皮动蛋白及微丝相关蛋白2/3复合物介导的细胞运动的分子机制

皮动蛋白(cortactin)是一种含有特殊重复序列结构域的微丝肌动蛋白结合蛋白,它直接参与了细胞皮层(cortex)微丝细胞骨架的组建。它又是细胞内Src类酪氨酸蛋白激酶的主要底物之一,代表了一类高度保守的胞内皮层信号蛋白质家族。近几年来,对于细胞运动分子机制的研究取得很大进展,利用组织培养细胞进行的体外实验证明。皮动蛋白能够活化微丝相关蛋白2／3复合物(actin related protein 2／3 complex,Arp2／3 complex),调控皮层微丝细胞骨架的组装,在细胞运动过程中具有重要作用。     

黄芩苷通过降低活性氧生成抑制血管平滑肌细胞伪足形成和迁移北大核心CSCD

已知黄芩苷(baicalin)通过削弱肌动蛋白相关蛋白(actin-related protein,Arp)2/3复合物的活性抑制血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)伪足形成和迁移,然而,其抑制该信号途径的机制尚不明确。本研究证明,黄芩苷通过抑制VSMC活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成降低Arp2/3活性,发挥阻止细胞伪足形成和迁移的功能。分别利用TRITC-鬼笔环肽和ROS荧光探针标记VSMCs,结果显示,黄芩苷能显著抑制血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)-BB诱导的VSMC伪足形成和迁移,伴有ROS生成减少。用超氧物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)清除胞内过氧化物后,PDGF-BB引发的VSMC伪足形成被逆转,且该过程与降低皮层肌动蛋白微丝(F-actin)成核蛋白Arp2/3活性有关。免疫沉淀分析结果进一步表明,黄芩苷降低p47phox磷酸化水平,与ROS生成减少相一致。体内的实验也表明,黄芩苷(70 mg/kg/d)能有效抑制球囊损伤诱导的大鼠颈总动脉ROS生成。以上结果表明,黄芩苷通过抑制NADPH氧化酶介导的ROS生成,降低细胞皮质区F-actin成核活性,阻止细胞伪足形成、迁移,进而发挥血管保护作用。     

草地贪夜蛾Sf9细胞系Arp2/3-p40/ARPC1亚基基因的克隆与功能研究

杆状病毒感染诱导的昆虫宿主细胞肌动蛋白聚合主要由病毒编码的Wiskott Aldrich综合征蛋白(Wiskott Aldrichsyndrome Protein,WASP)同源蛋白P78/83激活宿主细胞内的Arp2/3复合物,进而引起肌动蛋白单体(G-actin)聚合成为纤维状肌动蛋白(F-actin)。为了研究Arp2/3复合物在病毒感染过程中所发挥的作用,我们克隆了昆虫Sf9细胞的Arp2/3复合体P40亚基基因,并对其预期产物进行了生物信息学与功能分析。我们发现在病毒感染过程中,P40亚基由细胞质转移到核膜的内缘,与本实验室过去报道的病毒感染后期核内F-actin的分布相吻合,提示P40可以很好地用于研究Arp2/3复合体的亚细胞定位情况;通过免疫共沉淀(Co-IP)实验,还证实病毒感染可以促进P40和P78/83的相互作用,提示某些未知病毒因素参与调控了由P78/83和Arp2/3复合体介导的肌动蛋白聚合过程。     

hhLIM与actin相互作用依赖其C端LIM结构域

hhLIM是LIM蛋白家族成员之一,该蛋白质含有两个LIM结构域,在基因表达调节、细胞骨架组构及细胞肥大过程中发挥重要作用.构建hhLIM不同LIM结构域的突变体,探讨其两个LIM结构域在与actin相互结合中的作用及其可能机制.GST-pull down和hhLIM及其突变体与actin细胞定位关系的免疫荧光分析结果表明,C端的LIM结构域2是hhLIM与actin结合所必需的,该结构域中的两个Cys置换为Ser后可使hhLIM结合actin的功能完全丧失,N端的LIM结构域1突变使hhLIM结合actin的能力下降.F-actin交联实验结果显示,hhLIM通过LIM结构域2与actin直接结合并起到交联F-actin的作用.结果表明,LIM结构域2在hhLIM与actin相互作用及调节actin细胞骨架组构中起决定性作用.     

