Rho GTPases与肿瘤生长和转移
Rho GTPases与肿瘤生长和转移
[收稿日期]20061015 [基金项目]教育部留学归国人员科研基金(编号:301170272)。
[作者简介]彭小春(1981),男,硕士,现主要研究方向为细胞骨架与肿瘤。
[通讯作者]魏蕾(1969),女,副教授,硕士生导师,研究方向为细胞骨架与肿瘤,E 2mail :leiweifr @hot mail 1com 。
Rho GTPases 与肿瘤生长和转移 彭小春 (长江大学医学院,湖北荆州434000) 魏 蕾 (武汉大学医学院,湖北武汉430071)[摘要]Rho GTPases 通过各种信号途径影响肿瘤细胞的恶性转型、肿瘤细胞无限增殖以及肿瘤血管生成,从而与肿瘤生长密切相关。
Rho GTPases 参与肿瘤细胞的移动,Rho GTPases 中Rac/Tiam1、Rho/Rock 、Rac/Cdc42/PA K 、IQ GA P 和Rho/N F κB 等信号通路在肿瘤侵袭和转移中起着重要作用。
[关键词]Rho GTPases ;肿瘤;生长;转移[中图分类号]R73237[文献标识码]A [文章编号]16731409(2006)04034004Rho GTPases 是Ras 超家族中小分子量G 蛋白的成员之一,主要包括Rho (RhoA ,RhoB ,RhoC ),Rac (Rac1,Rac2,Rac3,Rho G ),Cdc42(Cdc42H ,G25K ,Tc10),Rnd (Rnd1/Rho6,Rnd2/Rho7,Rnd3/Rho E ,RhoD ),TIF5个亚家族共10余种。
Rho GTPases 通过调节肌动蛋白相关蛋白和介导细胞骨架构建来参与肿瘤的恶性转型、生长、侵袭、转移等各个方面,因而在肿瘤病理生理过程中发挥重要的作用。
本文将就近十年来Rho GTPases 在肿瘤生长转移中的研究做一综述。
1 Rho GTPases 与肿瘤生长Rho GTPases 通过各种信号途径影响肿瘤细胞的恶性转型、肿瘤细胞无限增殖以及肿瘤血管生成,从而与肿瘤生长密切相关。
Rho家族蛋白在肿瘤侵袭转移中作用
Rho家族蛋白在肿瘤侵袭转移中作用【关键词】恶性肿瘤侵袭和转移是恶性肿瘤的重要特征,也是患者死亡的主要原因。
人类对肿瘤转移机制的研究已经有一百多年历史,随着对肿瘤转移基因调控多阶段、多因素、多步骤理论的不断完善,对于这一复杂病理过程有了更深入的认识。
发现并证实与肿瘤转移高度相关的基因成为当前肿瘤转移机制研究的热点,因为这些基因及其产物可能成为肿瘤抗转移治疗新的靶点或观察患者预后的重要指标。
Rho家族蛋白是Ras超家族中最早被克隆出来的蛋白,它们是一组相对分子质量大约为20~25kD的三磷酸鸟苷(guanosine triphosphate,GTP)结合蛋白,具有GTP酶活性,因此,习惯被称为Rho GTP酶,Rho GTP酶在细胞骨架重组调控方面起重要作用〔1〕。
近年来研究发现,Rho GTP 酶在多种恶性肿瘤中高表达,并和肿瘤的发生、侵袭和转移密切相关。
本文主要从肿瘤细胞形态改变,细胞与胞外基质粘附以及细胞骨架重组等几个方面,对Rho GTP酶作用于肿瘤侵袭转移的分子调控机制综述如下。
1 Rho GTP酶到目前为止,Rho GTP酶超家族已发现约20个成员,根据结构和功能不同,大致分为5个亚家族,包括:(1)Rho亚家族,包括RhoA、RhoB和RhoC,在序列上具有高度同源性,并在多种细胞中高表达,主要参与张力纤维形成和粘着斑复合体(focal adhesion complexs,FACs)组装;(2)Rac亚家族:包括Rac1、Rac2、Rac3和RhoG,促进层状伪足和胞膜皱褶形成;(3)Cdc42亚家族,包括Cdc42、TC10、TCL、Wrch1和chp/Wrch2,其中Cdc42促进丝状伪足形成:(4)Rnd亚家族:包括Rnd1、Rnd3/RhoE和Rnd2,在细胞中组成性激活表达并具有不同的组织分布,可拮抗Rho信号通路;(5)Rho BTB亚家族,包括Rho BTB1和Rho BTB2,具体功能尚不清楚。
Rho的生物学功能及其在肿瘤发生中的病理学意义_百替生物
Rho的生物学功能及其在肿瘤发生中的病理学意义罗齐平综述(湖南中医药大学中西医结合学院湖南长沙410007)摘要:Rho家族成员及其各自的已知下游效应分子参与调节肿瘤细胞相关基因的表达及细胞增殖活性,调控细胞骨架组装、细胞迁徙运动等细胞生物力学机制,涉及肿瘤细胞的浸润和转移过程。
在多种实体瘤中,如胃癌、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、直结肠癌等,都可检测到Rho家族成员Racl、RhoA、Cdc42中的一种或多种蛋白质的表达上调与活性升高。
该类蛋白成分为一种新的肿瘤标志物,可以应用于病变良恶性的判断,并有助于评估肿瘤转移能力及患者预后。
关键词: Rho;肿瘤细胞;肿瘤转移;生物力学机制Rho家族蛋白质是Ras超家族成员中小分子量G蛋白构成之一,是一组分子量为20 KD ~ 30 KD的鸟苷酸结合蛋白,具有GTP酶活性。
1985年,Rho作为Ras同源物(Rashomologue)首先被克隆出来,称Ras相关单体GTP酶[1],主要有Rho(包括Rho A、B和C)、Rac(Rac 1、2和3)和cdc42(cdc42Hs,G25K)3个亚家族,在细胞信号传导中具有重要的功能。
一般认为,Ras 家族调控细胞分裂和增殖,而在细胞变形、运动和游走调控中,Rho 家族是起开关作用的最重要的分子[2]。
以往有关Rho家族的研究主要集中在白细胞运动游走方面,近年来研究发现,Rho 家族成员在多种肿瘤组织的表达增加[3],提示其可能成为一种新的肿瘤标志物,可以应用于判断良恶性及判断肿瘤转移能力及估计预后,具有潜在的重要临床价值[4]。
1. Rho的调控因子和效应分子异常活化的RhoA能启动细胞的无限增殖、肿瘤细胞的浸润和转移特征。
最近研究已证实,RhoA在肿瘤发生发展过程中有重要作用,如其参与细胞恶性转化、浸润转移和血管发生[5]等效应有关。
它的这些作用,是通过一系列的调控因子和效应分子来实现的。
1.1 Rho的上游调控因子在细胞内,Rho蛋白家族通过与GTP结合的激活型和与GDP结合的失活型两者之间的转换,执行其分子开关功能。
Rho GTPases研究进展及与肿瘤的关系
摘 要 :a 相似 物 G P酶( h T ae) R s 家族 的一个 主要分支 , Rs T R oG Pss 是 a 超 在细胞 的信号 转导通 路 中起 着非常重要的作 用。R o蛋 白的过度表达与肿瘤 的发生 、 h 发展 密切 相关 , h T ae 参 与 R oG Pss 细胞骨架重构 、 细胞运 动、 因转录调 控、 基 细胞周 期调 控等, 从而在肿瘤的增殖及凋亡 中发挥作用 。 通过对其家族 成员信 号转导机 制的研 究, 为肿 瘤的治疗提供 有效的靶点。 关 键 词 : h T ae ; 瘤 ; 号 转 导 R oG Pss 肿 信
C c2的活化 是 形 成 丝 足 必 须 的 。3种 蛋 白 以不 同 d4
的方式 影 响细胞 骨 架 的组 装 及基 因转 录 』 。
对 维持 内环 境稳 定 起 着重 要 作 用 。越 来 越 多 的研 究 2 R o蛋 白的结构 特点 h 表 明 , 性 肿 瘤 的发 生 、 展 与 细 胞 凋 亡 、 殖 调 节 恶 发 增 确 定 R o 白主要是 看 它是 否 具有 R o 型 的 h蛋 h类 失 控密 切 相 关 。多 步 骤 肿 瘤 发 生 的早 期 , 胞 凋 亡 G Ps , 个 区 是 区 分 R o与 其 他 的小 分 子 G — 细 T ae区 这 h T 异 常将 导致 细 胞 生 长周 期 延 长 , 利 于 变 异 基 因 的 P ss 有 ae 的标 准 , 的特 征是 在 小 G 蛋 白的第 5 B链 和 它 h 7。典 型 的 积 累 , 细胞 逃逸 正 常 的监 控 机 制 , 而 有 助 于肿 瘤 第 4 螺 旋 之 间 的 区域 有 R o插 入 区 3 使 从 的发 生 。p3 B 1 5 、 c. 族 等 在 细 胞 凋 亡 的调 控 中 的 R o蛋 白是 1 0~2 0个 左 右 氨 基 酸 , 且 只 有 G . 2家 h 9 5 并 T 重要 地位 已被 广 泛证 实 。而肿 瘤 的侵 袭 则 主要 依 靠 Ps ae区和 短 的 N 和 C末端 。然 而 , 一些 非 典 型 的 成
细胞迁移与肿瘤转移
细胞迁移与肿瘤转移细胞迁移是一个非常复杂的生物学过程,它可以在许多生理和病理条件下发生,例如组织修复、转移性癌症等。
肿瘤转移是指肿瘤细胞从原发灶转移到其他部位,这是癌症死亡的主要原因之一。
细胞迁移是肿瘤转移的前提和基础,因此深入了解细胞迁移机制对于防止和治疗癌症非常重要。
一、细胞迁移的类型细胞迁移有两种类型:一种是单个细胞的迁移,另一种是群体细胞的集体迁移。
1. 单个细胞的迁移单个细胞的迁移是指单个细胞通过变形来穿过基质障碍物进行迁移。
这种迁移模式主要发生在癌症中,称为浸润性细胞迁移。
这个过程包括以下几个阶段:锚附(Attachment):癌细胞吸附于基质中,接触面积增加,使细胞与基质之间的吸附力增加。
扩张(Spread):细胞形态发生改变,侵入基质,并通过基质障碍物。
迁移(Migration):细胞缩短、变形并向前推进,同时与特定的生物基质蛋白发生相互作用,使细胞前端受到吸引和后端得到牵制。
稳定(Stabilization):细胞停止迁移,并重新缩短成原来的形态。
2. 集体细胞的迁移集体细胞的迁移是指大量细胞在一起进行表观细胞间迁移的过程,而不是单个细胞。
这种类型有三种、螺旋运动、团团转、筛网样迁移。
二、影响细胞迁移的信号分子许多信号分子被证明能够刺激或抑制细胞迁移。
例如,丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、 Rho 关键酶和转录因子纤维素转录因子(FAK)。
MAPK 信号通路在许多癌症中是极为重要的,能够促进细胞生长、增殖和迁移。
Rho family GTPases 在肿瘤生长和迁移中也扮演了重要的角色,能够调节细胞质骨架和细胞粘附基质的交互作用。
FAK 在癌症中也发挥了重要的作用,能够促进细胞迁移和侵袭。
三、肿瘤转移的过程肿瘤转移是癌症的主要致病因素之一。
学者们通过多种实验验证和临床病例也证明了这一点。
其过程包括以下几个阶段:1. 分化癌细胞在细胞膜、内质网和高尔基体的协同作用下为分裂和迁移做准备,细胞内信号分子开始活化。
Wnt信号转导通路和肿瘤防治
Wnt信号转导通路和肿瘤防治Wnt信号转导通路和肿瘤防治【摘要】Wnt信号转导途径可以分为决定细胞命运的经典途径和控制细胞运动及组织极性的非经典途径。
经典WNT信号转导通路是Wnt蛋白通过与Frizzled (FZD)家族特异受体和LRP5/LRP6辅助受体结合,触发细胞内的信号转导,使β-连环蛋白(β-catenin)聚集的级联反应过程。
非经典的Wnt信号被转导是通过Frizzled家族受体和ROR2/RYK联合受体结合到Dishevelled依赖(Rho family GTPases 和c-jun NH2-terminal kinase)或Ca2+依赖的信号级联反应。
Wnt 通路及其有关的其他通路在胚胎发育和肿瘤发生中起重要作用。
在许多种人类癌病中,Wnt通路的负性调节基因突变失活。
经优化选择分离出的择靶向作用于WNT信号途径的小分子复合物和人类单克隆抗体可以用于癌症的治疗。
1 Wnt信号通路1.1 概述人类WNT基因家族由19个成员组成,编码具有22或24个半胱氨酸残基的保守糖蛋白[1]。
Wnt信号转导途径可以分为决定细胞命运的经典途径和控制细胞运动及组织极性的非经典途径。
1.2 经典WNT信号转导通路经典WNT信号转导通路是Wnt蛋白通过与Frizzled (FZD)家族特异受体和LRP5/LRP6辅助受体结合,触发细胞内的信号转导,使β-连环蛋白(β-catenin)聚集的级联反应过程[2-3]。
在经典WNT信号转导缺乏时,β-catenin与Axin-APC-GSK-3β等形成降解复合物, 结合后的β-catenin发生磷酸化, 进而与泛素化蛋白结合被泛素化降解[4]。
在经典Wnt信号存在时,β-catenin将不再被CK1α和GSK3β磷酸化,而是在胞浆中聚积并进入细胞核[5-6]。
核内的β-catenin与T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)等转录因子和Legless蛋白(BCL9 和BCL9L)及PYGO[7-8]结合形成复合物。
肿瘤细胞迁移中的信号通路
微丝骨架滚动式循环的调节因子-ADF/cofilin
解聚因子〔actin disassembly factor, ADF,即切丝蛋白〔cofilin,活化的ADF可 以加速微丝负端的单体解离.
