活化素受体样激酶 1与相关疾病研究进展

摘要：活化素受体样激酶 1 ( Activin receptor-like kinase 1, ALK 1)是转化生长因子β（Transforming growth factor β, TGF-β）超家族的 I 型受体。ALK 1 表达于多个物种中,而且特异的高表达于内皮细胞和血管发生旺盛的组织,在血管网络的形成和稳态维持过程中发挥着重要作用。ALK 1 基因的异常表达会导致遗传性出血性毛细血管扩张症( Hereditary hemorrhagic telangiectasia, HHT）在内的多种疾病。本文旨在对 ALK 1 信号传导通路,ALK 1 蛋白结构,ALK 1 的功能,ALK 1 异常导致的疾病以及基于 ALK 1 的抗血管生成疗法等方面进行阐述,希望可以对未来 ALK 1 结构,功能的研究以及以 ALK 1 为靶向的药物开发有所帮助。     

RGMb/DRAGON与BMP信号转导

RGMb/DRAGON为RGM家族成员之一,在许多组织和器官中存在并表达.最初它作为粘附分子在神经系统中调节轴突排斥被发现.近来研究发现,它还是BMP的辅助受体,与BMP配体和受体结合,通过调控BMP信号通路在繁殖、肾脏机能的维持以及免疫疾病等生理和病理条件下发挥重要作用.本文评述了RGMb的基因及蛋白结构特征、表达定位及其在神经系统中的作用,并重点介绍了其在BMP信号通路中的作用机制和生物学研究进展.     

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。     

RANKL/RANK/OPG信号通路对骨代谢和血管钙化作用机制的研究现状

核因子-κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand,RANKL)/核因子-κB受体活化因子(receptor activator of nuclear factor kappa B,RANK)/骨保护素(osteoprotegerin,OPG)信号通路是调节骨代谢过程中破骨细胞功能的重要通路。OPG能够与RANKL结合并阻止其与RANK结合,抑制破骨细胞生成从而抑制骨吸收,增加骨密度,改善骨质疏松。其中,RANKL/OPG的比值是骨吸收和骨形成平衡的关键。目前血管钙化已不再被看作是单纯的钙磷的被动沉积,而是由血管平滑肌细胞和内皮细胞主动参与的一种与骨形成相似的病理生理过程。在这个过程中,RANKL/RANK/OPG信号通路也起到重要作用。本文就RANKL/RANK/OPG信号通路在骨代谢和血管钙化中的作用机制进行了综述。     

BMP9通过ALK1/2信号通路诱导肝祖细胞成熟分化的作用研究

该研究探讨了骨形态发生蛋白9(BMP9)通过ALK1/2信号通路诱导肝祖细胞成熟分化的作用。通过腺病毒介导siALK1和siALK2感染肝祖细胞14-19(hepatic progenitor cell 14-19,HP14-19),Real-time PCR及Western blot分别检测ALK1及ALK2的表达,荧光素酶报告基因检测ALB-Gluc活性,Real-time PCR检测肝脏相关基因AFP、ALB、CK18、ApoB的mRNA水平表达,PAS染色和ICG摄取实验检测肝细胞的代谢及糖原合成功能。结果显示,腺病毒介导的siALK1和siALK2可特异性抑制HP14-19细胞内ALK1和ALK2的表达,BMP9可诱导HP14-19的成熟分化,细胞形态呈现多角形铺路石样,ALB-Gluc读数显著增加,肝干细胞标志物AFP下调,成熟肝细胞标志物ALB、CK18及ApoB表达显著上调,ICG和PAS染色阳性细胞数增多,Ad-siALK1和Ad-siALK2组,肝细胞标志物表达下降,解毒代谢及糖原合成能力下降。总之,BMP9可通过ALK1/2信号通路诱导肝祖细胞成熟分化。     

