3K/Akt信号通路促进痘苗病毒复制

谷氨酰胺(glutamine,Gln)在细胞生长和代谢过程中起重要作用,能够激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)/哺乳动物雷帕霉素蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)信号通路。多种病毒能通过PI3K/Akt信号通路维持细胞生存和抑制细胞凋亡,维持病毒的感染。为了探讨Gln在痘苗病毒(vaccinia virus strain western reserve,WR)感染人肺癌细胞A549过程中的调控作用及其潜在机制,该文通过蛋白免疫印迹(Western blot)检测PI3K/Akt信号通路蛋白质磷酸化水平,流式细胞术检测细胞阳性率,结晶紫染色检测WR滴度,实时定量PCR(quantitative Real-time PCR,q PCR)检测WR基因E3L和A46R m RNA水平。结果显示,Gln处理后PI3K/Akt信号通路蛋白质磷酸化水平显著升高。抑制PI3K/Akt信号通路后,细胞阳性率显著降低(P0.05),WR滴度显著降低(P0.05),WR基因E3L和A46R m RNA水平显著降低(P0.05)。该研究结果表明,Gln通过激活PI3K/Akt信号通路从而促进A549细胞中WR的复制。     

极性蛋白Crumbs胞内域功能保守性研究

跨膜蛋白Crumbs(Crb)是细胞顶部的决定因子,对上皮细胞顶-底极性的建立和维持起着关键的作用。其胞内域虽然仅有37个氨基酸,但对Crb的功能必不可少。在果蝇(Drosophila melanogaster)中,如果胞内域发生突变,将造成胚胎发育异常、上皮细胞顶底极性丧失等严重后果。Crb胞内域从果蝇到小鼠(Mus musculus)和人类(Homo sapiens)具有很高的同源性,但线虫(Caenorhabditis elegans)两个Crb蛋白的胞内域与果蝇和哺乳动物却较为不同。为验证线虫Crb蛋白胞内域是否功能保守,本文利用基因组工程法(Genomic engineering),将果蝇基因组中Crb基因编码胞内域的部分替换为一致性和相似性较远的线虫Crb2基因的相应区段。与其他Crb胞内域突变果蝇不同,替换突变体胚胎发育正常,Crb及其他极性蛋白的表达和定位正常,胚胎上皮细胞顶底极性能够正确的建立和维持。这些结果证实虽然线虫和果蝇Crb蛋白胞内域之间存在大量序列变异,但重要的氨基酸位点和功能模块则完全保守。