Smads蛋白结构与功能的研究进展

TGF－β家族成员与细胞膜上受体结合后,通过Smads蛋白,调节细胞核内特异的基因表达。从结构和功能上看,Smads蛋白可分为3类。受体调节－Smads(R-Smads)作为具有Ser/Thr激酶活性的TGF-β受体－I的底物,激活后通过MH2结构域,与共同介导的Smads(Co-Smads）相互作用形成异聚体,直接结合在目的基因启动子上,影响基因转录。而转录抑制Smads(I-Smads)能够拮抗R－Smads的生物活性。在细胞内,Smads蛋白通过与不同的转录蛋白或转录共调节因子相互作用,在不同类型的细胞内介导特异的基因表达。改变Smads蛋白的正常结构和功能上起人体发生各种病变。     

转化生长因子-β族信号的转导

TGF-β族细胞因子通过各自信号转导产生多种生物学效应,其基本过程是：信号沿TGF-β族配体→受体→SMAD蛋白→转录因子→DNA表达的次序转导.在TGF-β族各因子刺激各自具有蛋白激酶活性的两型膜受体时,各因子先结合Ⅱ型受体,结合配体的Ⅱ型受体再激活Ⅰ型受体.活化的I型受体磷酸化通路特异性SMAD,后者与公用性SMAD结合后从胞浆移至核内,核内SMAD通过与转录因子结合和直接与DNA结合调节基因的表达.     

转化生长因子-β族信号的转导

ＴＧＦ－β族细胞因子通过各自信号转导产生多种生物学效应,其基本过程是：信号沿ＴＧＦ－β族配体→受体→ＳＭＡＤ蛋白→转录因子→ＤＮＡ表达的次序较导,在ＴＧＦ－β族各因子刺激各自具有蛋白激酶活性的两型膜受体时,各因子先结合Ⅱ型受体,结合配体的Ⅱ型受体再激活Ⅰ型受体。活化的Ⅰ型受体磷酸化通路特异性ＳＭＡＤ,后者与公用性ＳＭＡＤ结合后从胞浆移至核内,核内ＳＭＡＤ通过与转录因子结合和直接与ＤＮＡ结合调节基因     

TGF—β的信号转导的调控

TGF－β家族通过调节靶基因的表达发挥作用,其细胞内信号转导通路是TGF－β的膜受体与靶基因之间的桥梁。TGF－β信号转导的调控是多层次、多水平的。凡能够调控以上信号转导过程中蛋白质－蛋白质和蛋白质－DNA相互作用的因子就能在各个环节上影响TGF－β家族的信号转导,从而产生多种多样的生物学效应。     

SMAD介导的TGF—β信号转导与大肠癌

转化生长因子β（TGF－β）家族成员与各自的膜受体（Ⅰ型及Ⅱ型受体）结合后,通路限制性SMADs被磷酸化,并与共介导Smad4形成杂聚体而转位至细胞核,从而调节一些靶基因的转录而对TGF－β产生反应,抑制性SMADs对此过程有负性调节作用,由SMADs介导的TGF－β信号转导通路的异常在大肠癌的发生发展中发挥重要作用,主要包括膜受体,通路限制性SMADs和共介导Smad4的改变,而抑制SMADs的改变甚为少见。     

转化生长因子-β细胞周期抑制机制

转化生长因子－β（TGF－β）属于二聚多肽类生长因子,参与调节细胞的增殖,分化和凋亡,是一类具有多种生物活性的细胞因子超家族。Smads分子将TGF－β信号由胞膜转导入细胞核内并调节目的基因对TGF－β的应答。作为细胞周期的抑制因子,TGF－β可以通过不同的途径使细胞停留在G1期,从而抑制细胞的生长。TGF－β信号转导通路的异常与肿瘤的发生密切相关。本文对近年TGF－β细胞周期抑制机制的研究作一综述。     

Smad蛋白信号网络

Smad蛋白家族是近年来发现的新的细胞内信号转导蛋白,哺乳类中共发现了有8种不同的Smad蛋白,可分为3个不同的亚族：R—Smad、Co—Smad和I—Smad。Smad蛋白在TGF—β超家族成员的信号转导中具有重要的作用。TGF—β超家族的二聚配体与细胞膜表面的Ⅱ和I型丝氨酸／苏氨酸激酶受体结合形成异四聚复合体。活化后的I型受体使R—Smad磷酸化,磷酸化的R—Smad与Co—Smad形成异聚复合体,进入细胞核,与其它转录协同子和抑制子共同调节靶基因的转录。此外,Smad蛋白还与其官信号通路相互作用。     

