SMAD蛋白家族:一类新的细胞内信号传导蛋白

SMADs是新近发观的一族细胞内信号传导蛋白,包括8个成员,即SMAD1～8。SMAD1、2、3、5和8是一类,它们被TGF-β受体或BMP受体激活而磷酸化,称为受体调节SMAD,传导TGF-β或BMP的信号。SMAD6和7是另一类,它们抑制受体调节SMAD传导信号。SMAD4是第2类,它是受体调节SMAD传导信号的伴侣。受体调节SMAD传导信号必须先与SMAD4结合形成异源复合物,才能进到核中,调节转录活动。本文简要介绍了各成员的特性及作用。     

TGF—β家族信号的细胞内传导蛋白：MAD蛋白家族

ＳＭＡＤｓ是新近发现的参与ＴＧＦ－β超家族的信号在细胞内声望地的一族蛋白,包括８个成员,分别称ＳＭＡＤ１－８。ＳＭＡＤ１、２、３、５和８属于一类,它们被ＴＧＦ－β的受体或ＢＭＰ的受体激活而磷酸化,称为受体调节ＳＭＡＤ,传导下ＴＧＦ－β或ＢＭＰ的信号。ＳＭＡＤ６和７属于另一类,它们抑制制受体调节ＳＭＡＤ的信号传导。ＳＭＡＤ４是第三类,它是受体调节ＳＭＡＤ传导信号的伴侣。受体调节ＳＭＡＤ传导信号必须先     

BMP-1及BMP家族在背-腹轴图式形成中的作用

骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins, BMPs）是一类在发育过程中起重要作用的分子。除BMP-1外,其他BMP分子均属于转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）/BMP超家族的发育信号分子。在胚胎发育过程中,这些信号分子通过形成浓度梯度对背—腹轴各向异性分化进行调控。它们借助细胞表面受体的识别进行信号传导,参与调控细胞分化、增殖等活动。而BMP-1则属于细胞外基质金属蛋白酶超家族中的Tolloid蛋白酶家族。BMP-1通过水解其他BMP的抑制物（如脊索发生素,Chordin）,达到促进其他BMP信号传导的目的。BMP-1、BMP和Chordin三者通过相互制约与相互促进等一系列作用,在背—腹沿线建立起稳定的BMP信号梯度。本文就BMP浓度梯度的形成及其稳态维持的机制进行回顾与总结。并在此基础上,对各个物种间BMP浓度梯度形成机制的异同,以及可能存在的协同进化进行比较、分析和讨论。     

依赖于微环境的TGFβ信号

转化生长因子β（transforming growth factor β,TGFβ）家族成员是一类分泌的细胞因子,在胚胎发育、免疫调节、伤口修复、细胞增殖和抑制等过程中发挥重要作用。其中,TGFβ1、TGFβ2和TGFβ3在进化上最晚出现,并以潜伏态分泌。有别于家族中的大多数成员,TGFβ1-3的信号具有时空区域性,并依赖于其所处的微环境。阐明依赖于微环境的TGFβ信号的多层次调控机制对于理解TGFβ信号在免疫、癌症等生理、病理条件下的功能,以及开发临床治疗策略具有重要意义。本文从TGFβ前体复合物的结构入手,并从TGFβ的激活,配体-受体识别,跨膜信号传导及转录调控等方面,论述依赖于微环境的TGFβ信号的调控机制,同时讨论肿瘤微环境中多效的TGFβ信号,进而对今后的研究方向进行展望。     

依赖于微环境的TGFβ信号

转化生长因子β（transforming growth factor β，TGFβ）家族成员是一类分泌的细胞因子，在胚胎发育、免疫调节、伤口修复、细胞增殖和抑制等过程中发挥重要作用。其中,TGFβ1、TGFβ2和TGFβ3在进化上最晚出现，并以潜伏态分泌。有别于家族中的大多数成员，TGFβ1-3的信号具有时空区域性，并依赖于其所处的微环境。阐明依赖于微环境的TGFβ信号的多层次调控机制对于理解TGFβ信号在免疫、癌症等生理、病理条件下的功能，以及开发临床治疗策略具有重要意义。本文从TGFβ前体复合物的结构入手，并从TGFβ的激活，配体-受体识别，跨膜信号传导及转录调控等方面，论述依赖于微环境的TGFβ信号的调控机制，同时讨论肿瘤微环境中多效的TGFβ信号，进而对今后的研究方向进行展望。     

