细胞纤毛在信号转导与器官发育中的作用与机制

纤毛(cilia)是细胞表面的突起状细胞器,几乎存在于所有细胞表面,且广泛分布于组织和器官的上皮.纤毛由外部的纤毛膜和内部的轴丝组成,结构在进化上十分保守.根据微管组成和排列方式的不同,纤毛可分为9+2型运动纤毛与9+0型基本纤毛或非运动纤毛.作为一种特殊的感受器,纤毛通过影响细胞信号通路参与胚胎形成、心脏等内脏器官发育及人体重要生理活动.本课题组在国际上首次把前列腺素信号通路与纤毛生长及心脏发育相联系.研究发现,ABCC4/LKT前列腺素转运蛋白从细胞内运输前列腺素E2(PGE2)至细胞外,并通过结合位于纤毛膜上的G蛋白偶联受体EP4影响细胞内c AMP浓度,调节纤毛内运输蛋白的正向速率,进而调控纤毛生长与心脏等器官的左右不对称性发育.纤毛生长或功能缺陷会引发先天性心脏病、多囊肾、视网膜变性等多种疾病.本文主要介绍纤毛参与调控细胞内信号转导与器官发育及相关纤毛疾病.     

初级纤毛的结构与功能及其在运动系统疾病中的研究进展

纤毛是由微管组成,存在于大部分细胞表面呈头发状结构的细胞器。根据纤毛是否运动,可以将其分为初级纤毛和动纤毛(多纤毛)。动纤毛常分布于大脑中央水管上皮、气道上皮、生殖系统的输卵管上皮组织等处。初级纤毛则分布于其余的大部分组织器官的细胞内,例如肾小管上皮细胞、各骨细胞或者软骨细胞、椎间盘细胞等。初级纤毛被认为是细胞把外界信号转导到细胞内的机械信号或者化学感受器和多种信号通路转导的中心。运动系统是由骨、软骨、关节、肌腱等组织组成,具有运动、支持、保护功能的人体主要承受力学的系统。因此,作为人体机械信号感受器的初级纤毛被认为与人体运动系统正常生理功能的维持密切相关。参与纤毛形成的基因突变可导致纤毛缺失,从而引起运动系统的多组织器官异常。同时,人们也发现在骨性关节炎、椎间盘退变、脊柱侧弯等许多常见的运动系统疾病中存在初级纤毛异常。因此,深入研究初级纤毛在运动系统组织器官生理功能维持及与疾病的关系有助于运动系统疾病的治疗。该文对初级纤毛与运动系统疾病的研究进展进行综述,指出了纤毛与运动系统疾病的最新进展及重点与难点,为运动系统疾病的发病机制研究提供理论参考。     

神经细胞初级纤毛在中枢神经系统疾病中作用的研究进展

初级纤毛广泛存在于哺乳动物中枢神经系统中,是神经细胞重要的胞外细胞器。初级纤毛中含有多种离子通道、G蛋白耦联受体、激酶等,提示初级纤毛可感受胞外信号并将信号转导至细胞内,从而引起细胞对外界刺激信号产生应答反应。近年来大量研究表明调控纤毛结构及功能的基因发生突变后,会导致许多单基因的遗传性疾病。当神经细胞初级纤毛中激酶、G蛋白耦联受体以及离子通道的功能异常后,往往会引起一系列的神经精神疾病、神经系统发育异常等神经系统疾病。本文就初级纤毛在神经系统疾病中作用的研究进展进行综述。     

初级纤毛的研究进展

初级纤毛是以中心体作为基体并突出于细胞膜表面的一种特化的细胞结构,存在于绝大多数休眠期以及已分化的哺乳动物细胞,介导多种细胞信号通路的转导,因此初级纤毛功能的异常会导致一系列人类疾病。该文主要总结了初级纤毛的结构、起始生长与解聚过程及中心体/纤毛蛋白降解途径等方面的最新研究进展,讨论了初级纤毛异常与纤毛疾病的关系,为纤毛疾病的诊断与治疗提供了参考。     