TGF-β/Smads信号转导通路的研究进展

转化生长因子（TGF）-β超家族成员的重要生物学功能正日益引起人们的重视。受体介导的胞内信号转导研究近年有较大进展,特别是Smads蛋白介导的信号转导通路为阐明TGF-β超家族的作用机理提供了一条重要线索。TGF-β/Smads信号的转导受到机体严密的调控,并与其他信号通路存在着广泛的交叉对话效应。综述了对TGF-β/Smads信号转导通路的机制、调控,及其在维持机体正常生理功能和疾病发生中的作用的研究进展。     

转化生长因子-β信号传导的Smad通路

转化生长因子-β(TGF-b)的信号传导主要通过激活Smad通路实现, Smads复合物与靶基因启动子结合完成对基因转录的调控作用. 多种转录共激活因子和转录共抑制因子与Smads直接结合, 从而协同参与Smads与基因启动子的结合以及对基因转录的调控. 泛素-蛋白水解酶复合体通路(UPP)对Smads的降解是Smad通路的终止机制. TGF- β也能激活MAPK通路等其他信号通路. Smad通路和其他信号通路之间的对话构成了TGF-β信号传导的复杂调节网络.     

泛素－蛋白水解酶复合体通路对Smad通路的调节

Smad通路是转化生长因子—β(TGF—β)胞外信号自跨膜受体向核内传递的信号通路。Smads最终与靶基因启动子结合,完成TGF—β对核内基因转录的调控作用。泛素—蛋白水解酶复合体通路(UPP)是参与众多细胞生理事件的重要蛋白水解途径。Smad通路的适时关闭是完成Smads正确转录调控功能的重要机制。近3年的最新研究发现了降解Smads及Smad通路调节蛋白的泛素连接酶新成员,如Smurf1、Smurf2、SCF／Roc1、SIAH1、UbcH5等,从而证明Smad通路的关闭和调节通过UPP实现。本文首次综述了UPP对Smad通路的调节机制。     

病毒诱导Ⅰ型干扰素产生的机制

病毒的病原体相关分子模式被细胞的相关受体识别后,分别经过Toll样受体途径和核酸结合蛋白途径进行信号转导,启动β-干扰素的转录和合成。从感染细胞分泌的β-干扰素与细胞膜上Ⅰ型干扰素共有的受体结合后,经Jak／STAT信号途径刺激细胞产生一系列具有抗病毒效应的的干扰素刺激因子。干扰素调节因子7作为一种干扰素刺激因子在启动随后的α-干扰素转录中起着重要作用。母α、β-干扰素的产生进一步放大了产生干扰素刺激基因的信号,形成一个正反馈回路,加强了免疫应答的强度和延长免疫应答的时间。     

核受体超家族介导基因调控的分子机制

核受体超家族由甾体激素、甲状腺激素、维甲酸、维生素D等化学信号的受体及配体未明的多种孤儿受体组成,该家族成员的主要功能是作为配体激活的转录因子,调控代谢、发育、生殖相关基因的表达。核受体与启动子和增强子上的激素应答元件及其它DNA序列特异性激活因子结合,而激活或阻遏靶基因的转录。核受体调控基因转录需要募集称为辅调控因子的蛋白分子,这些蛋白分子与核受体一起装配成多组分的复合物,它们可提供相关的酶促活性和脚手架功能。通过与基础转录机器的相互作用和对染色质结构的可逆性共价修饰等作用,辅调控因子调控核受体对靶基因转录的激活或阻遏。许多辅调控因子本身受到多条细胞内信号转导途径的调控。     

转化因子-β 受体III

转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)受体Ⅲ,又称为β蛋白聚糖(betaglycan),是一种膜锚定蛋白。TGF-β受体Ⅲ是表达最为丰富的TGF-β受体,曾被认为是TGF-β超家族(包括TGF-β、激活素和抑制素等)的辅助受体。后来研究表明,它在介导和调节TGF-β的信号转导中具有非常重要的、不可替代的作用。它通过与TGF-β形成复合体来介导对靶细胞的作用。在没有TGF配体的情况下,TGF-β受体Ⅲ可以激活p38信号,表明这一受体可能与不依赖TGF-β的信号通路相互作用。TGFβ受体Ⅲ还可以结合并调节抑制素的信号转导。TGFβ受体Ⅲ与抑制素A结合,形成一个稳定的高亲和复合物。体外研究表明,TGFβ受体III还结合抑制素B和强化抑制素与Ⅱ型激活素受体的关系。有关报道显示TGFβ受体Ⅲ在卵巢癌中具有肿瘤抑制的作用。研究表明,在上皮源性卵巢癌中,TGFβ受体Ⅲ mRNA和蛋白质表达降低或丢失,丢失的程度与肿瘤分级相关。有很多因素可以影响并调节该受体的表达,如雌激素、卵泡刺激素(FSH)、TGF-β1等,深入开展相关机制的研究,对于癌症的治疗和预防将会起到一定的推动作用。     