眼睛发育与骨形成蛋白信号通路的关系

在早期胚胎发育过程中,眼睛是由起源于不同胚层的几个部分经过一系列的诱导作用以及时间和空间上的相互协调作用形成的复杂而又具有精确功能的器官。在眼睛的形成发育过程中,许多信号通路及其相关的调控因子发挥着重要作用。本文主要关注眼睛发育过程与骨形成蛋白(BMP)信号通路的关系,BMP信号的激活能够诱导晶状体的再生和CLT(角膜到晶状体的分化转移)进程,维持睫状体的功能,促进视网膜的发生,影响巩膜的重塑和泪腺的发育。很多眼部疾病的发生与BMP信号通路的调节紊乱密切相关,因此可以将BMP信号通路作为一个潜在的药物靶点来探究治疗眼部疾病的方法。本文就BMP信号通路对眼睛发育的影响作一综述。     

Wnt/β-catenin和NF-κB信号通路对肿瘤血管生成中VEGFs/VEGFRs的调控作用

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factors,VEGFs)及其受体(vascular endothelialgrowth factor receptors,VEGFRs)在肿瘤的发生、发展、转移等过程中发挥了重要的作用,尤其是在肿瘤血管生成方面。而对其抑制剂的研究已经成为肿瘤防治的热点和发展方向,Wnt/β-catenin和NF-κB信号通路对肿瘤血管生成中也起着重要作用。本文就这两条信号通路对肿瘤血管生成中VEGF/VEGFRs的调控作用作一综述。     

BMP2诱导MEFs成骨分化中Notch信号的作用及机制研究

该文研究了Notch信号在骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)诱导小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs)成骨分化中的作用及机制。利用过表达Notch配体之一DLL1的腺病毒(adenovirus-delta-like 1,Ad-DLL1)、显性负性突变型Notch1受体的腺病毒(adenovirus-dominant-negative mutant of Notch1,Ad-dn Notch1)或γ-分泌酶抑制剂{N-[N-(3,5-difluorophena-cetyl-L-alanyl)]-S-phenylglycine t-butyl ester,DAPT}处理MEFs,细胞化学染色和/或活性测定检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)表达、钙盐沉积;q RT-PCR、Western blot、荧光素酶分别检测BMP2信号I、II型受体和成骨基因表达、Smad1/5/8蛋白磷酸化水平及Smad结合元件(Smad-binding element,SBE)转录活性。结果显示,DLL1促进BMP2介导MEFs早晚期成骨分化,并上调ALK2等受体的m RNA水平、Smad1/5/8的磷酸化水平及SBE转录活性;与之相对应,dn Notch1和DAPT抑制上述指标。Notch经典靶基因发状分裂相关增强子1(hairy/enhancer-of-split related with YRPW motif 1,Hey1)可促进BMP2诱导成骨分化,并逆转DAPT对BMP2诱导成骨分化的抑制作用。该研究结果提示,Notch信号促进BMP2诱导MEFs成骨分化,可能是通过激活BMP2/Smads通路实现的,这一过程中Hey1发挥了重要作用。     

BMP9经Smad信号通路调控iSCAP成骨/成牙本质分化

目的：研究BMP9是否能够激活 iSCAP细胞中的Smad信号通路,以及Smad信号通路在BMP9诱导iSCAP细胞成骨/成牙本质向分化过程中的作用。方法：首先,采用Western印迹实验检测Ad-BMP9转染iSCAP后Smad1/5/8蛋白的磷酸化水平。随后,利用dnALK1重组腺病毒和BMP9条件培养基作用于iSCAP,Western印迹实验检测Smad1/5/8蛋白磷酸化水平;采用碱性磷酸酶（ALP）活性检测和染色方法分析早期成骨/成牙本质指标变化,茜素红染色法检测钙盐沉积程度;RT-PCR成骨/成牙本质相关基因Runx2、OCN、OPN和DMP1表达的影响。结果：BMP9可上调iSCAP中Smad1/5/8的磷酸化水平;dnALK1抑制BMP9条件培养基作用后,可抑制Smad1/5/8的磷酸化,iSCAP细胞中早期成骨/成牙本质标志物ALP活性和晚期成骨/成牙本质标志钙盐结节减少,重要成骨转录因子Runx2基因表达减少,成骨/成牙本质相关基因OCN、OPN、DMP1的表达也受到了抑制。结论：Smad信号通路在BMP9诱导iSCAP成骨/成牙本质过程中存在并起着重要作用。     