Slingshot磷酸酶 P
ADF
P LIM蛋白激酶
Rac
限速步骤
微丝负端单体解离
促进微丝骨架滚动循环
Profilin
PP ADP
G-actin
PPP ATP
G-actin
微丝骨架滚动式循环的调节因子-CP/Gelsolin、DNase I等
终止微丝正端持续伸长从而抑制微丝的长度, 保证有效地产生推动细胞膜延展所需要的力 〔与长微丝相比,短的微丝更刚硬.
加帽蛋白〔capping protein, CP
及时封闭无效微丝的生长正端,使游离的ATP肌动蛋白供应有限的正端生长,从而保证运动 方向的微丝有效而快速地生长.
FERM同源结构域,可以同其他 蛋白酪氨酸激酶以及细胞骨架 相关蛋白相互作用.
细胞迁移中调控微丝骨架滚动式循环的信号转导通路-FAK
整合素
PTEN
第lO号染色体缺失性磷酸酶张力蛋白同源性基 因<phosphatase and tensin homology deleted
on chromosome Ten,PTEN>.
微丝骨架滚动式循环的调节因子-Arp2/3 complex
A成r小p核G2蛋,/制3白等复造合F-物ac:ti存n 的在分于支细?点胞?.膜?的波动边缘,由于它与actin 在结构上的同源性,能促使actin Arp2/3 复合物的上游活化因子是Wiskott-Aldrich Syndrome Proteins <WASP>家族成员, 小G蛋白、PWAIPSP2、Cdc42可以结合到WASP上,解除其自身抑制而将其活化.
细胞迁移调控因子Rho与肿瘤转移
细胞迁移参 与组织 形成、 胚胎 发育、 炎症 反应、 伤 口愈合、 动脉粥样 硬化等多 种生理、 病理过程, 且贯 穿 于肿瘤转移的全 过程。细胞 迁移需 要胞外、 胞 内信 号 分子调控细 胞骨 架动 力装 置所 给予 的 驱动 力与 肌 动 蛋白细胞骨 架介 导的 粘附 所提 供的 锚 定力 之间 的 协 调运作。小分子 Rho 蛋 白是改变 细胞 骨架组 装, 调 控 细胞迁移进而参与肿瘤转移的关键因子。 1 小分子 G 蛋白 Rho 家族 在人类已发现 20 余种 Rho 家族成员, 分子量约 20 ~ 25 kD 。各成员之间有 50% 55% 的同 源性。多数 成 员可调控肌 动蛋白的组装 而被认为与 细胞迁移相 关, 其中 RhoA/ B, Rac1/ 2, Cdc42 在细胞迁移中的作用研 究 最为广泛。 Rho 蛋白为 GTP 酶, 能结合并水解鸟苷酸, 使其 在 活性型( GTP 结合) 与失活型( GDP 结合) 之间循环。 此 种循环由不同蛋白质调 控。鸟苷酸 交换因 子 GEFs 促 进 GDP 与 GTP 的交 换; GTP 酶 活 化蛋 白 GAPs 增 加 内 源性 GTP 水解率; 鸟苷酸分 离抑制 因子 GDI 阻 止 GDP 交换 为 GTP 。当 Rho 与 GTP 结合时, 能作用 于下游 效 应分子或靶蛋白, 从而诱发细胞反应。 2 Rho 蛋白与细胞迁移分子机制进展 细胞 迁 移为 细 胞 头 部伪 足 的 延伸、 新的粘附建 立、 细胞体尾部收缩的时空上交替过程。 2. 1 细胞头部伪足延伸 细 胞头部 扇形的 扁平 伪 足与纤细丝状 伪足的延伸 是细胞迁移 的起始步骤, 能 产生细 胞 前 进的 动 力。此 过 程 涉及 Arp2/ 3 复 合 体、 capping( 带帽 ) 蛋 白、 cofilin 调控 的 actin ( 肌 动 蛋白 ) 聚
KAI-1_CD82与肿瘤转移的研究进展
可以单独和EWl2/PGRL形成一个不依赖CID、CD81的复合
物形式。在对前列腺癌细胞的研究中发现,EW 12/PGRL过
表达可以抑制细胞的迁移,并且可以增强KAI·1/CD82抑制
细胞运动的活性。(4)Kitenin。Kitenin也是跨膜蛋白质,但 不属于TM4SF家族成员。与KAI-1/CD82相反,Kitenin促进
tetraspanin网的能力下降¨81。(2)糖基化。KAI一1/CD82蛋 白具有大的细胞外N糖基化位点,广泛的糖基化对KAI-1/
CD82在上皮细胞膜的定位以及KAI一1/CD82和整合素的联 合都很重要,提示KAI一1/CD82定位于细胞膜是KAI·1/CD82 抑制肿瘤转移的先决条件。 2.4 KAI一1/CD82诱发细胞调亡与其他TM4SF成员一样, KAI一1/CD82通过许多种细胞株的过表达诱导细胞凋亡。 KAI·1/CD82诱导的细胞凋亡是否与它抑制肿瘤转移的机制 有关尚待进一步研究。尽管KAI一1/CD82诱导的细胞凋亡与 前列腺癌、皮肤癌生长无关,但是可以缩小动物模型中乳腺 癌的体积。因此,至少在有些肿瘤中KAI一1/CD82诱导的细 胞凋亡与肿瘤转移抑制有关。 3 KAI-1/CD82基因与肿瘤的可能关系 3.1 KAI-1基因与甲状腺癌Chen等¨引采用RT-RCR和免 疫组织化学技术对12例良性和75例原发性甲状腺癌组织 中KAI—l的表达情况,结果发现癌组织中KAI.1 mRNA和蛋 白表达水平明显低于良性肿瘤(P<0.001)。Ito等闭。应用 免疫组织化学检测,发现KAI-l在病理类型不同的甲状腺癌 中表达差异明显,其在64%的甲状腺乳头状癌中的表达增 多,显著高于滤泡性癌20%(P<0.001),在未分化癌中仅有 4.2%的病例表达KAI一1基因,显著低于乳头状癌(P< 0.001)。在对甲状腺乳头状癌的进一步研究中发现,KAI—l mRNA和蛋白在甲状腺乳头状癌中的表达显著高于正常甲 状腺组织(P<0.001)、结节性甲状腺肿(P=0.003)、滤泡性 腺瘤(P<0.001)。免疫组织化学结果显示,KAI一1蛋白在滤 泡性腺瘤中的表现为介于正常组织与甲状腺乳头状癌之间 的过渡性改变,表明KAI一1在甲状腺乳头状癌中出现上调表 达,这种上调表达可能是甲状腺癌进展的早期事件。但当肿 瘤进展的晚期(肿瘤直径>3 cm,出现淋巴结转移等),KAI—l 基因的表达出现明显降低,从反面也说明了KAI一1基因具有 肿瘤转移抑制作用。KAI一1基因在甲状腺癌进展及其病理类 型中表达的改变,有望成为对甲状腺癌转移预测、判断预后 的一个有效指标,但是仍需进一步探讨。 3.2 KAI一1基因与子宫内膜癌Ku等旧¨研究了143例子 宫内膜肿瘤KAI-1/CD82蛋白表达,并研究了35例mRNA水 平。KAI.1在子宫内膜增生组织中高表达(94.44%)。从早 期原发性子宫内膜癌到发生转移的子宫内膜癌KAI.1蛋白 下降明显至不表达,肿瘤分级越差,KAI—l蛋白越低。虽然 KAI-1蛋白对病情的预后不如病理分级,但在浸润性子宫内 膜癌中可作为检测指标,显示肿瘤的预后。最近,有学者应 用免疫组织化学sP法检测子宫内膜癌组织中KAI·1蛋白的 表达情况,结果表明,子宫内膜腺癌中KAI一1蛋白的阳性率 明显低于正常内膜组织和内膜不典型增生组织,KAI—l蛋白 的表达随子宫内膜腺癌恶性程度、肌层浸润深度及手术一病 理分期的增高而下降,而且有淋巴结转移的组织中KAI-1蛋 白的阳性率明显低于无转移组织。KAI-1基因在子宫内膜癌 的进展中表达下降,有望成为子宫内膜癌恶性程度评估、转 移预测、判断预后的有效指标,但需要进一步探讨。 3.3 KAI.1基因与胰腺癌20世纪90年代中期,Guo等旧1 运用原位杂交技术,观察到大多数胰腺癌组织中有升高的 KAI-1 mRNA稳定状态,而在包绕癌块较少的正常胰腺的腺 泡和导管中没有或很少有KAI·l mRNA表达,表明癌细胞是 主要的KAI-1 mRNA表达部位,而在正常胰腺其不被或很少
细胞极化和迁移的分子机制和生物学特性研究
细胞极化和迁移的分子机制和生物学特性研究随着生物技术的不断发展,越来越多的分子机制被破解。
在细胞领域,细胞极化和迁移的分子机制和生物学特性研究是近年来备受关注的热点问题。
细胞的极化和迁移涉及许多信号通路和受体分子,其中常见的包括Rho GTPases信号通路、PI3K信号通路和FAK信号通路等。
本文将对细胞极化和迁移的分子机制进行探讨,并探讨它们的生物学特性。
一、细胞极化的分子机制细胞极化是细胞功能和形态建立的重要过程,通过细胞内(例如Rho GTPases信号通路)和细胞外(例如细胞外基质)多个通路调控。
Rho GTPases信号通路是控制细胞极化的重要信号通路之一,包括Rho、Rac和Cdc42等成员。
其中,Rac在细胞前缘的稳定性方面影响最大,而Cdc42在前缘形成和稳定性方面发挥作用。
这些Rho GTPases通过调节细胞膜肽酰氨酸磷酸化等过程,最终促进细胞前缘的形成,同时抑制后缘的形成。
另外,作为细胞内膜和胞质蛋白质转运的热门领域,内质网(ER,Endoplasmic Reticulum)的调节也对细胞极化有重要作用。
ER美滋滋的蛋白质合成和空间重新分配能够影响细胞的膜结构稳定性,从而影响细胞极化。
二、细胞迁移的分子机制细胞迁移是细胞免疫、胚胎发育和组织修复的重要过程。
与细胞极化不同,细胞迁移过程中的分子机制更加多样。
在细胞外,细胞-细胞或细胞-基质的相互作用能够激活PI3K信号通路、FAK信号通路等。
PI3K信号通路能够产生PI3P(磷脂酰肌醇-3,4,5三磷酸)或PI(3,4)P2(磷脂酰肌醇-3,4二磷酸),进而通过PDK1-Akt-mTOR最终促进细胞迁移。
FAK信号通路作为知名的细胞信号通路,能够在基质环境调节中磷酸化并活化Fak1并激活多种信号通路,同时也对细胞周期进行影响。
在细胞内, microRNA也对细胞迁移有重要作用。
microRNA能够在细胞中调控基因表达,进而控制细胞的各个生理过程。
Rho-GTPases基因对烟曲霉和构巢曲霉细胞壁、菌丝形态、应激反应及毒力的影响