泛素在信号转导中的作用

泛素（ubiquitin,Ub）是在细胞内广泛分布的一种高度保守的蛋白质,它通过与底物蛋白质的赖氨酸残基共价结合,形成结构与功能复合体。泛素化参与调控众多细胞事件,泛素已成为一种多功能的细胞信号,参与细胞生命活动的调节。该文就泛素在信号转导中的重要作用及与疾病的相关性作一综述。     

乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用

乙烯是一种重要的气态植物激素,在植物生长发育及响应生物或非生物胁迫过程中起着重要作用。在模式植物拟南芥中,乙烯首先被内质网膜上乙烯受体所感知,通过一系列下游信号组分进行转导,最终将信号传递到细胞核内转录因子,诱导相关目的基因的表达,从而显示乙烯反应。综述了近几年有关乙烯受体、乙烯信号转导组分及其调控因子的最新研究进展,同时对乙烯信号转导在植物逆境响应中的作用进行了探讨。     

G—蛋白及其在植物信号转导中的作用

ＧＴＰ结合蛋白（ＧＴＰ－ｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ）在生物体内有数种类型,包括转录因子、微管蛋白和信号转导蛋白,最后一种已成为当今研究的热点。结合ＧＴＰ的调节蛋白（ＧＴＰ－ｂｉｎｄｉｎｇｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｐｒｏｔｅｉｎｓ,简称Ｇ－蛋白）于７０年代...     

细菌的信号转导系统及其在耐药中的作用

耐药菌的日益增多给临床治疗带来巨大的困难,揭示耐药机制成为遏制耐药菌的基本环节.细菌的信号系统是菌体之间信息交流的主要渠道,在调控细菌耐药性方面发挥重要的作用.本文梳理了细菌双组分系统、群体感应系统、第二信使、吲哚等细菌信号系统(分子)与细菌耐药性的关系,总结了各信号系统调控细菌耐药性的机制和途径,包括调控生物膜的形成...     

脂质筏在信号转导中的作用

细胞质膜对膜上受体的细胞外到细胞内的跨膜信号转导具有十分重要的意义。目前的研究表明膜上受体在介导跨膜信号转导时,通常是在细胞质膜上的胞膜窖和脂质筏结构中进行的。胞膜窖和脂质筏都是细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂的脂质有序结构域。其中,胞膜窖是一种有窖蛋白包被的特殊的脂质筏结构,通常在细胞膜上形成内陷的小窝。许多细胞膜上的受体都已经被发现位于胞膜窖和脂质筏中。同时,在脂质筏的胞质侧富集了大量的细胞内信号分子,这些信号分子集聚形成信号分子复合体,使得受体的细胞内结构域很容易就与大量的细胞内信号分子发生相互作用,为信号的起始和交叉作用提供了一个结构平台。     

植物G蛋白偶联受体及其在信号转导中的作用

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)是具有7个跨膜螺旋的蛋白质受体,是人体内最大的蛋白质超家族.GPCRs能调控细胞周期,参与多种植物信号通路以及影响一系列的代谢和分化活动.简要介绍了GPCR和G蛋白介导的信号转导机制,GPCRs的结构和植物GPCR及其在植物跨膜信号转导中的作用,并对GPCR的信号转导机制及植物抗病反应分子机制的研究提出展望.     

雌激素相关受体及其在雌激素信号转导体系中的作用

雌激素生理效应的发挥是通过靶细胞雌激素受体介导的;但近年来发现,孤儿受体中的一种枛雌激素相关受体也参与了雌激素信号转导体系,并与雌激素受体传导通路相互交叉、相互影响,在雌激素相关生理和病理过程的发生和调节中也发挥着重要的作用。本文将就雌激素相关受体的组成、结构、功能及其与雌激素相关病理过程间的关系进行综述。     

