调宁蛋白的研究进展与展望_张军

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DOI: 10. 3877 / cma. j. issn. 1674-0785. 2013. 02. 056 作者单位: 014010 包头,内蒙古医学院第三附属医院烧伤科( 张 军、王凌峰) ; 湘雅医院烧伤科( 黄晓元) 通讯作者: 张军,Email: zhjun2685@ sohu. com
用,由此可见,Calponin 通过 PKC 途径影响 ATP 酶活性,以此来 调节平滑肌的舒缩[9]。血管平滑肌受到外界刺激,刺激信号通 过 PKC 和 CAMKⅡ途径使 Calponin 磷酸化,血管平滑肌收缩,局 部血供 减 少。向 自 发 性 高 血 压 大 鼠 血 管 平 滑 肌 细 胞 内 导 入 h1Calponin 能明显抑制血管平滑肌细胞的增殖,对防止血管壁狭 窄和增生肥厚有重要意义。Calponin 的异常表达会导致平滑肌 舒缩功能的改变,器官结构发生变化。Calponin 的过表达可致心 脏特异表达 h1Calponin 的小鼠心腔增大、室壁变薄,收缩功能减 弱[10]。有研究表明,人类 h1Calponin 在临产前表达达到高峰,推 测 h1Calponin 的 大 量 磷 酸 化 与 分 娩 启 动 有 相 关 性[11-12]。 h1Calponin 在胃肠道运动中具有调节作用,抑制平滑肌的收缩, 与胃肠道功能紊乱有关[13]。Oddi 括约肌中表达下降可导致肌 收缩力增强,胆汁排泄受影响与胆囊结石的发生有关[14]。
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中华临床医师杂志( 电子版) 2013 年 1 月第 7 卷第 2 期 Chin J Clinicians( Electronic Edition) ,January 15,2013,Vol. 7,No. 2
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症细胞、修复细胞产生的生长因子作用于修复细胞表面的生长 因子受体,激活酪氨酸激酶和 PKC,导致转录因子活化,细胞内 cAMP 代谢发生变化,产生细胞增殖。在体外实验中,Calponin 可与丝裂原活化蛋白激酶( MAPK) 、PKC 直接结合,在细胞信号 转导通路上,Calponin 以连接受体蛋白的形式将 MAPK 和 PKC 表定于细胞膜上,又结合 PKC 的调控域来调节 PKC 的活性,起 到细胞信号因子的作用,影响基因的转录激活和表达,从而影响 细胞的增殖[24]。
3. h2Calponin 参与细胞骨架的构成、参与细胞迁移,在细胞 质分裂中起到调节细胞的肌动蛋白骨架的作用: 研究还发现细 胞骨架张力可以调节 h2Calponin 的表达和降解[23]。
4. Calponin 参与细胞信号的传导: 信号传导是指一种刺激 信号转换形式,通过细胞表面受体将细胞外信号转化成细胞内 的生化反应,使这种信号的刺激进入细胞核,引起基因的转录和 表达。正常生理条件下,创伤应激激活创面局部的信号通路,炎
一、生化特性 目前 已 分 离 出 来 的 人 Calponin 有 三 种: 碱 性 Calponin ( h1Calponin 等电 点 8 ~ 10 ) 、中 性 Calponin ( h2Calponin 等 电 点 7 ~ 8) 、酸性 Calponin( h3Calponin 等电点 5 ~ 6) ,三种 Calponin 的 前 273 个氨基酸序列同源性很高,而羧基末端序列有较大差异。 h1Calponin 表达的基因组位于 19p13. 2,是包含 297 个氨基酸的 蛋白质[4],分子量为 34 kD,主要分布于肌肉组织中,成纤维细 胞、角化细胞、肿瘤细胞中也有表达。h1Calponin 具有与其他蛋 白结合的特性。它与 F-肌动蛋白结合,不受原肌球蛋白的影响, 结合域位于 h1Calponin 的第 145 ~ 182 位氨基酸残基,与肌动蛋 白羧基端的第 326 ~ 355 位氨基酸残基结合。h1Calponin 还能与 原肌球蛋白结合,结合位点位于肌球蛋白羧基端约 17 nm 处。 h1Calponin 与钙调蛋白结合位点在第 52 ~ 144 位残基区,两者的 结合呈现钙依赖性,因而在分析实验中可用钙调蛋白亲和层析 柱纯化 h1Calponin。h2Calponin 基因表达定位于 19q13. 3,编码 309 个氨基酸,分子量 34 kD[5]。