㊃综述㊃R h o-G T P a s e s基因对烟曲霉和构巢曲霉细胞壁㊁菌丝形态㊁应激反应及毒力的影响苗贵芝马彦程和(山西医科大学第二医院皮肤性病科,太原030000)ʌ摘要ɔ曲霉是广泛存在于自然界中的条件致病真菌,可导致侵袭性曲霉病(i n v a s i v e a s p e r g i l l o s i s,I A),常见的致病菌有烟曲霉㊁构巢曲霉㊁黄曲霉㊁黑曲霉等㊂近些年来I A的发生率呈上升趋势,同时全球高达20%的曲霉分离株对常用的抗真菌药物表现出耐药性㊂R h o-G T P a s e s家族基因以r h o1㊁c d c42和r a c1的研究最为广泛,它作为 分子开关 调节真菌形态发生与侵袭力㊂该文主要综述了r h o1㊁c d c42和r a c1对烟曲霉和构巢曲霉细胞壁合成㊁菌丝形态建立㊁应激反应及毒力的影响,有助于厘清曲霉极性生长和致病性方面的分子机制,为抗真菌药物的研发提供新思路㊂ʌ关键词ɔr h o1;c d c42;r a c1;烟曲霉;构巢曲霉;菌丝形态;毒力ʌ中图分类号ɔ R379.6ʌ文献标志码ɔ A ʌ文章编号ɔ1673-3827(2023)18-0565-051729年意大利植物学家M i c h e l i[1]发现曲霉(A s p e r g i l l u s)并命名,它属于典型的丝状真菌,由菌丝和孢子构成,是人类条件致病真菌,常见的有烟曲霉㊁黄曲霉㊁构巢曲霉㊁黑曲霉等,其中烟曲霉的感染最常见[2]㊂曲霉的特点是极性生长,其孢子萌出胚芽,尖端继续生长延伸形成菌丝,菌丝侵入组织并通过血流传播到远处,导致I A或变态反应性疾病[3],所以正确的菌丝形态建立与侵袭能力密切相关㊂真菌极性生长形成菌丝过程中涉及大量基因和多种信号转导机制㊂R h o-G T P a s e s(R h o-G T P酶)家族基因受鸟嘌呤核苷酸交换因子(g u a-n i n e n u c l e o t i d e e x c h a n g e f a c t o r,G E F)和G T P酶活化蛋白(g t p a s e a c t i v a t i n g p r o t e i n,G A P)调节,在活性G T P结合构象和非活性G D P结合构象之间循环转换,具有G T P酶活性[4]㊂R h o-G T P a s e s基因在所有真核生物中高度保守,由r h o㊁r a c和c d c42基因组成[5],它作为 分子开关 调节真菌形态和毒力,涉及细胞极性的建立㊁囊泡运输㊁形态发生㊁胞质分裂㊁转录调控等[6],是真核生物生长和分基金项目:山西省高等学校科学研究优秀成果培育项目(2019K J025);山西省基础研究计划自然科学研究面上项目(202103021224416)作者简介:苗贵芝,女(汉族),硕士研究生在读.E-m a i l:m i a o g u-i z h i0364@163.c o m通信作者:马彦,E-m a i l:m a y a n197522@163.c o m化的重要调节因子,也是探索真菌发病机制的研究热点㊂本文探讨了烟曲霉(A s p e r g i l l u s f u m i g a-t u s)和构巢曲霉(A s p e r g i l l u s n i d u l a n s)两种曲霉中R h o-G T P a s e s基因的功能(见表1),这两种真菌的基因组均编码6个R h o G T P酶:R h o1-R h o4, R a c1(R a c A)和C d c42[7],重点阐述了r h o1 (r h o A)㊁r a c1(r a c A)和c d c42(m o d A)基因在曲霉生长发育形态㊁应激反应和致病性中的作用㊂1r h o与细胞壁完整性㊁菌丝形态㊁应激反应和致病性相关1.1细胞壁完整性真菌细胞壁对维持细胞的完整性和毒力十分重要,是抗真菌药物的选择靶点之一,如棘白菌素类抗真菌药物特异性抑制细胞壁的骨架成分β-1, 3-葡聚糖合成㊂在正常情况下,r h o1与f k s1基因(烟曲霉β-1,3-葡聚糖合酶的编码基因)相互作用共同调节β-1,3-葡聚糖的合成[8-9],并与r h o3一起定位于菌丝顶端,控制细胞壁完整性信号通路(c e l l w a l l i n t e g r i t y p a t h w a y,C W I P)和细胞骨架[10],以应对机械应力㊁温度㊁渗透压㊁p H值和营养缺乏等环境变化的影响㊂在37ħ条件下,无法获得烟曲霉r h o1完全敲除株,r h o1条件性缺失,即将外源性多西环素控制元件导入敲除了k u80基因的标准株C E A17,使其在多西环素浓度较低时r h o1基因㊃565㊃中国真菌学杂志2023年12月第18卷第6期 C h i n J M y c o l,D e c e m b e r2023,V o l18,N o.6表1 R h o -G T P a s e s 家族基因在烟曲霉及构巢曲霉中的功能T a b .1 F u n c t i o n o f R h o -G T P a s e s f a m i l y g e n e s i n A .f u m i ga t u s a n d A .n i d u l a n s R h o -G T P a s c s 基因烟曲霉构巢曲霉参考文献r h o 1调节细胞壁合成,参与细胞壁完整性㊁极性生长㊁应激反应和分生孢子内化到肺上皮细胞参与极性生长㊁菌丝分支和细胞壁合成[15,9,11,13,16]r h o 2维持细胞壁完整性,参与应激反应-[7]r h o 3与r h o 1一起定位于菌丝顶端,参与细胞壁完整性和细胞骨架合成-[10]r h o 4隔膜形成必不可少;参与细胞壁完整性和应激反应隔膜形成必不可少[7,17]r a c 1介导活性氧产生,调控菌丝形态;不影响毒力介导活性氧产生,调控菌丝形态[21,23]c d c 42通过L I MK 1-C o f l i n 信号通路参与细胞骨架重排,促进分生孢子内化到肺上皮细胞定位于菌丝尖端,极性建立的关键因子[27-28,30]注:表示该功能未知㊂表达明显下降,可影响C W I P ,引起细胞裂解和死亡,证明r h o 1是真菌生存所必需基因[7,11]㊂研究报道烟曲霉R o m 2(一种R h o 1的G E F )与R h o 1蛋白共定位于菌丝尖端,其含有一个功能未知的C 端柠檬酸同源(C N H )结构域,该结构域对于r h o 1调控β-1,3-葡聚糖的产生至关重要㊂C N H 突变体β-1,3-葡聚糖降低,细胞壁中层的厚度减少,这可能是由于突变体无法在膜中共定位去激活足够的R h o 1,从而导致β-1,3-葡聚糖合成酶复合物(b e t a -1,3-g l u c a n s y n t h a s e c o m pl e x ,G S )活性降低[12]㊂Z h a n g 等[9]在实验中发现Af r h o 1表达下调,其细胞壁成分β-1,3-葡聚糖和葡萄糖胺减少,此外A n r h o 1突变体细胞壁成分半乳糖㊁甘露糖也减少[5]㊂R h o 1通过蛋白激酶C 1(P K C 1)途径激活下游的丝裂原活化蛋白激酶(MA P K )级联反应,最后通过转录因子如S w i 4/6和R l m 1等触发基因的转录,调节细胞壁的生物合成[13]㊂D i c h t l 等[7]报道r h o 2和r h o 4对维持烟曲霉细胞壁完整性也至关重要,但关于这两个基因在烟曲霉及构巢曲霉当中的研究还较少㊂1.2 菌丝形态菌丝尖端的延长是大量囊泡不断向尖端运输细胞膜和细胞壁实现的,囊泡运输蛋白质㊁脂质等物质需要细胞骨架元件肌动蛋白[14],活性R h o -G T P 酶刺激多种效应分子,如p 21激活激酶(P A K )㊁MA P K ㊁双胍和胞外复合物亚基,调节肌动蛋白细胞骨架的重排㊁靶向囊泡运输和胞外作用[15]㊂韩改革等[16]在28ħ条件下获得A f r h o 1缺失株,发现菌丝末端形成孢子头处仍持续生长,极性丧失,出现多分枝,菌丝顶端变薄,复合体消失,干重降低,推测与蛋白质减少有关㊂野生型构巢曲霉的一般形态特征是菌丝被隔膜分隔,并在基部到顶端的过程中出现侧支㊂G u e s t 等[5]观察到A n r h o 1缺失菌株发芽缓慢,芽管生成异常,菌丝分枝延迟㊁不规则,表明r h o 1参与构巢曲霉芽管及侧支形成㊂R h o 4是肌动蛋白环(a c t i n r i n g,C A R )在分离过程中重新组装的关键调节因子,构巢曲霉B u d 3是R h o 4的一种G E F ,B u d 3-R h o 4定位在隔膜,作用于分离起始网络的下游,介导双胍S e p A 募集到C A R 组装的位置调节菌丝隔膜的生成[17],这与R h o 4在烟曲霉中参与菌丝隔膜形成的观点一致[7]㊂综上所述,R h o 1㊁R h o 4参与烟曲霉和构巢曲霉细胞极性生长,调控芽管生成㊁菌丝分枝形成㊂法尼醇通过直接或间接作用于R h o 1㊁R h o 3扰乱烟曲霉的细胞壁结构及其菌丝极性生长[10],说明R h o 3和R h o 1有相似功能,但R h o 2在两种曲霉中的功能目前了解比较少㊂1.3 应激反应和毒力烟曲霉孢子内化侵入肺上皮细胞,在体内生成菌丝,产生多种毒素和蛋白酶,引起炎症因子㊁细胞因子释放,激发免疫应答,是引起I A 的关键步骤[29]㊂真菌毒力与细胞壁成分㊁代谢产物㊁过敏原㊁外界环境等相关,其中抵抗外界应激和免疫逃逸是影响毒力的主要因素[18]㊂理论上讲,r h o 1缺失导致细胞壁骨架成分β-1,3-葡聚糖合成减少,细胞壁抵抗外界应激的反应减弱,侵袭力可能降低㊂实验发现A f r h o 1缺失株孢子侵入细胞的量减少,对细胞壁干扰剂钙荧光白和刚果红的敏感性下降,生长受到抑制,对渗透压和碱性环境的耐受无影响,对抗氧化应激压力的能力明显增强,证明r h o 1㊃665㊃ 中国真菌学杂志2023年12月第18卷第6期 C h i n J M yc o l ,D e c e m b e r 2023,V o l 18,N o .6参与烟曲霉内化侵染细胞的过程和应激反应[9,16]㊂Z h a n g等[9]检测到A f r h o1缺失菌株感染动物模型的死亡率明显降低,参与氧化和p H应激的转录因子C a t A㊁D p r A㊁D p r B和P a c C表达均下降,此外, P a c C还控制宿主感染期间烟曲霉进入上皮和组织侵袭的能力,表明r h o1参与烟曲霉的发病机制㊂2r a c1介导活性氧(R O S)产生,调控菌丝形态和毒力2.1菌丝形态丝状真菌同时具有R a c1和C d c42同源物,它们在真菌的极性生长和萌发中具有保守的功能,其中R a c1在孢子萌发㊁菌落正常扩张㊁细胞极性㊁菌丝尖端生长和致病性中起重要作用[19]㊂细胞膜上N A D P H氧化酶(N A D P H o x i d a s e,N o x)产生的活性氧(r e a c t i v e o x y g e n s p e c i e s,R O S)可调节顶端生长和菌丝分枝起始的模式,是真核细胞中必不可少的信号分子㊂R a c1是真菌N o x的激活剂[20],囊泡内R O S积累和瓶梗最终发育必需R a c1,在缺乏R a c1的情况下R O S的产生是异常的㊂A f r a c1缺失株囊泡中R O S缺乏,瓶梗表现出分枝,没有顶端优势,出现多个极性轴,菌丝和菌落形态严重畸形,分生孢子减少,发育异常,表明r a c1是维持烟曲霉菌丝极性生长所必需[21-22]㊂在构巢曲霉中,S e m i-g h i n i等[23]也通过实验证明菌丝尖端产生的R O S 在加强顶端优势中起着关键作用,R a c1和C d c42都通过不同机制参与N o x的调控,A n r a c1缺失株不能产生可检测的R O S,表明R a c1可能在N o x的激活中发挥重要作用,介导R