黄芩苷通过降低活性氧生成抑制血管平滑肌细胞伪足形成和迁移

已知黄芩苷（baicalin）通过削弱肌动蛋白相关蛋白（actin-related protein, Arp）2/3复合物的活性抑制血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）伪足形成和迁移,然而,其抑制该信号途径的机制尚不明确。本研究证明,黄芩苷通过抑制VSMC活性氧（reactive oxygen species,ROS）生成降低Arp2/3活性,发挥阻止细胞伪足形成和迁移的功能。分别利用TRITC 鬼笔环肽和ROS荧光探针标记VSMCs,结果显示,黄芩苷能显著抑制血小板源性生长因子（platelet derived growth factor, PDGF）-BB诱导的VSMC伪足形成和迁移,伴有ROS生成减少。用超氧物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）清除胞内过氧化物后,PDGF-BB引发的VSMC伪足形成被逆转,且该过程与降低皮层肌动蛋白微丝（F-actin）成核蛋白Arp2/3活性有关。免疫沉淀分析结果进一步表明,黄芩苷降低p47phox磷酸化水平,与ROS生成减少相一致。体内的实验也表明,黄芩苷（70 mg/kg/d）能有效抑制球囊损伤诱导的大鼠颈总动脉ROS生成。以上结果表明,黄芩苷通过抑制NADPH氧化酶介导的ROS生成,降低细胞皮质区F-actin成核活性,阻止细胞伪足形成、迁移,进而发挥血管保护作用。     

免疫突触的形成及其介导的分子识别

T细胞和APC细胞相互作用形成免疫突触涉及到连续发生的一系列的分子识别事件,最初APC细胞在趋化因子的作用下向T细胞移动,相遇后在抗原非依赖性的弱的黏附力作用下发生最初的黏附,同时伴随着TCR在APC表面俘获特异性抗原;抗原识别之后,由多种机制使T细胞和APC紧密接触并维持一段时间,随后分开,最终引起T细胞的增殖和分化。对免疫突触形成过程中的分子识别机制目前尚无定论,拓扑模式和数学模式的解释,脂筏和细胞骨架蛋白的重排以及接头蛋白的连接为免疫突触形成中分子的识别提供了一定的依据。     

肌动蛋白解聚因-子/丝切蛋白:肌动蛋白重塑蛋白质家系

肌动蛋白解聚因子／丝切蛋白(actin depolymerizing factor／cofilin,ADF／cofilin)是肌动蛋白结合蛋白(actin—binding protein)家系。迄今为止,可以在所有的真核细胞中检测到ADF／cofilin。它们调节(纤)丝状肌动蛋白细胞骨架(F—actin eytoskeleton),影响细胞的各种生理功能。不同的生物有不同的ADF／cofilin,但其功能基本相似。ADF／cofilin可以使(纤)丝状肌动蛋白(F—actin)解聚合,而且这种解聚合活性是可逆的,ADF／cofilin切割F-actin并且能提高球状肌动蛋白(G—actin)离开纤维突出端(pointedend)的能力,其作用受很多因素调控。     