雄激素受体信号转导途径及其在前列腺癌发展中的作用

前列腺癌是西方男性发病率最高的癌症之一,在采用雄激素阻断疗法后,大部分患者的病情可得到控制,但经过一段时间又会转变为雄激素非依赖型前列腺癌。雄激素受体(AR)在前列腺细胞中扮演重要的角色,它可调节大量基因的表达。在前列腺癌由雄激素依赖型向雄激素非依赖型的转变过程中,AR及其信号途径通过多种方式发挥作用,AR基因的扩增、AR的突变,以及与共激活子之间作用的改变都可能使细胞获得雄激素非依赖型的生长能力。此外,AR还受到多肽生长因子和细胞因子等的调节,表现激素非依赖型的转录激活活性。AR在前列腺癌中作用的阐明对前列腺癌的诊断与治疗有着重大的意义。     

IFN-γ介导的信号转导及其在抗感染中的作用

综述干扰素-γ(IFN-γ)在信号传递及其抗微生物感染及免疫调节作用。     

VANGL2在人hUVEC细胞中初级纤毛装配和解聚的作用

动脉粥样硬化是心血管疾病的主要发病原因。大量研究显示,动脉粥样硬化的形成与内皮细胞的初级纤毛相关。探讨内皮细胞中的初级纤毛装配和解聚的机制,对于揭示动脉粥样硬化的发病机制具有重要的理论和实践意义。目前,作为平面细胞极化(PCP)信号通路的特有组分VANGL平面细胞极性蛋白2(VANGL2)在内皮细胞中与初级纤毛相关的研究甚少。因此,本研究构建VANGL2的慢病毒稳定干扰和过表达人脐静脉内皮细胞(hUVEC)系。从形态学上对初级纤毛分布的情况进行标记,同时用免疫荧光对VANGL2可能相互作用的蛋白质进行共定位检测,并利用免疫印迹进一步对其下游蛋白质蓬乱蛋白(DVL2)、初级纤毛装配相关蛋白质巴特-比德尔综合征8(BBS8)和纤毛内转运系统88(IFT88)、初级纤毛解聚相关蛋白质运动蛋白家族成员2A(KIF2A)和143位点处丝氨酸磷酸化的蓬乱蛋白(pDVL2)进行检测,用免疫共沉淀检测与VANGL2、下游蛋白质DVL2相互作用的蛋白质。结果表明,免疫荧光标记初级纤毛的荧光图显示,过表达VANGL2后初级纤毛数量显著增多(P0.05),其长度也较其他组更长,其定位方向更倾向于VANGL2富集的位置,并位于初级纤毛的基部。免疫荧光共定位显示,BBS8、IFT88均与VANGL2共定位,在过表达VANGL2组中均呈极性分布,PLK1也与VANGL2存在共定位情况,但整体上PLK1的表达量较低。免疫印迹结果显示,过表达VANGL2时,其下游蛋白质DVL2上调(P0.01)。同时,初级纤毛解聚相关蛋白质KIF2A也上调(P0.01)。此外,与初级纤毛解聚途径激活有关的pDVL2下调(P0.05),初级纤毛装配相关的蛋白质BBS8、IFT88发生上调(P0.01)。免疫共沉淀结果显示,VANGL2与DVL2存在相互作用关系,且VANGL2和DVL2均与KIF2A相互作用,但DVL2与KIF2A相互作用的程度较强。综上结果表明,VANGL2可能通过上调DVL2并增加DVL2与KIF2A的相互作用而促进初级纤毛的解聚过程。同时,通过下调pDVL2、上调初级纤毛装配相关蛋白质BBS8和IFT88而增加初级纤毛的装配过程。但在过表达VANGL2组中,初级纤毛装配的过程比解聚占优势,两者最终的平衡决定初级纤毛的发生情况,为进一步研究VANGL2在内皮细胞中初级纤毛装配和解聚的机制研究提供见解。     