O S的产生,调控菌丝形态㊂2.2毒力尽管A f r a c1缺失株在体外生长存在缺陷,但在体内实验发现它能够在烟曲霉感染的昆虫和动物模型中导致与野生型相当水平的死亡率,其侵袭能力甚至增强,R a c1功能的缺失并不影响烟曲霉毒力,这可能是由于C d c42以及其他未知的氧化酶类补偿了R a c介导的R O S生成[21]㊂在黄曲霉中, r a c缺失时,分生孢子形成相关的关键基因a b a A 和b r l A表达量显著降低,产孢减少,菌核消失,繁殖缺陷,对细胞壁破坏剂和渗透压应激反应敏感性增加,毒素合成降低,种子侵染能力下降[24]㊂r a c1对不同曲霉毒力的影响有差异,真菌-宿主的相互作用复杂,r a c1是否参与致病性及具体机制还需进一步研究,对构巢曲霉毒力的影响目前鲜有相关文献报道㊂3c d c42调控菌丝极性及毒力3.1菌丝形态c d c42是极性建立的关键调节因子,是极性生长所必需,它作为一个分子开关,一旦被激活,可以潜在地与十多种不同的靶蛋白相互作用,以正反馈循环的方式调节肌动蛋白㊁微管细胞骨架的极化和定向囊泡运输,将细胞壁和质膜成分运送到出芽点,从而控制细胞极性㊁细胞形状和细胞周期进程[25],协调细胞生长和分化的多种活动㊂烟曲霉和构巢曲霉c d c42同源基因均称为m o d A,类似于酵母菌中的细胞分裂控制蛋白42,促进细胞质分裂过程中不同事件的发生[26],调节真菌的极性生长和细胞完整性㊂在构巢曲霉已证实它是孢子萌发至菌丝极性建立的关键调节因子㊂S i等[27]研究了构巢曲霉C d c24(C d c42的一种G E F)和R g a1(C d c42的一种G A P)同源物的功能特征,发现C d c24定位于菌丝尖端,是建立菌丝极性必需,A n r g a1突变体中几丁质沉积在菌丝的基部,而野生型主要沉积于菌丝尖端,表明R g a1与C d c42相互作用使细胞壁在菌丝尖端沉积,调节无性发育㊂V i r a g等[28]观察发现A n c d c42定位于菌丝尖端,与侧支形成密切相关, A n c d c42突变株只有4%的菌丝产生分枝,c d c42和r a c1具有使菌丝生长主轴建立的重叠功能,都能够激活极性生长部位细胞骨架组织的下游效应通路,但c d c42在菌丝形态发生中起主要作用, r a c1并不是必需的㊂3.2毒力在烟曲霉中,O d a等[29]双色杂交分析发现c d c42和c d c24两个基因在休眠被打破后立即上升,然后在早期时间点下降,但是在各向同性到极性转换期间相对稳定表达㊂烟曲霉产生的胶霉毒素能够诱导丝切蛋白(C o f i l i n)磷酸化,并调节肺上皮细胞中肌动蛋白细胞骨架的动态变化,免疫荧光结果显示C d c42抑制剂和R h o1抑制剂都明显阻碍了胶质毒素诱导的C o f i l i n及L I M激酶1 (L I MK1)的磷酸化,从而表明C d c42和R h o1都通过L I MK1-C o f i l i n信号通路参与胶质毒素诱导的肌动蛋白细胞骨架重排,促进烟曲霉内化到肺上皮细胞中维持其侵袭力[30],说明c d c42可影响烟曲㊃765㊃中国真菌学杂志2023年12月第18卷第6期 C h i n J M y c o l,D e c e m b e r2023,V o l18,N o.6霉致病力㊂c d c42在菌丝极性生长㊁侧支形成和发病机制等多种细胞活动中起重要作用,但协调多种功能的具体信号转导通路以及在曲霉中的功能研究将成为未来的挑战之一㊂4总结与展望I A的发生率在过去的13年中增加了4倍[31],然而全球高达20%的曲霉分离株对常用的抗真菌药物表现出耐药性[32],因此迫切需要研发安全高效的抗真菌药物㊂R h o-G T P a s e s基因在烟曲霉和构巢曲霉中具有很大的功能同源性,涉及细胞壁的生物合成㊁菌丝形态㊁隔膜形成等,目前在烟曲霉中的研究较多,而c d c42在构巢曲霉中是菌丝极性建立的关键因子,这在烟曲霉中还未得到验证㊂因此探讨R h o-G T P a s e s基因在这两种曲霉的功能将互为补充和启发,有助于更全面认识该家族基因在曲霉属中的作用,更有利于了解曲霉形态学与毒力之间的关系,为降低致病性㊁减少耐药和研发新药提供新见解㊂如棘白菌素耐药性是真菌感染治疗中一个日渐严重的问题,在两种曲霉中均证实r h o4是隔膜形成必不可少的基因,S p e n c e等[33]在构巢曲霉的研究发现隔膜在使米卡芬净产生耐药性方面发挥重要作用,这与D i c h t l等[8]得出的结论一致,即在棘白菌素存在的情况下,隔膜是曲霉存活和生长的先决条件,因此抑制隔膜形成可能是减轻耐药和提高棘白菌素治疗效果的一种手段,那么掌握r h o4参与隔膜形成的信号转导机制,将使耐药性下降成为可能㊂未来也可从R h o-G T P a s e s基因上游调控因子G E F或G A P着手,探索下游效应物,更深入了解曲霉的生长发育和致病机制,开发阻断r h o㊁c d c42和r a c基因相关通路靶点的新型抗真菌药物,减少曲霉感染患者的死亡率㊂参考文献[1]M I C H E L I P A.N o v a p l a n t a r u m g e n e r a j u x t a t o u r n e f o r t i im e t h o d u m d i s p o s i t a[M].1r d e d.I t a l y:T y p i s B e r n a r d i P a-p e r i n i i,1729:212.[2]T I S C H L E R B Y,H O H L T M.M e n a c i n g m o l d:r e c e n t a d-v a n c e s i n A s p e r g i l l u s p a t h o g e n e s i s a n d h o s t d e f e n s e[J].JM o l B i o l,2019,431(21):4229-4246.[3]L A T GÉJ P,C H AM I L O S G.A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s a n da s p e r g i l l o s i s i n2019[J].C l i n M i c r ob i o l R e v,2019,33(1):e00140-18.[4]MO S A D D E G H Z A D E H N,A HMA D I A N M R.T h e R H Of a m i l y G T P a s e s:m e c h a n i s m s o f r eg u l a t i o n a n d s i g n a l i n g[J].C e l l s,2021,10(7):1831.[5]G 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小窝相关蛋白在乳腺癌中作用的研究进展
小窝相关蛋白在乳腺癌中作用的研究进展汪百川1,余岳2,李颖曦3,葛洁2,田垚4△摘要:小窝及其相关蛋白与乳腺癌的发生发展密切相关。
小窝外壳蛋白包括Cav-1、Cav-2及Cav-3,其中Cav-1最受关注,其作为抑癌及促癌因子影响乳腺癌细胞的增殖、凋亡、迁移、侵袭以及转移。
Cav-2也具有抑癌及促癌双重作用,其既可与Cav-1结合共表达,也可独自发挥调控作用。
Cav-3在乳腺癌中研究较少,其表达缺失可形成抗肿瘤微环境。
小窝接头蛋白(Cavins )包括Cavin-1、Cavin-2、Cavin-3及Cavin-4。
Cavin-1可抑制Cav-1诱导的细胞膜小管形成,其在乳腺癌中发挥的具体作用仍存争议。
Cavin-2作为乳腺癌抑制因子,可通过阻断转化生长因子(TGF )-β信号通路,抑制乳腺癌进展。
Cavin-3在乳腺癌中发挥抑癌功能,而其具体作用机制尚不清楚。
Cavin-4与乳腺癌间关系尚不明确。
关键词:乳腺肿瘤;膜蛋白质类;细胞质膜微囊蛋白;肿瘤转移;Cavins 中图分类号:R737.9文献标志码:ADOI :10.11958/20203317Research progress of caveolae-related proteins in human breast cancerWANG Bai-chuan 1,YU Yue 2,LI Ying-xi 3,GE Jie 2,TIAN Yao 4△1Anhui Chest Hospital,Anhui Medical University Clinical College of Chest,Hefei 230022,China;2Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital,National Clinical Research Center for Cancer;Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin;Key Laboratory of Breast Cancer Prevention and Therapy,Ministry of Education,Tianjin Medical University;3Department of Pathogen Biology,School of Basic Medical Sciences,Tianjin Medical University;4Department ofGeneral Surgery,Tianjin Medical University General Hospital△Corresponding Author and Revisor E-mail:***************.cnAbstract:Caveolae and its related proteins are closely related to the occurrence and development of breast cancer.Caveolins include Cav-1,Cav-2and Cav-3,among which Cav-1is the most concerned.According to different molecular types and stages of breast cancer,Cav-1play a dual role as tumor suppressor and tumor promoter and affect cellproliferation,apoptosis,migration,invasion and metastasis