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。     

TRAF6对BMP经典通路中Smad1的调控作用研究

BMP经典的Smad通路和非经典信号的MAPK通路调控中胚层形成、骨骼发育和肿瘤形成等许多生物学过程.TRAF6作为BMP非经典信号通路中的重要组成部分,在非经典通路激活中有重要的调节作用.对于TRAF6与BMP经典信号通路的关系未见相关报道.本研究发现,过表达TRAF6后Smad1的表达被抑制;反之,敲低TRAF6后Smad1的表达上升.进一步的研究表明,TRAF6对Smad1的调节作用发生在mRNA水平.这些研究揭示了TRAF6在协调BMP经典通路和非经典通路中发挥着重要作用.     

Eph-Ephrin双向信号转导途径在眼部血管新生中的作用

Eph/Ephrin家族是受体酪氨酸激酶家族中的最大亚族,在生理和病理性血管形成中起重要作用。眼部血管生成是糖尿病视网膜病、早产儿视网膜等眼部疾病致盲的重要因素,Eph和Ephrin基因在上述眼部疾病中有不同程度表达改变。Eph受体及其配体Ephrin之间的双向信号机制是Eph-Ephrin发挥功能的主要方式。本文就Eph-Ephrin双向信号机制在眼部血管新生中的作用进行综述。     

mTOR信号通路在疾病中的作用与调控机制

mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,与不同的蛋白质结合形成mTORC1和mTORC2两种复合物,体现了结构和功能上的差异。mTOR信号通路参与多种生理和病理过程,不仅可以调节细胞生长、代谢、血管生成、内环境稳定、自噬和衰老等生理过程,还与多种恶性肿瘤、自身免疫性疾病、心脑血管疾病等一系列的疾病发生及肿瘤抗药性相关。该文综述了mTOR信号通路在疾病发生中的作用及调控机制,为疾病治疗提供参考。     

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.     

BMP/Smad信号通路与哺乳动物卵泡发生

BMPs属于TGF-b超家族成员, 在调节哺乳动物的生长、细胞增殖和分化等方面有很广泛的生物学功能。越来越多的证据显示, BMPs在雌性哺乳动物生殖, 尤其在卵泡发生过程中发挥重要作用。Smads蛋白是BMP家族细胞内信号转导分子, 可将BMPs胞外信号从细胞膜传递入细胞核。文章对BMPs、BMP/Smad信号通路和BMP如何被调节进行概述, 并重点对BMP/Smad信号通路在卵泡发生过程中所起的调控作用进行综述。     

骨形态发生蛋白在脂肪生成中的作用

骨形态发生蛋白（bone morphogenesis proteins, BMP）是一类多功能生长因子,除BMP1外都属于转化生长因子β（transforming growth factor beta, TGFβ）超家族的成员. 近年来,越来越多的研究表明,BMP在脂肪生成过程中也起着重要的作用. 本文综述了BMP在诱导间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSC）、脂肪前体细胞系和胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESC）生成脂肪细胞的过程中的作用及信号通路方面的研究进展.这些结果将有助于了解不同部位脂肪沉积的调控机制以及一些脂肪过多疾病（如肥胖症）的产生原因     