骨形态发生蛋白的受体及其信号传递过程

近年来已克隆出几种Ⅰ型和Ⅱ型BMP受体.BMP受体属于TGFβ受体超家族的成员,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性.Ⅰ型与Ⅱ型BMP受体均可与BMP配基结合,但若执行传递信号功能,两受体需首先形成复合物.删除突变和基因剔除研究证明,ⅠA型BMP受体对动物的中胚层发育至关重要.而ⅠB型BMP受体在软骨细胞形成、成骨细胞分化以及程序化细胞死亡方面起主要作用.BMP受体信号传递分子Smad 1和Smad 5也已被克隆和鉴定,它们在BMP受体介导的功能中起重要作用.     

Smads基因功能的研究进展

转化生长因子 -β( TGF-β)超家族通过调节细胞的增殖、分化、移行和凋亡而在脊椎动物发育过程中起重要的作用 . SMAD家族是一类新发现的 TGF-β信号的细胞质内介导者 ,它们可将TGF- β信号直接从细胞膜转导入细胞核内 .受体激活的 SMADs被特导性的细胞表面受体磷酸化后 ,与通用介导分子 SMAD4相互作用形成异源三聚体 ,转移至细胞核内并激活靶基因的转录 .抑制型 SMADs通过负反馈途径阻断或减弱 TGF- β信号 .SMADs通过与 TGF- β配体应答的启动子序列及其它转录因子和辅助活化因子相互作用而调节转录 .通过同源重组在小鼠中定位敲除Smads基因的研究已经开始揭示 SMADs分子在脊椎动物发育过程中的功能 .     

胞内接头蛋白TRAFs家族

肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）受体相关因子（receptor-associated factor,TRAF）家族是一类胞内接头蛋白,能介导TNF受体和Toll-like／IL-1受体超家族成员与多种下游信号通路包括NF—κB（nuclear factor κB）和JNK（Jun N-terminal kinase）的信号传导。TRAF蛋白家族参与调控细胞增殖、分化乃至凋亡等生理过程。由于其在信号通路中的关键作用,TRAFS蛋白的失调与多种疾病的发生相关。本文结合最新的研究进展对TRAFs蛋白家族在信号传导通路中的地位进行介绍,并探讨了TRAFs及其相关蛋白在临床上可能的应用前景。     

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。     

植物中的G蛋白

G蛋白是一类参与跨膜信号传导的GTP(三磷酸乌苷)结合蛋白质。GTP结合蛋白质是具有重要功能的蛋白质。G蛋白参与的信号传导链可概括为:信号→受体→G蛋白→效应体(靶子)等。70年代末期,在动物腺苷酸环化酶的激素调节研究、视觉光信号传导的研究中发现了G蛋白。动物体内有多种不同功     

骨形态发生蛋白家族及其受体在生殖调控中的作用

骨形态发生蛋白 (bonemorphogenelicprotein ,BMP)又称骨形成蛋白 ,属于转化生长因子超家族成员。本文从理化特性、受体种类、信号转导机制 ,以及在动物生殖调控中的作用和受体基因突变所导致的多胎机制等方面 ,详细阐述了有关BMP近年来的研究状况 ,旨在为研究绵羊或其它物种的多胎机制提供参考     

用酵母双杂交系统研究SMAD3和SMAD4的相互作用

利用酵母双杂交试验,鉴定了细胞内信号传导蛋白SMAD3和SMAD4的相互作用。通过SMAD3和SMAD4各突变体的同源和异源相互作用的双杂交反应,确定SMAD4介导信号传递的功能区在中间连接区,SMAD3的功能区在C末端。     