of tumor.Cav-2can also inhibit and promote cancer.Cav-2can not only cooperate with Cav-1,but also play a regulatory role independently.At present,Cav-3is less studied in breast cancer.Alblation of Cav-3can form an anti-tumor microenvironment.Cavins include Cavin-1,Cavin-2,Cavin-3and Cavin-4.Cavin-1can inhibit membrane tubule formation induced by Cav-1,and its specific role in breast cancer remains controversial.As a breast cancer suppressor,Cavin-2can inhibit the progression of breast cancer by blocking TGF -βsignaling pathway.Cavin-3plays an anti-tumor role in breast cancer,but its specific mechanism is still unclear.Therelationship between Cavin-4and breast cancer is still not clear.Key words:breast neoplasms;membrane proteins;Caveolins;neoplasm metastasis;Cavins作者单位:1安徽省胸科医院,安徽医科大学临床学院(邮编230022);2天津医科大学肿瘤医院,国家肿瘤临床医学研究中心;天津市“肿瘤防治”重点实验室;乳腺癌防治教育部重点实验室;3天津医科大学基础医学院病原生物学系;4天津医科大学总医院普通外科作者介绍:汪百川(1990),男,硕士,主要从事肿瘤相关研究。
Rho-GTPases参与肾小球足细胞骨架调节的研究进展
㊃综述㊃通信作者:刘茂东,E m a i l :l m d gx h @126.c o m R h o -G T P a s e s 参与肾小球足细胞骨架调节的研究进展赵建月,王江丽,刘茂东,李 英(河北医科大学第三医院肾内科,河北石家庄050000) 摘 要:肾小球足细胞是肾脏固有细胞之一,在多种肾小球疾病的发生和发展过程中起着关键作用,其结构和功能的维持主要依赖于以肌动蛋白为主的细胞骨架及其调节系统㊂R h o -G T P a s e s 在肌动蛋白细胞骨架调节中发挥着核心作用㊂R h o A ㊁R a s 相关C 3肉毒素底物1(R a c 1)和细胞分裂周期蛋白42(C d c 42)是R h o -G T P a s e s 的重要成员㊂本文就近年来R h o A ㊁R a c 1和C d c 42在肾小球足细胞骨架调节方面的研究进展作一综述㊂关键词:肾小球;足细胞;ρG T P 结合蛋白质类中图分类号:R 322.61 文献标识码:A 文章编号:1004-583X (2016)06-0693-04d o i :10.3969/j.i s s n .1004-583X.2016.06.027 R h o -G T P a s e s 主要参与肌动蛋白细胞骨架的形成,细胞形态的改变和迁移㊂其对足细胞肌动蛋白细胞骨架调节的正常与否,直接影响着足细胞的生理功能㊂本文就R h o -G T P a s e s 在足细胞骨架调节中的机制进行探讨,为足细胞相关的肾脏疾病的治疗提供思路㊂1 足细胞骨架构成足细胞即肾小球脏层上皮细胞,包括胞体㊁主要突起和足突3部分,通过足突与肾小球基底膜结合,和内皮细胞共同构成肾小球滤过屏障[1]㊂足细胞骨架以F -肌动蛋白(F -a c t i n )构成的微丝为主,微丝形成环状束呈纵向排列,并由密集的辅肌动蛋白连接㊂在足突与主要突起的移行处,环状束弯曲与主要突起的微丝及微管相连㊂如此构成的肌动蛋白细胞骨架在调控足细胞形态㊁运动和黏附中起着重要作用㊂足突的顶膜区㊁基膜区和裂孔隔膜区的相关蛋白也参与了足细胞骨架的构成㊂足突的任何一个结构域发生功能障碍,都将导致肌动蛋白从协调有序的张力纤维变成致密的网状结构,出现足突融合㊂2 R h o -G T P a s e s 及其对足细胞骨架的调节R h o (R a sh o m o l o go u s )家族的小G T P a s e s 是R a s 超家族的一个分支,相对分子质量为20000~30000,存在于所有真核细胞生物中,调节细胞的多种生物学活性,尤其在肌动蛋白细胞骨架的调节中发挥核心作用㊂R h o -G T P a s e s 是一类G T P 结合蛋白,可作为分子开关,调节G D P /G T P 循环改变,调控其下游多种效应分子的活化㊂目前已从哺乳动物细胞中分离出16种不同的R h o G T P a s e s,分别是R a c 1㊁R a c 2㊁R a c 3㊁C d c 42㊁T C 10㊁R h o A ㊁R h o B ㊁R h o C ㊁R h o E /R n d 3㊁R h o G ㊁R n d 1/R h o 6㊁R n d 2/R h o 7㊁R h o D /H P 1㊁T T F /R h o H ㊁C h p 和Ri f [2]㊂而C d c 42㊁R a c 1和R h o A 分子是研究较集中的R h o G T P a s e s 家族成员㊂它们主要是通过影响细胞骨架肌动蛋白的重建㊁细胞和细胞之间㊁细胞和基质之间的黏附关系来调节细胞形态的改变㊁运动和黏附等[3-5]㊂R h o A 能促进胞体及末端肌动蛋白-肌球蛋白应力纤维的形成,以调节足细胞细胞骨架的稳定㊂C d c 42和R a c 1可分别调控线性和板状伪足的形成㊂这些均可促使足细胞运动增加[6]㊂2.1 R h o A R h o A 定位于人染色体3p 21.3区域,基因全长53k b ,是典型的R h o -G T P 酶,其在成纤维细胞中可诱导黏着斑和应力纤维的生成㊂R h o A 的稳定性依赖于足细胞骨架蛋白s y n a p t o po d i n ,它可通过竞争性阻断由S m u r f -1介导的R h o A 泛素化,而抑制R h o A 被蛋白酶体降解;而s y n a p t o p o d i n 的稳定性是建立在其磷酸化作用及与调节蛋白14-3-3β结合的基础之上的㊂在钙调磷酸酶介导下s y n a p t o p o d i n 的去磷酸化,使其与14-3-3β解离,然后被组织蛋白酶降解,最终导致R h o A 的降解[7]㊂人们普遍认为R h o A 在肾小球发育及维持其完整的滤过功能方面均可促进足细胞运动[7-8]㊂应用活化的R h o A 转染培养的小鼠足细胞,可促进细胞迁移㊂但是许多观察表明,R h o A 过度活化可能对足细胞是有害的㊂培养的小鼠足细胞中,R h o A 激活导致细胞收缩和足突融合[9],应用R h o 酶阻断剂后可㊃396㊃‘临床荟萃“ 2016年6月5日第31卷第6期 C l i n i c a l F o c u s ,J u n e 5,2016,V o l 31,N o .6Copyright ©博看网. All Rights Reserved.促进足突的延伸,表明R h o酶的活化可能抑制足突的形成[10-11],且R h o酶阻断剂可抑制机械外力所致的肌动蛋白微管结构重组㊂在多种动物肾炎模型中,如:嘌呤霉素氨基核苷(P A N)肾病微小病变模型[9]㊁肾大部切除模型[12],足细胞中R h o A活化形式显著增多㊂应用R h o A抑制剂Y27632或f a s u d i l 后,足细胞的形态出现明显改善且实验动物的尿蛋白水平显著下降㊂其机制可能与R h o A的活性被抑制后,足细胞的特异性蛋白如n e p h r i n㊁s y n a p t o p o d i n 等的表达增加,且肌动蛋白发生重排密切相关[13-14]㊂Z h u等[15]研究发现,R h o A活化形式的减少导致足突消失和白蛋白尿,病理改变与微小病变相似㊂而当R h o A活化形式表达增加时,出现大量蛋白尿,同时伴有细胞外基质基因表达的上调,病理学变化类似于局灶节段性肾小球硬化(F S G S)㊂这表明,尽管基础水平的R h o A可能对维持足突正常结构㊁功能是必需的,但R h o A活化形式的减少或过度激活对足细胞是有害的㊂推测足细胞运动异常可能会扰乱足细胞裂孔隔膜结构并促使足突消失㊂因此,足细胞的正常生理功能需要这两种情况的相互平衡[16]㊂研究发现,R h o A的非活化形式主要表达在细胞浆,而其活化形式主要表达在细胞膜[17]㊂正常人肾组织中,R h o A主要分布在远曲小管和肾小球包曼囊上皮细胞的细胞质中;I g A肾病患者肾穿刺组织中,R h o A主要分布在近曲小管和肾小球包曼氏囊的上皮细胞,且其表达水平较正常对照组明显增加[18]㊂2.2 R a c1 R a c1定位于人染色体7p22区域,基因全长29k b,包含7个外显子,属于R h o家族蛋白中R a c亚家族成员之一㊂永生小鼠足细胞中,R a c1的活性在处于分化状态的细胞中明显增加,用活化的R a c1转染未分化小鼠足细胞,导致细胞体积增大,片状伪足的数目增加[9],其机制是表达增强的R a c1可通过调控细胞骨架蛋白重排而促进未分化足细胞的伪足形成㊂培养的小鼠肾小球上皮细胞中,n e p h r i n的过表达可通过激活磷酸肌醇-3-激酶(P I3K)的信号转导,增加R a c1的活性,抑制R h o A的活性,同时使F-a c t i n及应力纤维的分解增加,其分解将产生肌动蛋白单体,有利于肌动蛋白重排㊁足突的形成及细胞迁移㊂相反, R a c1活性的下降,可促使足突消失[19]㊂在上述实验及P A N肾炎模型中R a c1的活化形式是增加的[9],而在被动型海曼肾炎模型中足细胞R a c1的活化形式是减少的[20]㊂一些研究表明R a c1活化形式的增多可致足细胞受损㊂人类免疫缺陷病毒(H I V)1型蛋白N e f可结合R a c1的活化剂V a v2并使其激活[21],从而间接增加R a c1的活化形式㊂在培养的小鼠足细胞中,N e f在活化R a c1的同时可使R h o A失活[22],引起足细胞细胞骨架的重排,这表明N e f引起的R h o-G T P酶的活性紊乱可能参与H I V 相关肾炎的发病[23]㊂用脂多糖(L P S)诱导小鼠产生蛋白尿,发现R a c1和C d c42的活化形式均增加,且表达于足细胞的尿激酶受体(u