雌激素受体信号通路新进展

雌激素通过直接与两类核内雌激素受体ERα和ERβ结合,活化靶基因的转录,这是经典的雌激素受体信号转导途径。近来发现,雌激素受体还能够通过依赖或不依赖雌激素的方式与胞内一些信号通路对话,使自身被磷酸化而活化;雌激素受体还能与其它转录因子相互作用,调节自身或者其它转录因子的活化功能,参与ER阳性细胞的增殖调节。此外,雌激素能通过细胞膜上的雌激素受体进行信号转导,引起靶细胞的快速反应及活化靶基因转录,参与骨和心血管保护。     

Smad在TGF-β超家族信号通路中的调控作用

TGF家族蛋白在哺乳动物的器官发育及形成中起着重要作用,它们经过膜受体的介导将信号传入细胞内,其下游最主要的调控蛋白Smad在胞内通过不同的调节各种基因的表达,这些模式主要有RSmadSmad4复合物直接与DNA结合,Smad蛋白与其他DNA结合因子,Smad蛋白与非DNA结合因子间的相互作用。Smad在BMPs对成骨细胞的分化调节过程中与RasMAPKAP1通路关联,共同决定不同细胞在不同发育阶段的定向分化 。     

人类嗜T细胞白血病Ⅰ型病毒TAX蛋白对NF—kB转录因子的作用

人类嗜Ｔ细胞白血病Ⅰ型病毒（ＨＴＬＶ－Ⅰ）是成人Ｔ细胞白血病（ＡＴＬ）的致病因子,其编码的ＴＡＸ蛋白的反式激活在白血病形成中有重要作用。ＮＦ－ｋＢ是细胞活化和产生细胞因子的重要转录调控因子。正常情况下,ＮＦ－ｋＢ因子与抑制性蛋白ＩＫＢ结合,形成复合物存在于胞质中。ＴＡＸ蛋白可与ＩＫＢ激酶γ（ＩＫＫγ）直接结合,而后启动ＴＡＸ对ＩＫＫα和ＩＫＫβ的结合,并使之发生磷酸化。后者使ＩＫＢ蛋白降解,ＮＦ－     

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.     

Ⅰ型胶原基因启动子研究进展

Ⅰ型胶原由α1（Ⅰ）链（COL1A1）与α2（Ⅰ）链（COL1A2）组成,人COL1A1与COL1A2基因的启动子都已鉴定并克隆。调节转录的核因子有Sp1、NE－1、AP－1、CBF、NF－κB、C－myb、c-Krox、BFCOL1、Zf9、Sp3、Smads、TGP、Egr-1、TWIST与NP／NMP4等。在COL1A1和／或COL1A2基因启动子上已鉴定出TGFβ、糖皮质激素、TNFα、IFNγ与视黄酸等的应答元件。     

应用酵母双杂交系统筛选AMPK相互作用蛋白

一磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)是调节体内代谢平衡的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。应用酵母双杂交系统,以AMPKβ1亚基作为"诱饵"蛋白,筛选均一化的人源cDNA文库,寻找与AMPK相互作用的蛋白。通过对150个阳性克隆进行验证,最终得到了63个与AMPKβ1亚基相互作用的蛋白。其中,包括代谢酶、转录因子或转录相关蛋白、蛋白转运相关蛋白、GTP结合蛋白、支架蛋白、细胞周期调节蛋白、RNA结合蛋白等以及一些未知功能的蛋白。从酵母双杂交的结果来看,AMPK不仅在代谢领域,而且在许多非代谢领域,如核受体及其它转录因子的调节、信号转导、DNA修复及细胞周期调节等,可能都起到非常重要的作用。     

Smad通路UPP依赖性的蛋白质降解机制

Smad通路是TGF—β信号转导的主要通路。Smad是细胞内信号转导通路中的胞液递质,调节细胞生长、分化。它由配体结合的跨膜受体激活,随机通过细胞质进入细胞核,在细胞核中作为转录因子激活TGF-β靶基因的表达。泛素-蛋白酶体通路（ubiquitin proteasome pathway,UPP）是一种细胞胞质和核内蛋白ATP依赖性的非溶酶体降解机制．具有高度选择性地进行细胞内蛋白质的降解。该文重点介绍Smad通路的泛素-蛋白酶体通路依赖性的蛋白质降解机制。