BMP信号通路在再生中的作用研究进展

再生是指生物体可以重新生长出损伤的组织和器官的生物学过程。对再生的研究过去主要集中于形态学观察及描述等方面,随着现代生物学的快速发展,对再生的分子机制有了更多的研究,发现多种信号通路参与了再生过程,如FGF信号通路、BMP信号通路、HEDGEHOG信号通路等。研究发现,BMP为转化生长因子β(TGF-β)家族的重要成员,BMP信号通路可以调节细胞的增殖和分化,在胚胎发育过程中具有重要的调控作用。但是目前对于BMP在再生过程中的作用研究相对较少,本文对BMP信号通路在几种模式生物再生过程中的作用进行了综合分析,以期为进一步研究BMP信号通路在再生中的作用提供理论借鉴。     

Shh信号参与调控BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化

目的：观察sonic hedgehog（Shh）信号通路在骨形态发生蛋白9（BMP9）诱导的小鼠间充质干细胞（MSCs）C3H10T1/2和C2C12成骨分化中的作用,并初步探讨其作用机制。方法：Shh信号通路抑制剂Cyclopamine和激活剂Purmorphamine以及过表达Shh腺病毒分别作用于BMP9处理的C3H10T1/2和C2C12细胞,碱性磷酸酶（ALP）检测早期成骨指标ALP,茜素红S染色检测晚期成骨指标钙盐沉积,RT-PCR检测Shh信号相关基因以及成骨关键转录因子的表达,Western blot检测Shh的表达,荧光素酶报告基因检测Smad1/5/8的转录调控活性。结果：BMP9促进Shh信号相关基因的表达,激活Shh信号可增强BMP9诱导的C3H10T1/2和C2C12细胞早晚期成骨分化并促进了BMP9诱导的Smad荧光素酶活性,抑制Shh信号后作用相反。结论：激活Shh信号通路可促进BMP9诱导的小鼠MSCs成骨分化,抑制其活性后作用相反。     

SDF-1/CXCR4在BMP9介导C2C12细胞成骨分化过程中的作用研究

为了观察SDF-1/CXCR4信号轴在BMP9促C2C12细胞成骨分化过程中的作用,通过重组腺病毒过表达BMP9,检测对C2C12细胞中SDF-1及受体CXCR4 mRNA和蛋白表达水平的影响;同时利用重组腺病毒或中和抗体干扰SDF-1/CXCR4,与BMP9先后作用于C2C12细胞,通过定量测定碱性磷酸酶(ALP)、染色测定ALP表达、免疫细胞化学测定骨钙蛋白(OCN)表达、茜素红S染色测定钙盐沉积、Real-time PCR检测成骨相关转录因子Runx2和Osx的表达、Western blot检测成骨分化信号通路MAPK和Smad的变化。结果显示,BMP9能明显抑制C2C12细胞中SDF-1、CXCR4的表达(P<0.01),且具有剂量和时间依赖性;预先干扰SDF-1/CXCR4能明显影响由BMP9介导的早、中期成骨标志物ALP、OCN及早期转录因子Runx2、Osx的表达(P<0.01)和MAPK、Smad信号通路相关蛋白的变化(P<0.05);外源性SDF-1并不能影响晚期成骨标志物钙盐沉积。提示SDF-1/CXCR4信号轴在由BMP9介导的C2C12细胞成骨分化早、中期过程中发挥重要作用。     

Slit/Robo信号在血管新生中的功能研究

分泌型糖蛋白Slit及其受体Roundabout(Robo)最初是作为一类重要的发育中神经元轴突导向分子而被发现的。目前为止对Slit/Robo信号对神经系统发育过程中轴突吸引或排斥的导向功能研究比较多,而对在发育中生长方式与其非常相似的血管发生过程中研究比较少。现有研究提示两者在发育过程中可能存在共同的信号调控机制,是Slit/Robo信号通路在血管新生中充当着重要的角色。该文就Slit/Robo信号对血管内皮细胞迁移的调节、对血管新生的作用及其可能介导的信号通路进行综述,以期进一步推动Slit/Robo信号通路在血管发生中的研究。