P A R)㊁v i t r o n e c t i n㊁β3整合素参与了此过程[24]㊂但用αVβ3整合素抑制剂治疗,或在敲除u P A R的小鼠中均可发现R a c1和C d c42活性不增加[25]㊂u P A R-β3信号通路激活p130C a s-C r k复合物㊁R a c1激活剂和R a c,导致肌动蛋白细胞骨架重塑,细胞膜隆起和细胞运动增加[26]㊂u P A R的酶裂解产物可溶性u P A R(s u P A R),作为体液因子可能参与特发性F S G S的发病[6]㊂培养的小鼠足细胞经重组s u P A R作用后发现β3整合素被激活,特发性F S G S患者的血浆也被证实有此种情况[6]㊂这表明由s u P A R激活的β3整合素可能通过激活R a c1和C d c42负性调节足细胞的形态和功能㊂在敲除G D P酶解离抑制因子(G D I s)的小鼠肾脏,R a c1被激活,出现大量蛋白尿和严重的足细胞损伤,应用R a c1抑制剂后可显著降低蛋白尿水平㊂处于分化状态的足细胞内,存在一种由R h o A活化的R a c1G T P酶激活蛋白(R a c1-G A P),即A r h g a p24,其表达活性较未分化足细胞明显增加㊂A r h g a p24基因突变可增加足细胞中R a c1活化形式的表达,且其基因突变与家族性F S G S发病相关㊂因此,人们推测活化的R a c1可能参与家族型F S G S的发病[27]㊂在先天性激素抵抗型肾病综合征患者的肾小球中, A R H G D I A基因突变及R a c1㊁C d c42活化形式增多,使足细胞运动增加,足突消失出现蛋白尿;应用R a c1抑制剂后,患者的肾损伤得到部分恢复[28-29]㊂尽管这些均可表明R a c1的激活与足细胞足突消失之间存在某种联系,但目前尚缺乏直接有效的证据㊂2.3 C d c42 C d c42相对分子质量大小为25000,其编码基因定位于1p36.1㊂C d c42在细胞骨架动态变化调节中发挥着重要的作用㊂C d c42通过诱导细胞肌动蛋白聚合,对肌动蛋白细胞骨架发挥调节作用㊂有研究证实敲除足细胞中C d c42的编码基因,可抑㊃496㊃‘临床荟萃“2016年6月5日第31卷第6期 C l i n i c a l F o c u s,J u n e5,2016,V o l31,N o.6Copyright©博看网. All Rights Reserved.制肌动蛋白向n e p h r i n聚集位点的集聚,导致足突融合,引发先天性肾病综合征和肾小球硬化[30]㊂足细胞骨架蛋白s y n a p t o p o d i n可与胰岛素受体酪氨酸激酶底物(I R S p53)结合,通过阻断C d c42-I R S p53-M e n a复合物的形成,从而防止丝状伪足的形成[31]㊂应用M e n a阻滞剂可改善L P S所致蛋白尿,且s y n a p t o p o d i n减少,可引起C d c42活化形式增加,导致足细胞损伤和蛋白尿[31]㊂有研究报道,在腓骨肌萎缩神经病变和F S G S的患者中发现了I N F2基因的突变,其可引起C d c42的活化形式增加,并与突变的I N F2结合,导致C d c42在足细胞的错误定位和细胞骨架的重排[32]㊂3R h o-G T P a s e s活性的调节调控R h o-G T P a s e s活性状态的蛋白主要有3组:促进G D P向G T P转化的蛋白-鸟嘌呤核苷酸交换因子(G E F s),增加G T P a s e水解活性的蛋白-G T P酶激活蛋白(G A P s)及抑制G D P解离的蛋白-鸟嘌呤核苷酸分解抑制因子(R h o G D I s),它抑制了G E F s的催化作用,阻止G D P从G T P a s e s分离,维持G T P a s e在一个非活性状态[33],见图1㊂图1R h o-G T P a s e s活性的调节4展望R h oG T P a s e s是重要的细胞转导因子,在调控足细胞细胞骨架蛋白的排列中发挥着尤为重要作用的㊂越来越多的证据表明,不能简单的认为R h o G T P a s e s在活化抑或非活化状态下,对足细胞发挥保护抑或损伤作用㊂应当根据R h oG T P a s e s活性发生变化时的时间㊁位置,及R h oG T P a s e s其他成员的变化,进行综合且具体的分析㊂阐明R h oG T P a s e s 在细胞信号转导中的作用对于揭示复杂的信号转导机制和临床上多种疾病的发病机制具有重要的指导意义[34]㊂随着磷酸化蛋白组学㊁现代分子遗传学和肾小球疾病基因研究的发展,上述循环因子和足细胞信号转导途径有望成为今后潜在的治疗靶点㊂参考文献:[1] M u n d e l P,K r i z W.S t r u c t u r ea n df u n c t i o no f p o d o c y t e s:a nu p d a t e[J].A n a tE m b r y o l(B e r l),1995,192(5):385-397.[2] F uZ,C h e nY,Q i nF,e t a l.I n c r e a s e da c t i v i t y o fR h ok i n a s ec o n t r i b u t e st o h e m o g l o b i n-i nd u ce d e a r l y d i s r u p t i o n of t h eb l o o d-b r a i nb a r r i e r i nv i v o a f t e r t h e oc c u r r e n c e o f i n t r a c e r e b r a lh e m o r r h a g e[J].I n tJC l i nE x p P a t h o l,2014,7(11):7844-7853.[3] R i d l e y A J.R h o G T P a s e sa n dc e l lm i g r a t i o n[J].JC e l lS c i,2001,114(P t15):2713-2722.[4] E t i e n n e-M a n n e v i l l eS,H a l lA.R h o G T P a s e s i nc e l lb i o l o g y[J].N a t u r e,2002,420(6916):629-635.[5] B e v e r i d g e R D,S t a p l e sC J,P a t i lA A,e ta l.T h el e u k e m i a-a s s o c i a t e d R h o g u a n i n en u c l e o t i d ee x c h a n g ef a c t o rL A R Gi sr e q u i r e d f o r e f f i c i e n t r e p l i c a t i o n s t r e s s s i g n a l i n g[J].C e l l C y c l, 2014,13(21):3450-3459.[6] W e l s hG I,S a l e e m MA.T h e p o d o c y t ec y t o s k e l e t o n--k e y t oaf u n c t i o n i n gg l o m e r u l u si nh e a l t h a n d di s e a s e[J].N a t R e vN e p h r o l,2012,8(1):14-21.[7] F a u lC,D o n n e l l y M,M e r s c h e r-G o m e zS,e ta l.T h ea c t i nc y t o s k e l e t o no f k id ne y p o d o c y t e si s a d i r e c tt a r g e t o ft h ea n t i p r o t e i n u r i c e f f e c t o f c y c l o s p o r i n eA[J].N a tM e d,2008,14(9):931-938.[8] A s a n u m a K,Y a n a g i d a-A s a n u m a E,F a u l C,e t a l.S y n a p t o p o d i no r c h e s t r a t e sa c t i no r g a n i z a t i o na n dc e l lm o t i l i t yv i a r e g u l a t i o no fR h o As i g n a l l i n g[J].N a tC e l lB i o l,2006,8(5):485-491.[9] A t t i a sO,J i a n g R,A o u d j i tL,e t a l.R a c1c o n t r i b u t e s t o a c t i no r g a n i z a t i o n i n g l o m e r u l a r p o d o c y t e s[J].N e p h r o n E x pN e p h r o l,2010,114(3):e93-e106.[10] G a oS Y,L iC Y,C h e nJ,e ta l.R h o-R O C Ks i g n a l p a t h w a yr e g u l a t e s m i c r o t u b u l e-b a s e d p r o c e s s f o r m a t i o n o f c u l t u r e dp o d o c y t e s--i n h i b i t i o no f R O C K p r o m o t e d p r o c e s se l o n g a t i o n[J].N e p h r o nE x p N e p h r o l,2004,97(2):e49-e61. 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迁移蛋白在癌细胞侵袭和转移中的作用研究
迁移蛋白在癌细胞侵袭和转移中的作用研究癌症已经成为当今世界所面临的的一大健康难题。
在癌症的发生发展中,癌细胞的侵袭和转移是癌症的主要特征之一,也是最终导致癌症患者死亡的原因。
在癌细胞的侵袭和转移过程中,迁移蛋白起着重要的作用。