BMP9结合ALK2受体激活BMPs/SMAD抑制乳腺癌MDA-MB-231增殖侵袭和迁移

为探讨骨形态发生蛋白9是通过结合受体ALK1还是ALK2来抑制人乳腺癌癌细胞MDA-MB-231的增殖、侵袭和迁移,本研究采用RT-PCR检测ALK1、ALK2在MDA-MB-231中内源性表达,同时用RT-PCR检测显性负性突变ALK2腺病毒和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后,DNALK2表达。采用MTT、细胞划痕实验、Transwell侵袭实验检测DNALK2对BMP9作用下MDA-MB-231增殖、侵袭、迁移的影响。RT-PCR检测DNALK2和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后CTGF m RNA表达,Western blot检测BMPs/SMAD信号通路中SMAD1/5/8总的蛋白和磷酸化蛋白以及CTGF表达。结果显示,MDA-MB-231只存在ALK2表达,DNALK2和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后,DNALK2 m RNA表达明显升高;MDA-MB-231/GFP/DNALK2组吸光度值(0.392±0.044)较MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组(0.433±0.045)吸光度值无明显改变(p0.05);MDA-MB-231/GFP/DNALK2组划痕愈合率(67.3±8.6)%与MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组划痕愈合率(59.9±6.4)%无明显改变(p0.05),MDA-MB-231/GFP/DNALK2组穿膜细胞数为(21.7±3.4)个与MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组穿膜细胞数为(17.4±5.4)个无明显改变(p0.05)。Western blot显示:DNALK2能阻断BMP9上调磷酸化SMAD1/5/8和下调人结缔组织生长因子CTGF表达。由此得出结论,BMP9可通过结合ALK2受体激活BMPs/SMAD信号通路来抑制MDA-MB-231增殖、侵袭和迁移。     

受体活性修饰蛋白研究进展

受体活性修饰蛋白(receptor activity-modifying proteins,RAMPs)属于单跨膜蛋白家族,分三个结构域,RAMP的N端和跨膜区决定本身的功能和受体表型,胞内C端对于配体的信号传导和受体循环有重要作用。目前发现有三个成员:RAMP1、RAMP2和RAMP3。RAMPs通过改变G蛋白偶联受体的糖基化,作用于配体结合区域来调节受体表型。RAMP1与降钙素受体样受体(calcitonin receptor like receptor,CRLR)结合表现出降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)受体表型:RAMP2和RAMP3与CRLR结合则对肾上腺髓质素(adrenomedullin,AM)表现高亲和力,与降钙素受体(calcitonin receptor,CTR)结合则作为胰淀粉样酶(amylin,AMY)受体。由此可见,RAMPs不仅调节受体与配体结合,还影响细胞内的蛋白相互作用调节细胞内信号传导来影响细胞的增殖、迁移、分化等生物学特性。RAMPs还对心血管系统的病理生理有重要调节作用。     

死亡受体的信号传导途径及其调节机制

细胞凋亡是多细胞生物保证个体正常发育成熟和维持正常生理过程所必需的。凋亡细胞表面有特定的感应器即死亡受体,死亡受体可以接受胞外的死亡信号而激活细胞内的凋亡机制。本文简要综述了死亡受体的信号传导途径及其调节机制的研究进展。死亡受体CD95、TNFR1和DR3的信号传导途径相似,均有死亡结构域结合蛋白FADD和死亡效应蛋白caspase-8的参与,而DR4和DR5的信号传导途径研究得不是十分清楚,可能存在FASS依赖性和不依赖性两条不同的信号传导途径。     