VEGF通过调节黏着斑促进间充质干细胞的黏附及铺展

间充质干细胞（mesenchymalstemcells,MSCs）具有多向分化潜能并能在体外趋化剂或细胞因子的作用下进行定向迁移,体内移植后可趋向迁移至脑瘤病灶区。细胞黏附是细胞迁移的首要条件,了解细胞黏附及其调控有助于细胞迁移机制的研究。细胞黏附及铺展涉及到黏着斑（f0－caladhesions,FAs）的动态变化以及细胞骨架的重排。细胞铺展面积在黏附过程中逐渐增大,黏附初期形成的小的黏着复合物逐渐成熟,聚集在一起形成较大的FAs。肌动蛋白（F—actin）聚集形成的螺线圈样微丝结构逐渐被应力纤维代替,细胞也由圆形变为具有极性的梭形或多角形。黏着斑激酶（focal adhesion kinase,FAK）和桩蛋白（paxillin）具有调节FAs聚合及骨架重排的作用,其中,Y397－FAK和Y31／Y118－paxillin的磷酸化活性在细胞铺展过程中不断变化。FAs组装时,Y397－FAK的磷酸化活性升高;FAs成熟后,Y397．FAK的磷酸化活性下降。活化的FAK能够磷酸4LY31／Y118-paxillin,激活paxillin参与调节细胞骨架的形成和排列。血管内皮生长因子（vascular endothelial growthfactor,VEGF）诱导~SMSCs黏附过程中,细胞面积变大,完全铺展的时间缩短,黏着斑及细胞骨架的形成均提前。另外,VEGF诱导的细胞铺展过程中形成的FAs形态细长,数量较多。该研究表明,VEGF通过调节黏着斑和细胞骨架促L~MSCs的黏附与铺展,提示vEGF可以通过调节黏着斑进而调控MSCs的定向迁移,为细胞迁移行为的研究提供理论基础。     

肌动蛋白相关蛋白2/3复合体的结构、功能与调节

微丝参与了细胞形态维持及细胞运动等多种重要的细胞过程。微丝由肌动蛋白单体组装而成 ,肌动蛋白相关蛋白 2 / 3(Arp2 /Arp3,Arp2 / 3)复合体在微丝形成过程中起重要作用。Arp2 / 3复合体由 7个亚单位组成 ,在细胞内受到多种核化促进因子的调节 ,并与这些因子协同作用来调节肌动蛋白的核化。Arp2 / 3复合体结构、功能及调节的研究对于阐明微丝形成机制及细胞骨架与某些信号分子的关系有重要意义。     

重组SM22αC端肽段促进细胞骨架重构

目的:探讨SM22αC端功能域肽段与细胞骨架F-actin聚合的关系,明确SM22α在血管平滑肌细胞(VSMC)骨架重构中的作用。方法:构建GST-SM22αC端功能域融合蛋白原核表达质粒pGEX3X-SM22α,诱导E coli高效表达可溶性GST-SM22α融合蛋白,制备抗SM22α抗体,VSMC蛋白分步提取及Western blot检测F-actin/G-actin中SM22α的含量变化,GST-pull down分析和免疫共沉淀检测SM22α与actin的相互作用,细胞免疫双荧光染色观察SM22α和actin在VSMC中的定位关系。结果:所构建的pGEX3X-SM22α原核表达质粒,在0.5mmol/LIPTG,30℃诱导6h条件下,表达可溶性GST-SM22α融合蛋白的水平最高,用纯化的融合蛋白免疫新西兰白兔获得的抗血清效价为1∶16。免疫双荧光染色和蛋白分步提取分析结果表明,在VSMC再分析过程中,SM22α与F-actin共定位,GSTpull down分析和免疫共沉淀结果均显示,SM22α通过C端功能域与F-actin相互作用而参与细胞骨架的重构;但是,SM22α与G-actin的结合能力较弱。结论:本研究重组得到的SM22αC端功能域具有与F-actin结合的活性,SM22α通过该区域与actin相互作用而参与细胞骨架重构。     

F-actin慢生长端的盖帽蛋白:红细胞原肌球调节蛋白

红细胞原肌球调节蛋白(erythrocyte tropomodulin,E-Tmod)是从红细胞膜中提取的原肌球蛋白(tropomyosin,TM)的结合蛋白.其N-端有两个TM结合位点和一个TM依赖的actin结合位点,C-端有5个富含亮氨酸的重复序列和一个TM非依赖的actin结合位点.作为F-actin慢生长端唯一的盖帽蛋白,E-Tmod与TM的N-端结合并同时与actin结合,减慢由TM包被的F-actin的解聚速度.E-Tmod编码基因高度保守,在红细胞、心肌细胞等细胞中广泛表达.E-Tmod对于F-actin和细胞骨架的组织以及对细胞力学特性的保持具有至关重要的作用.     