迁移蛋白是一类含有特定氨基酸残基的蛋白质,通过调节癌细胞的运动、附着、支架功能、上皮-间质转变等多种生物学过程,影响癌细胞的转移和侵袭功能。
近年来,人们通过不断深入的研究,逐渐发现了很多迁移蛋白参与癌细胞侵袭和转移过程中的作用。
其中,一些迁移蛋白甚至可以作为治疗癌症的潜在靶点,被人们广泛的研究。
最为著名的迁移蛋白之一是胞突致死蛋白。
研究表明,胞突致死蛋白在癌细胞的侵袭和转移中发挥着极其重要的作用。
胞突致死蛋白可以调节癌细胞的黏附、侵袭和迁移,从而促进癌细胞的转移能力。
基于这个机制,人们在治疗癌症中逐渐引入了胞突致死蛋白作为治疗靶点。
除了胞突致死蛋白,研究发现, Rho GTP酶家族中的 RhoC 和Diaphanous1 ( DIAPH1)等迁移蛋白在癌细胞侵袭和转移中也发挥着重要的作用。
RhoC 可以通过调节癌细胞的黏附和迁移等生物学特征,促进癌细胞的转移。
DIAPH1 确定并维持细胞骨架的稳定性,促使细胞运动并调节肿瘤中的上皮-间质转换,从而促进癌细胞的转移和侵袭,而抑制DIAPH1则可以减少癌细胞的侵袭和转移。
此外,Src激酶也是一种迁移蛋白。
Src激酶广泛存在于许多肿瘤细胞中,特别是乳腺癌和结直肠癌。
人们通过研究发现 Src激酶可以影响癌细胞的侵袭和转移过程,从而影响肿瘤的生长和转移。
总之,迁移蛋白在癌细胞侵袭和转移过程中具有非常重要的作用。
人们通过深入研究这些迁移蛋白的机制,可以为治疗癌症提供新思路和新手段。
同时,这也是个需要不断探索的领域,随着人们对迁移蛋白机制的不断深入研究,未来或许会有更多的迁移蛋白被发现并扮演重要的角色。
植物细胞壁合成与重塑的调控机制研究
植物细胞壁合成与重塑的调控机制研究植物细胞壁是植物细胞外部的硬壳,它主要由纤维素、半纤维素和赖氨酸等化合物组成。
这种特殊的结构可以保护细胞免受环境中有害物质的侵害,同时为细胞提供机械支撑和防止细胞膨胀的能力。
植物细胞壁的形成和重塑是一个非常重要且复杂的过程,其调控机制涉及许多信号途径和基因调控。
植物细胞壁的合成主要涉及两个过程:纤维素的聚合和纤维素微纤维的沉积。
纤维素在细胞内通过一系列的酶催化反应从葡萄糖单体合成。
最初的步骤是葡萄糖被转化为 UDP-葡萄糖,然后该底物被运送到纤维素合成酶复合物中,最后产生β-1,4-葡聚糖链。
合成的纤维素链随后通过纤维素合成酶到达质膜外侧,进入细胞壁的微纤维中。
植物细胞壁的重塑过程分为三个步骤:松弛、扩张和重塑。
当植物细胞被水浸润时,细胞壁会变得松弛,从而使细胞可以快速膨胀和生长。
当细胞停止生长并完成其成熟阶段时,细胞壁会变得不可塑性,并保持其原有的形态。
然而,在一些特定的环境条件下,如真菌感染或机械压力等,植物细胞壁仍然可以通过“扩张”和“重塑”两个过程进行调整,以适应外部环境的变化。
植物细胞壁的调控机制是一个复杂的系统,它涉及许多基因和信号途径的调控。
其中最重要的途径是拟南芥中的Rho GTP酶(RHOGTPases)家族。
这个家族中的成员可以通过激活细胞壁合成酶复合物来调控纤维素、半纤维素和赖氨酸的合成。
此外,研究人员还发现了一些其他的信号途径和调控因子,如氮代谢途径和微管系统等,这些因素在植物细胞壁的合成和重塑过程中也起到了重要的作用。
最近的研究表明,植物细胞壁合成和重塑的调控机制不仅仅是由基因和信号途径决定的。
细胞壁中的一些化学物质,如多醣类和纤维素微纤维,也可以与其他信号分子相互作用,从而影响植物细胞壁的形成和重塑。
这些发现为植物细胞壁的调控机制研究开辟了新的方向,也为在植物保护和生物燃料生产等领域中开发新技术提供了新的思路。
总之,植物细胞壁合成和重塑的调控机制是一个非常重要且复杂的过程,它涉及许多基因和信号途径的调控。
RhoC在结直肠癌中的表达及Rho激酶与肿瘤侵袭转移的关系的开题报告
RhoC在结直肠癌中的表达及Rho激酶与肿瘤侵袭转移的
关系的开题报告
一、选题背景
肿瘤是一种严重影响人类健康的疾病,其复杂性和多样性一直是医学科研的热点和难点之一。
结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一,在全球范围内都存在较高的发病率和
死亡率。
近年来,研究表明Rho家族蛋白激酶在肿瘤的侵袭转移过程中起着重要作用,如RhoA、RhoC等。
其中,RhoC在结直肠癌的表达及其在肿瘤侵袭转移中的作用鲜有研究。
二、研究意义
深入研究RhoC在结直肠癌中的表达水平及其在肿瘤侵袭转移过程中的作用,可以加深对结直肠癌发生机制的了解,为其诊断和治疗提供新的靶标和思路,同时为其
他肿瘤的研究和治疗提供借鉴。
三、研究内容和思路
1.通过文献调研,搜集相关的研究资料,分析RhoC在结直肠癌中的表达特点及
其在肿瘤侵袭转移中的生物学作用。
2.通过检测结直肠癌患者的肿瘤组织、正常组织以及血清等样本,分析RhoC在
结直肠癌中的表达情况,并探讨其与肿瘤预后的关系。
3.通过体外细胞实验,研究RhoC在肿瘤细胞侵袭和转移中的作用机制,揭示其
与肿瘤细胞膜、胞骨骨架和界面特性方面的关系。
四、研究期望和成果
通过本研究,可为进一步探讨RhoC家族蛋白激酶在结直肠癌中的作用机制提供实验依据,为结直肠癌治疗提供新的靶向药物,并为其他肿瘤的研究提供参考。
同时,本研究所得到的有关RhoC在结直肠癌中的表达特点及其与肿瘤预后的关系的结果,
也可能成为临床肿瘤治疗的重要指标和依据。
乳腺癌细胞迁移的调节与转移
乳腺癌细胞迁移的调节与转移
陈晓慧;冯玉梅
【期刊名称】《细胞生物学杂志》
【年(卷),期】2008(30)1
【摘要】细胞迁移是乳腺癌侵袭和转移中的关键步骤之一。
癌细胞在迁移过程中主要受到Rho GTPases的调节,发生肌动蛋白骨架重组,获得定向迁移的能力;高迁移能力的癌细胞通过与胞外基质成分相互作用,为迁移创造合适的微环境;最后迁移的癌细胞在靶器官的趋化作用下在特定部位驻足生长,这些环节共同作用导致乳腺癌转移。
研究细胞迁移复杂的分子机制将为控制乳腺癌转移提供新的策略。
【总页数】4页(P11-14)
【关键词】细胞迁移;转移;乳腺癌
【作者】陈晓慧;冯玉梅
【作者单位】天津医科大学附属肿瘤医院/肿瘤研究所生物化学与分子生物学室,乳腺癌防治研究教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】Q25;S858.292
【相关文献】
1.白屈菜红碱对人高转移性肝癌细胞系MHCC97-H生长侵袭和迁移能力的调节作用 [J], 程金玉;赵乐中;李伟;谢国永
2.普鲁卡因通过调节SRY相关高迁移率族盒蛋白9抑制乳腺癌细胞增殖并诱导凋
亡的机制研究 [J], 方洁;朱建坡;张虎;吕志峰;张淑香
3.miR-129通过靶向调节CAMK2N1抑制乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭 [J], 张裔麒元;王佳宁;周昱
4.葡萄糖调节蛋白78影响乳腺癌细胞株MCF-7的黏附及迁移能力的研究 [J], 王作胜;王芳;张秀秀
5.钙调神经磷酸酶1基因亚型4的调节器在肝细胞癌中表达下调并通过抑制NFAT1核转位而阻止癌细胞增殖、迁移和侵袭活性以及原位瘤的转移 [J], 周腾飞
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RhoC基因与肿瘤的侵袭和转移
RhoC基因与肿瘤的侵袭和转移
陈明流;石铮
【期刊名称】《医学综述》
【年(卷),期】2005(11)11
【摘要】恶性肿瘤是严重危害人类健康的常见疾病,其主要生物学特征为侵袭和
转移。
肿瘤的侵袭、转移包括从原发部位浸润性生长、穿透细胞外基质、进人血管、淋巴管或体腔中游走、与靶器官黏附后向间质侵袭以及增殖形成转移灶等几个阶段。
这是一个多步骤、多阶段、多基因的复杂过程。
肿瘤细胞游走运动一直被视为其侵袭转移的关键步骤之一,并与肿瘤的转移、预后等有密切的关系。
在肿瘤细胞的游走过程中。
RhoC起着关键的作用。
RhoC是Rho基因家族的一个成员,参与细
胞信号转导、增殖和肌动蛋白骨架的调节。
截止目前,
【总页数】3页(P995-997)
【作者】陈明流;石铮
【作者单位】福建医科大学附属第一医院,福建,福州,350005;福建医科大学附属第
一医院,福建,福州,350005
【正文语种】中文
【中图分类】R73-37
【相关文献】
1.基因沉默RhoC联合雷帕霉素对肝癌细胞侵袭和转移影响的实验研究 [J], 郑鹏远;谢淑丽;张若岩;吕国悦;王广义
2.RhoC与肿瘤的侵袭和转移 [J], 曹熹;石铮
3.结肠癌转移相关基因1在胃癌组织中的高表达及与肿瘤细胞侵袭、转移的关系[J], 吴梦婕; 田壮壮
4.结肠癌转移相关基因1在胃癌组织中的高表达及与肿瘤细胞侵袭、转移的关系[J], 吴梦婕; 田壮壮
5.三氧化二砷抑制肝癌HepG2细胞侵袭转移及对RhoC基因表达的影响 [J], 冯觉平;黄涛;王亚萍;方静;李敏;孔庆志
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Rho蛋白在消化系统恶性肿瘤侵袭与转移方面的研究
Rho蛋白在消化系统恶性肿瘤侵袭与转移方面的研究
李颖霞;温洪涛
【期刊名称】《肿瘤基础与临床》
【年(卷),期】2009(022)003
【摘要】Rho蛋白是一种小分子G蛋白(small Gprotein,GTPase),其最重
要的功能是调节肌动蛋白细胞骨架,从而参与细胞迁移、调控肿瘤转移,因此,Rho蛋白与消化系统恶性肿瘤侵袭与转移的关系,已成为研究的前沿领域之一。
1Rho蛋白及其信号转导通路哺乳动物Rho蛋白至少包括以Rho(RhoA、RhoB、RhoC),Rac(Rac1、Rac2、Rac3),Cdc42(Cdc42H、G25K、TC10),Rnd(RhoE/Rnd3、Rnd1/Rh06、Rnd2/Rh07),RhoD和RhoG等6个亚家族成员,
【总页数】3页(P267-269)
【作者】李颖霞;温洪涛
【作者单位】郑州大学第一附属医院消化内科二病区,河南,郑州,450052;郑州大学
第一附属医院消化内科二病区,河南,郑州,450052
【正文语种】中文
【中图分类】R730.231;R735
【相关文献】
1.食管癌侵袭与转移过程中相关蛋白研究进展 [J], 李维(综述);李晨希;于红刚(审校)
2.基质金属蛋白酶9在头颈鳞癌侵袭与转移中的研究进展 [J], 薛继尧;吴春萍;周梁
3.跨膜蛋白基因家族与消化系统恶性肿瘤关系的研究进展 [J], 郭玉霖;曹锋;李非
4.外泌体蛋白质在消化系统恶性肿瘤中的研究进展 [J], 许博;孙梦瑶;吴秋雪;张辉;汤庆丰