RANBP9调控结直肠癌细胞凋亡的信号通路分析

RANBP9是RAS超家族成员RAN的一种结合蛋白,参与多种肿瘤的发生发展。为探索它对结直肠癌细胞凋亡的调控作用,该研究利用慢病毒感染结直肠癌HCT116、HT29细胞的方法,建立RANBP9-shRNA稳转细胞系,经氟尿嘧啶诱导凋亡后利用流式细胞仪和caspase-2酶活力实验检测细胞凋亡;抽提实验组和对照组HCT116细胞总RNA,经质检合格后进行基因表达谱芯片实验,筛选出RANBP9敲减前后结直肠癌细胞的差异表达基因并进行定量PCR验证,基于Gene Ontology数据库进行分子功能注释,基于Ingenuity Pathway Analysis数据库进行通路分析。流式细胞分析显示,在HCT116和HT29细胞中RANBP9-shRNA均促进氟尿嘧啶诱导的细胞凋亡;基因芯片数据分析得到差异表达mRNAs 857个(|Fold Change|1.5且FDR0.05),其中上调表达677个,下调表达180个,涉及的分子功能主要包括γ-谷氨酰转移酶活性、钙离子结合、胰岛素受体结合、病毒受体活性、GTP酶活性、细胞外基质结合、β-连环蛋白结合、SMAD结合、转录调节、AMP活化蛋白激酶活性、蛋白质转运蛋白活性、细胞骨架结合等,其显著参与的信号通路主要涉及癌症的TGF-β、BMP、IL-8和RhoA等。实时定量PCR证实上述通路中的SMAD3、SMAD7、BMP6、BMP7、CXCL8、RAPGEF6的mRNA表达水平在RANBP9-shRNA组中显著高于对照组。综上,RANBP9可能通过多个信号通路来调控结直肠癌细胞的凋亡,该研究为阐明其中的分子机制提供了新的思路。     

转化生长因子—β超家族成员的信号传导通路

转化生长因子-β超家族是在无脊椎动物和脊椎动物中高度保守的一类细胞因子,其家族成员参与调节细胞的增殖、凋亡、分化和发育等多种生命活动。具有丝氨酸／苏氨酸激酶活性的Ⅰ型受体和Ⅱ型受体共同介导了转化生长因子-β超家族成员的跨膜信号传导。新近克隆鉴定的Smad蛋白家族负责将信号由细胞膜传导到细胞核。Smad介导的信号传导通路同其他信号传导通路之间存在相互调节。转化生长因子-β超家族的信号传导通路异常与肿瘤的发生有密切关系。     

气体信号分子家族及其新成员--硫化氢

Ｗａｎｇｒｕｉ通过总结近年相继发现的两种内源性气体信号分子———一氧化氮和一氧化碳的特点 ,即它们都属于小分子量的气体分子 ;不通过受体起作用 ;其产生受到内源性关键酶的调节 ;生理浓度时有很明确的特殊作用 ;都有明确的细胞或分子作为作用靶点等等 ,进一步认为这些共同点可作为内源性气体信号分子的标准 ,从而把最近新发现具有多种生理调节作用的硫化氢 (Ｈ2 Ｓ)归为第三类内源性气体信号分子。Ｈ2 Ｓ是蛋氨酸等含硫氨基酸的代谢终末产物 ,在哺乳动物 ,多种细胞都可以产生。实验表明 ,Ｈ2 Ｓ在海马ＬＴＰ的产生、脑发育和血压调节…     

SIK2参与TGFβ信号通路的调节

SIK2是调节糖脂代谢最重要的激酶之一.前期研究表明SIK2的同源家族成员SIK1可调控TGFβ信号通路的活性,但SIK2对TGFβ信号通路的调控作用尚无报导.本研究中我们检测了TGFβ通路对SIK2的调节作用以及SIK2对该通路活性的调控.结果表明,TGF β刺激可诱导SIK2的mRNA表达上调|转染结合报告酶活性分析显示,SIK2可反式激活含TGFβ信号通路反应元件（CAGA）的人工启动子驱动的Luc报告基因的表达|在有TGFβ存在时甚至增强其表达|Western印迹分析表明TGFβ1诱导下敲低SIK2 使p21蛋白表达水平下降.本研究结果显示SIK2可被TGFβ诱导表达,是一个新的TGFβ信号通路正调控因子.     

Arrestins家族：一类在G蛋白偶联受体的信号传导中起关键作用的蛋白质

对Arrestins家族的研究是当今生物学中信号传导研究领域的热点之一。Arrestins可以作用于G蛋白偶联受体，使受体与下游的G蛋白解偶联；并充当受体与笼形蛋白的接头，促进衣被蛋白介导的受体内吞；在受体内吞过程中，Arrestins、受体和c-Src激酶共同起始MAPK信号传导途径。本综述概括了近年来Arrestins研究的最新进展，包括其分类、主要蛋白功能结构域、基因定位和在G蛋白偶联受体信号传导中的地位与作用。