自噬在破骨细胞中的调控作用

自噬广泛存在于真核细胞中,是细胞基本的自我保护机制。破骨细胞是髓系来源的高度分化的多核巨细胞,具有多种生物学功能。在成骨细胞和骨细胞分泌的巨噬细胞集落刺激因子和RANKL(receptor activator of NF-κB ligand)的作用下,可促进破骨细胞的形成,对调控和维持骨骼正常代谢发挥作用。自噬作为保守的维持细胞稳态的重要作用机制,同样在骨细胞的形成和功能发挥过程中起着重要的作用。本文旨在总结破骨细胞的生物学作用,概括自噬对破骨细胞的形成及对其生物学作用的调控机制,并对自噬异常造成的骨相关疾病进行总结。     

破骨细胞在类风湿性关节炎骨破坏中的作用及其调控机制

类风湿性关节炎 (RA)是一种严重的慢性炎症性疾病 ,关节软骨及骨的破坏是患者致残的主要原因。近年大量相关研究表明 ,破骨细胞 (OC)在RA骨破坏的病理过程中起关键作用。多种细胞因子参与了对OC生成、活化的调控。其中起正调控作用的主要有IL 1、TNFα、RANKL、M CSF、IL 6、IL 8、IL 17、IL 7、IL 11、IL 15等 ,起负调控作用的有OPG、IL 4、IL 10、IL 12、IL 13、IL 18、IFN λ等。OC及其调控因子的研究为RA骨破坏的治疗提供了一些潜在的靶点 ,具有重要的理论意义和实用价值     

OFD1基因在初级纤毛及其与癌症发生发展方面的研究进展

初级纤毛是由微管组成的细胞器,它负责感受细胞内环境并参与细胞间信号的转导。初级纤毛也是细胞信号整合的枢纽,是Hedgehog信号通路的关键分子,它的形成与细胞周期有关,初级纤毛的异常可以导致某些疾病的发生。研究表明人的乳腺癌和胰腺癌细胞中初级纤毛缺失,而在正常乳腺及胰腺细胞中呈激活状态,然而,初级纤毛在正常细胞和癌细胞之间的调控机制目前仍不清楚。OFD1是人类的一个致病基因,它是中心粒的末端组成成分,它负责调节中心粒的长度,同时也是初级纤毛形成所必需的基因。OFD1也定位于中心粒随体,研究表明自噬通过降解中心粒随体中的OFD1促进初级纤毛的形成,中心粒随体中OFD1基因的消除可以促进癌细胞中初级纤毛的恢复。因此,OFD1、初级纤毛和肿瘤之间存在一定联系,近期研究表明纤毛的缺失与肿瘤的细胞起源,遗传背景和肿瘤信号通路的损害关系密切,这将有助于我们对纤毛相关疾病的了解,有助于我们对包括癌症的发病和治疗方面的研究。     

AMPK在胰岛素信号转导通路中的作用

单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated potein kinase,AMPK)作为一种细胞能量调节器,当细胞经历代谢应激反应时,伴随着细胞内AMP水平或AMP与ATP的比例升高,AMPK被AMP激活,其活化的结果导致脂肪酸氧化的增加以产生更多ATP;同时,抑制ATP消耗,综合效应是帮助细胞度过急性损伤,暂时保障细胞的存活。因为一些治疗2型糖尿病的药物通过激活AMPK而发挥作用,故AMPK被认为是各种潜在的和有效的抗糖尿病药物的靶效应器。5-氨基-4-氨甲酰咪唑核苷(5-amino-4-imidazolecarboxamide riboside,AICAR),进入细胞后被磷酸化变成ZMP,后者类似AMP也能够激活AMPK。因此,我们采用AICAR激活AMPK,观察活化的AMPK对脂肪细胞能量代谢及胰岛素信号途径的作用。结果显示,脂肪细胞中的AMPK被激活后,丙酰辅酶A(malonyl-CoA,一种脂肪酸氧化作用的抑制剂及脂肪酸合成的前体中间产物)浓度下降80%;在已分化的3T3-F442a脂肪细胞中,AICAR通过激活AMPK,增强胰岛素对Akt/PKB的激活和GSK3的磷酸化。相反,在AICAR预...