5.埃兹蛋白与喉癌侵袭与转移相关性的研究 [J], 李婷婷;周彬;徐平;柏智刚;徐秀玉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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[收稿日期]20061015 [基金项目]教育部留学归国人员科研基金(编号:301170272)。
[作者简介]彭小春(1981),男,硕士,现主要研究方向为细胞骨架与肿瘤。
[通讯作者]魏蕾(1969),女,副教授,硕士生导师,研究方向为细胞骨架与肿瘤,E 2mail :leiweifr @hot mail 1com 。
Rho GTPases 与肿瘤生长和转移 彭小春 (长江大学医学院,湖北荆州434000) 魏 蕾 (武汉大学医学院,湖北武汉430071)[摘要]Rho GTPases 通过各种信号途径影响肿瘤细胞的恶性转型、肿瘤细胞无限增殖以及肿瘤血管生成,从而与肿瘤生长密切相关。
Rho GTPases 参与肿瘤细胞的移动,Rho GTPases 中Rac/Tiam1、Rho/Rock 、Rac/Cdc42/PA K 、IQ GA P 和Rho/N F κB 等信号通路在肿瘤侵袭和转移中起着重要作用。
[关键词]Rho GTPases ;肿瘤;生长;转移[中图分类号]R73237[文献标识码]A [文章编号]16731409(2006)04034004Rho GTPases 是Ras 超家族中小分子量G 蛋白的成员之一,主要包括Rho (RhoA ,RhoB ,RhoC ),Rac (Rac1,Rac2,Rac3,Rho G ),Cdc42(Cdc42H ,G25K ,Tc10),Rnd (Rnd1/Rho6,Rnd2/Rho7,Rnd3/Rho E ,RhoD ),TIF5个亚家族共10余种。
Rho GTPases 通过调节肌动蛋白相关蛋白和介导细胞骨架构建来参与肿瘤的恶性转型、生长、侵袭、转移等各个方面,因而在肿瘤病理生理过程中发挥重要的作用。
本文将就近十年来Rho GTPases 在肿瘤生长转移中的研究做一综述。
1 Rho GTPases 与肿瘤生长Rho GTPases 通过各种信号途径影响肿瘤细胞的恶性转型、肿瘤细胞无限增殖以及肿瘤血管生成,从而与肿瘤生长密切相关。
111 Rho GTPases 与肿瘤恶性转型肿瘤的生长离不开肿瘤细胞的恶性转型,研究发现在肿瘤细胞的恶性转型过程中,Rho GTPases及其下游信号通路RhoA/Stat5a 、Rho/SRF 和Rho/N F κB 发挥着重要作用。
在人上皮细胞中,RhoA 、Rac1、Cdc42和RhoC 是通过激活STA T 家族中的Stat5a 而不是Stat5b 起作用的[1]。
其中,RhoA 活化后通过J A K2酪氨酸激酶把信号传递给Stat5a ,使其分子中696位酪氨酸磷酸化,增强其转录活性;特别的是,RhoA 还能够通过使其分子中的726位丝氨酸和780位丝氨酸去磷酸化使转录活性增强,但其机理还不清楚。
Stat5a 的活化能促使上皮细胞向间质细胞转化并使RhoA 转化的Madine 2Darby canine kidney (MDC K )细胞移动能力增强。
另外,在Drosop hila 卵巢细胞迁移模型中还发现J A K 和Stat 蛋白是Drosop hila 卵巢边界细胞从非移动的上皮细胞向浸润表型细胞转化所必须的[2]。
Rho GTPases 的活化可以使SRF (serum response factor ,SRF )转录活性增加,SRF 的活性在肿瘤细胞表型转化过程中是必须的:Psichari 等[3]在小鼠皮肤癌多阶段发展模型中发现,从上皮到间质转化的肿瘤细胞中,SRF 的活性增强是依赖RhoA 的;Ding 等[4]发现SRF 在肿瘤平滑肌和间质干细胞转化中活性是增强的。
Rho GTPases 还可激活转录因子N F κB 。
N F κB (nuclear factor 2kappaB )是由Rel 蛋白家族中的成员以同源或异源二聚体形成的一组转录因子,是炎症反应和肿瘤发展过程中的重要信号分子。
Rho GT 2Pases 通过促进N F κB 磷酸化、p50/p50及p50/p65二聚体从胞浆转移到胞核使N F κB 转录活性增强。
除此之外,依赖RhoA 的Db 1和ROC K ,依赖Cdc 42的Ost 和依赖Rac 1的Vav 蛋白也能激活N F κB 。
・043・长江大学学报(自科版) 2006年12月第3卷第4期医学卷Journal of Yangtze U niversity (N at Sci Edit) Dec 12006,Vol 13No 14Medicine V在肿瘤的恶性变中N F κB 是通过激活COX2(环氧化酶2)而起其作用的:Benita 等发现在结肠癌细胞系中是通过RhoA/ROC K/N F κB/COX2途径实现的,这条通路也可能在前列腺癌和黑色素瘤的发生中起作用[5~7]。
此外,转录因子A TF2和M EF2A 的激活是RhoA 介导的小鼠成纤维细胞恶性转型所必须的,它通过激活c 2jun 基因的转录来实现的[8]。
同样,Rac1介导的成纤维细胞转型通过激活前癌基因c 2myc 来实现,但它的机制是通过PD GF 信号途径[9]。
112 Rho GTPases 与肿瘤细胞增殖Rho GTPases 通过Stat3而不是Stat1信号转导通路来控制基因转录进而促进肿瘤细胞非瞄定点依赖的生长。
其中,RhoA 不仅通过J A K2酪氨酸激酶导致Stat3酪氨酸磷酸化,而且通过J N K 通路来引起Stat3丝氨酸磷酸化进而活化Stat3,Stat3活化依赖RhoA 的效应区域和其效应蛋白ROC K 相结合。
此外,Rac1通过p382Stat3丝氨酸磷酸化或者N F κB 2IL 262Stat3酪氨酸磷酸化来引起Stat3转录活性增强:Turkson 等发现在成纤维细胞中Rac1促进Stat3丝氨酸磷酸化增强Stat3的转录活性,它是通过活化p38起作用的;另外报道Rac1还能通过促进机体IL 26的自分泌,进而促进Stat3酪氨酸磷酸化而使Stat3的转录活性增强[10]。
113 Rho GTPases 与肿瘤血管生成肿瘤的生长需要肿瘤血管的营养供应,目前Rho 蛋白与肿瘤血管生成的关系主要集中于以下两个方面:一是Rho 蛋白通过调节内皮细胞的运动来参与血管生成,此作用主要得益于Rho 蛋白对细胞骨架的重组作用。
其中,Cdc42调节丝状伪足,Rac1调节片状伪足,RhoA 参与膜皱褶和应力纤维的生成。
在血管生成过程中,三者相互协调,调控血管形成过程中不同的形态改变[11]。
二是Rho 蛋白通过调节肿瘤血管生成分子HIF21、V EGF 和P53的表达来促进肿瘤血管的生成。
H IF21是肿瘤生长过程中的一个重要调节因子,活化的HIF21可与缺氧反应元件(HREs )结合,促进许多血管生成相关基因如V EGF 、V EGFR 、F GF 、T GF 、COX2和NOS 的转录,从而促进肿瘤血管的生成,并且增强肿瘤细胞能量代谢,促进肿瘤的增殖和转移;V EGF 和P53也是肿瘤血管生成的重要分子。
研究发现负显性的Rho 家族蛋白分子RhoA 、Rac1和Cdc42在常氧和缺氧情况下可不同程度地抑制V EGF 的分泌,从而抑制肿瘤血管生成,但具体机制可能有所不同:负显性RhoA 主要是通过增强抑癌基因P53的表达而抑制V EGF 的表达;而负显性Rac1和Cdc42除增强P53的表达外,在缺氧情况下还可明显抑制H IF21α的蛋白表达,从而抑制V EGF 的转录,降低V EGF mRNA 表达水平,从双重途径来抑制V EGF 产生[12]。
另外,研究还发现Rho GTPases 和c 2Myc 在肿瘤血管生成中起重要作用,在人上皮来源的肿瘤中,发现RhoA 2ROC K/c 2Myc 信号路径可作用其下游的Ras 癌基因而抑制抗血管生成因子、Tsp 21(t hrom 2bospondin 21)的生成,而促进肿瘤血管的生成[13]。
2 Rho GTPases 与肿瘤侵袭转移细胞迁移与机体的多种生命活动密切相关,在胚胎期参与胚胎发育和组织形成,在机体发育成熟后还参与炎症反应、伤口愈合、免疫监视、动脉粥样硬化、肿瘤的转移等多种生理、病理过程。
研究发现Rho GTPases 参与肿瘤细胞的移动,进而在肿瘤的侵袭转移中发挥着重要作用。
211 Rho GTPases 与细胞移动肿瘤侵袭转移首要是肿瘤细胞的移动,而细胞迁移与MA P K 激酶、磷脂酶、丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸激酶等多种胞内信号分子相关,Rho GTPases 途径是其上游最为重要的调控分子。
细胞移动过程中,Arp2/3复合体、capping (盖帽)蛋白以及cofilin 协调作用、调控的actin (肌动蛋白)聚合:其中,Arp2/3复合体促进已形成的actin 丝产生分支,最终诱使actin 丝网的形成;capping 蛋白给actin 丝的末端加帽,以阻止自发性actin 聚合;cofilin 驱动actin 丝解聚集。
研究发现Rho GTPases 通过三条不同的信号通路分别调控Arp2/3复合体、capping 蛋白、cofilin 参与细胞骨架调控。
Miki 等[14]报道Rac 与IRsp53(Insulin recepetor substrate of 53kDa )相互作用,进而通过其SH3区与WAV E 关联而激活Arp2/3复合体,最终促进actin 形成分支。
Cdc42活化后可与IRsp53的CRIB・143・第3卷第4期彭小春等:Rho GTPases 与肿瘤生长和转移 序列(cdc42/rac interactive binding motif )结合而促进Mena 蛋白与IRsp53的SH3区结合,最终导致丝状伪足的形成[15]。
除与Arp2/3复合体相作用外,Rac 还通过Pt dIns (4,5)P2(4,5二磷酸磷脂酰肌醇)与cap 2ping 蛋白结合来抑制capping 蛋白的加帽作用,进而促进actin 聚合[16]。
研究还证明骨架调节蛋白Me 2na/Vasp 可能通过WAV E 蛋白抑制capping 蛋白的加帽作用而促进actin 延长。
另外,Rac/Cdc42和Rho 还可分别通过其下游靶分子PA K (P21激活激酶)和ROC K (Rho 相关卷曲螺旋形成蛋白激酶,Rho associated coiled coil forming p rotein kinase )来失活L IM K ,进而磷酸化并失活cofilin ,最终抑制actin 丝的解聚[17]。
Rho/Rac/Cdc42正是通过促进actin 丝聚合与抑制actin 丝的解聚来诱使头部伪足的形成和延伸。