血管扩张刺激磷蛋白在细胞骨架调节中的作用

细胞骨架动力学的调节在细胞粘附、细胞变形、细胞移动等生理过程中是必需的。血管扩张刺激磷蛋白（vasodilator-stimulated phosphoprotein,VASP）是一种肌动蛋白结合蛋白。该蛋白包含以下结构域：EVH1（Ena／VASP homolog1）区、EVH2（Ena／VASP homolog2）区及PRR（proline—rich regions）区。近年来,研究发现VASP在与细胞骨架调节有关的各种细胞行为中起着重要作用,如神经细胞轴索的延伸、T细胞的移动、成纤维细胞的迁移等。VASP的磷酸化受PKG（cGMP-dependent protein kinase）和PKA（cAMP—dependent protein kinase）的调控。在粘附斑的形成与脱落过程中,该磷酸化起着一个“开关”的作用。本文将就近20年来VASP的研究成果,特别是近年来的进展情况做一综述。     

综述与专论: 免疫突触形成的生物学特点及其光学成像研究

免疫突触(immunological synapse,IS)是抗原提呈细胞与T细胞免疫识别时,多种分子参与、分阶段不断变化的过程,涉及黏附分子、细胞因子、信号传导分子、细胞骨架蛋白等多分子的聚集或离散．其形成不仅促进T细胞和抗原提呈细胞的稳定接触,而且激活T细胞信号传导途径,促进T细胞的活化和增殖．对IS的研究可以从分子水平解释免疫激活、免疫耐受、病原微生物感染与免疫细胞相互作用的机制,为进一步揭示疾病发生的分子机制,寻求疾病防治的靶向分子提供新的思路．近年来,光学成像的发展为可视化研究IS形成与T细胞活化的关系提供了有力帮助,为研究生理病理状态下的免疫应答提供了有力工具．     

黑龙江立克次体重组外膜蛋白B激活树突状细胞诱导C3H/HeN小鼠特异性免疫应答

专性胞内寄生的黑龙江立克次体是远东斑点热的病原体,外膜蛋白B(OmpB)是其最主要的表面蛋白抗原.本研究将黑龙江立克次体ompB基因分成4段插入原核表达载体,制备出4个重组OmpB抗原(OmpB-P1,OmpB-P2,OmpB-P3和OmpB-P4).将4个重组OmpB抗原分别刺激体外培养的C3H/HeN小鼠树突状细胞,再将这些抗原激活树突状细胞分别腹腔接种正常C3H/HeN小鼠.接种第14天用黑龙江立克次体攻击小鼠,7天后活杀小鼠并用实时定量PCR检测小鼠主要脏器的立克次体的载量.结果显示,OmpB-P2,OmpB-P3或OmpB-P4激活树突状细胞受体小鼠的立克次体载量显著低于OmpB-P1激活树突状细胞受体小鼠.将不同抗原激活小鼠树突状细胞分别与同源抗原激活小鼠树突状细胞受体小鼠的CD4+和CD8+T细胞体外共培养.用流式细胞仪分析共培养后CD4+和CD8+T细胞的表面分子和细胞因子表达,结果显示,OmpB-P2,OmpB-P3或OmpB-P4抗原激活树突状细胞共培养的CD4+或CD8+T细胞的CD69表达水平高于OmpB-P1激活树突状细胞共培养的T细胞.此外,OmpB-P2,OmpB-P3或OmpB-P4激活树突状细胞共培养的CD4+或CD8+T细胞的TNF-?和IFN-?水平均显著高于OmpB-P1激活树突状细胞共培养的T细胞.本研究结果表明,OmpB-P2,OmpB-P3或OmpB-P4为保护性抗原,其激活的树突状细胞可以有效地诱导T淋巴细胞活化,使CD4+T细胞和CD8+T细胞分别向Th1细胞和Tc1细胞分化,产生高水平TNF-?和IFN-?共同对抗立克次体感染.     

皮层蛋白介导斑马鱼(Danio rerio)原肠化细胞运动

在胚胎发育过程中, 细胞运动对指导原肠期胚胎细胞的时空定位并决定其发育命运具有核心作用, 然而活体状态下原肠化过程中细胞运动的调控机制目前并不清楚. 微丝结合蛋白皮层蛋白(cortactin)是微丝核化过程的重要调控分子, 它通过激活微丝相关蛋白2/3复合物(Arp2/3 complex)促进微丝在细胞前导缘区域迅速组装, 从而直接作用于细胞运动. 为阐明斑马鱼(Danio rerio)原肠化细胞运动的分子调控机制, 本研究首先检测了皮层蛋白在斑马鱼胚胎发育过程的表达水平. Western blotting分析证明皮层蛋白在斑马鱼原肠期胚胎中大量表达; 整装胚胎抗体染色结果表明在斑马鱼原肠化过程中, 皮层蛋白主要分布于胚胎背侧胚盾区域的细胞中, 在发生活跃运动的上皮层细胞和下皮层细胞中含量较高;在亚细胞水平, 皮层蛋白和Arp2/3复合物共同定位于运动的皮层区域, 并在细胞连接处也有大量分布. 此外, 研究还发现皮层蛋白在发育中的中枢神经系统中表达量较高. 本研究结果首次表明皮层蛋白和Arp2/3复合物介导的微丝聚合参予了斑马鱼原肠化细胞运动, 并在中枢神经系统发育中扮演重要角色.     

细胞内F-actin的聚合与解聚对肝癌Bel-7402细胞的影响

目的：为探讨癌细胞内F—actin的解聚与聚合对癌细胞的形态、迁移、侵入的影响。方法：利用激光共聚焦显微镜对贴附培养的人肝癌：Bel-7402细胞形态及其细胞内F-actin进行观察;使用流式细胞仪对贴附的Bel一7402细胞及其脱落细胞与Cyt—B处理后Bel-7402细胞内F-actin的含量进行分析。结果：Bel-7402细胞在培养的过程中,癌细胞形态伸展,出现侵入性生长,细胞内F-actin聚合形成粗大的贯通细胞内的F-actin束,F-acfin含量增高;癌细胞在生长过程中,常出现重叠生长,细胞变圆,F_actin解聚变短,F-acfin小体增高,细胞有脱落的趋势,其脱落细胞内的F-actin含量低于贴附细胞。结论：人肝癌：Bel-7402细胞内F-actin的聚合可增加癌细胞的贴附和侵入性：细胞内F-actin的解聚,及Gactin重新聚合形成F-aefin小体可影响到癌细胞脱落及迁移。     

肺炎链球菌触发肺Ⅱ型上皮细胞F-actin细胞骨架重排

目的：通过体外实验,研究肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae,S.pn)是否可触发肺Ⅱ型上皮细胞（A549）信号转导途径触发微丝肌动蛋白（filamentous actin,F-actin)细胞骨架重排,进而侵袭A549细胞,并初步分析触发A549细胞F-actin细胞骨架重排的细菌亚组分。方法：采用F-actin特异性FITC-phalloidin荧光染料,观察S.pn作用A549细胞前后的F-actin细胞骨架重排情况,依照重排百分率得分标准以（%）表示;用F-actin细胞骨架重排抑制剂细胞松弛素D预处理A549细胞,观察S.pn对A549细胞侵袭的改变情况;用变溶菌素提取S.pn细胞壁以观察其对F-actin细胞骨架重排的影响。结果：S.pn作用A549细胞后,经FITC-phalloidin荧光染色,F-actin细胞骨架呈黄绿色块状聚集,对照细胞呈现均匀黄绿色荧光外观;F-actin细胞骨架重排抑制剂细胞松弛素D可明显降低S.pn对A549细胞的侵袭,在其浓度为0.25μg/ml时,未得到可测的细菌数;S.pn细胞壁作用A549细胞后,经FITC-phalloidn荧光染色,F-actin细胞骨架呈黄绿色块状聚集,二者存在剂量依赖性。结论：S.pn及其细胞壁亚组分可触发A549细胞F-actin细胞骨架重排,进而侵袭A549细胞。     

钙调蛋白结合蛋白通过调节细胞骨架稳定性影响肿瘤细胞运动能力

轻链钙调蛋白结合蛋白（light-chain Caldesmon,l-CaD）是一种重要的肌动蛋白结合蛋白,普遍存在于众多非肌肉细胞中。体外研究证明,l-CaD能通过与肌动蛋白的结合起到促进原肌动蛋白（G-actin）聚合、稳定肌动蛋白纤维（F-actin）结构的作用。在磷酸化作用下,l-CaD能从肌动蛋白纤维上脱离并促进肌动蛋白纤维的解聚。该研究拟考察l-CaD在细胞内对细胞肌动蛋白骨架的调节作用,阐明l-CaD对细胞运动能力的影响,作者将天然低表达l-CaD的人源性乳腺癌细胞MCF-7作为细胞模型,在MCF-7胞内以基因转染的方式高表达外源野生型l-CaD及其磷酸化突变株A1234-CaD（不可磷酸化CaD）、D1234-CaD（完全磷酸化CaD）。首先,通过激光共聚焦扫描,探讨了l-CaD对细胞骨架重排的调节;其次,通过细胞迁移transwell阵列,检测了l-CaD对细胞迁移能力的影响;最后,在单细胞层次上测定了细胞基底牵张力、胰酶刺激下的细胞基底脱附能力,并进一步检测了l-CaD对细胞迁移子过程中细胞伸张、收缩的影响。研究结果显示,l-CaD在胞内对细胞骨架的形成有显著的调控作用。非磷酸化l-CaD主要富集在细胞骨架上,增强了细胞骨架的强度,导致细胞基底牵张力以及对胰酶的耐受性增强,但对细胞的迁移能力有显著的抑制作用;磷酸化l-CaD跟细胞骨架结合能力很弱,对细胞的运动能力没有显著影响。通过磷酸化,l-CaD起到了一个“蛋白开关”的作用,通过控制细胞骨架的解聚、重排来调节细胞的运动能力。     

Tolrestat对高糖所致肾小球系膜细胞肌动蛋白去组装的影响

研究了醛糖还原酶抑制剂Tolrestat对高浓度葡萄糖(HG)所致肾小球系膜细胞(MC)肌动蛋白(actin)组装的影响。结果证明,与正常浓度葡萄糖(NG)相比,在HG培养的MC,F-actin失去束状外观呈不规则网状,显示F-actin部分去组装;F-actin荧光强度降低,G-actin荧光强度升高和F-/G-actin荧光强度比值下降。Tolrestat加入培养后,明显防止HG引起的F-actin去组装及F-和G-actin荧光强度的变化。提示多元醇通路激活在HG引起的MCactin去组装改变中起一定作用。     

荧光标记法检测不同毒物对细胞骨架的影响

细胞骨架(Cytoskeleton)主要由微管(Microtubule,MT)、微丝(Microfilament,MF)以及中间丝(Intermediate filament,IF)这三种类型组成。它们在细胞的形态维持、物质运输、信号转导、能量转换及细胞的运动和分裂等多个过程中发挥着重要的作用。其中,由肌动蛋白组成的微丝是真核细胞中含量最丰富的一种蛋白复合体,以解聚时的球状肌动蛋白G-actin(Globular actin)或聚合时的纤丝状肌动蛋白F-actin(Filamen-tous actin)形式存在。正常细胞中肌动蛋白两种形态的转换处于动态平衡,共同行使细胞的变形运动、胞质分裂、基质附着和胞间连接等多…