主要分布于心肌组织中,人的 角化细胞、成纤维细胞、间质细胞中也有其存在。h2Calponin 与 非肌细胞的增殖与转移有相关性。有学者研究发现 h2Calponin 能够抑制肾系膜细胞增殖[6],同时具有抑制巨噬细胞浸润及影 响细胞纤维化、迁移及噬菌作用[3]。h3Calponin 在多种组织中均 有表达,主要分布于脑组织中,于神经组织细胞中表达,cDNA 长 993 bp,编码 330 个氨基酸残基,分子量 34 kD。有研究显示其与 神经的再生和生长有一定的相关性[7]。最近有学者在贝壳类生 物的闭锁肌中分离出分子量为 40 kD 的类 Calponin,其功能与人 类 Calponin 相同,定义为一种新型的 Calponin[8]。 二、生理功能 1. 协调平滑肌的舒缩: 是 20 世纪 90 年代有关 Calponin 研 究的重点内容。Calponin 通过与肌球蛋白结合,阻碍肌动蛋白和 肌球蛋白间的相互作用,进而抑制 ATP 酶的活性,从而达到抑制 平滑肌收缩的 作 用。另 外 它 还 能 抑 制 肌 丝 的 滑 行,使 滑 行 速 度 下降。h1Calponin 第 175 位丝氨酸是蛋白激酶 C( PKC) 和钙 / 钙 调依赖 性 蛋 白 激 酶 Ⅱ ( CAMK Ⅱ) 的 磷 酸 化 位 点,磷 酸 化 的 h1Calponin 失去抑制 ATP 酶的活性的能力,而平滑肌磷酸酶和 肌球蛋白磷酸酶使 Calponin 去磷酸化,恢复对 ATP 酶的抑制作
三、影响 Calponin 表达的因素 在体外培养的平 滑 肌 细 胞、肝 星 状 细 胞 和 肾 系 膜 细 胞 中 作 为细胞增殖抑制基因的 Calponin 可能反馈性地抑制转化生长因 子 β1 的表达[25]。肿瘤坏死因子的过度表达降低了 Calponin 增 强子的效能,可下调 Calponin 的基因表达。血小板衍生生长因 子 BB 也是通过抑制 Calponin 的转录效能来下调其表达[6]。另 外,血中钙离子浓度的升高可以活化钙蛋白酶( Calpains) ,该酶 可以催化 Calponin 的降解,减少其表达[26]。 四、临床应用 Calponin 检测手段方便,目前临床上多用于判定肿瘤组织的 良恶性和分化程度,区分形态相似的细胞。研究发现 Calponin 既能标记平滑肌组织,还能标记肌上皮和肌成纤维细胞,因而用 它来确定间充质肿瘤中肌成纤维细胞和平滑肌细胞的分化情 况,有助于判定这类肿瘤组织的良恶性[27]; 还可以检测胃肠道 基质肿瘤表现的肌性特征[28]; 可以鉴别诊断各种子宫平滑肌肿 瘤[29]; 判定乳腺乳头状瘤穿刺吸出物的良恶性[30]; 利用肿瘤细 胞中 Calponin 的表达特点可以作为乳腺良恶性病变的诊断标记 物[31]; 可作 为 预 测 肝 细 胞 癌 患 者 肝 切 除 后 预 后 情 况 的 新 方 法[32]; 鉴别非典型纤维黄瘤和浅表平滑 肌 肉 瘤[33]; Agoff 等[34] 发现用 Calponin 的抗体可以区分低分化子宫内膜基质肉瘤和细 胞性平滑 肌 瘤 这 类 良 性 平 滑 肌 增 生; Scarpellini 等[35] 则 认 为 h1Calponin 作为新生肌上皮最灵敏的标记,可用于鉴定唾液腺肿 瘤中常规染色切片一般不易鉴定出的肌上皮细胞分化; 在成人 周围嗅觉系统中,Calponin 可作为区分嗅鞘细胞( OECs) 和神经 膜细胞的标记物[36]。而利用 Calponin 高表达所产生的抑制细胞 增殖的作用,在临床上有可能用于抑制肿瘤细胞的增殖和分化 不良。Yamamura 等[37]发现肿瘤组织中表达 h1Calponin 的骨肉 瘤患者的 存 活 率 要 明 显 高 于 不 表 达 此 蛋 白 的 对 照 组,因 此,, h1Calponin 可为骨肉瘤患者提供一种新的预后检测指标。有研 究发现急性主动脉壁夹层形成患者的 h1Calponin 水平比对照组 高,可作为急性 主 动 脉 壁 夹 层 形 成 的 早 期 诊 断 标 志[38]。 Calponin 不仅可以应用于疾病的诊断和鉴别诊断,还可以应用于临床 治疗中。将 h1Calponin 的互补 DNA 转入分化不良的平滑肌肉 瘤细胞中,可以诱导出正常的细胞分化表型,若应用于临床,可 能对平滑肌肉瘤有治疗作用[18]。Calponin 具有对多种细胞的增 殖抑制作用,利用这种特征可能在临床用于抑制肿瘤细胞的增 殖、血管平滑肌细胞的增生、肾小球系膜间质细胞的增生和新月 结构的形成,对有相应病理损害的疾病起到缓解病情、改善预后 的作用。 五、研究方向的展望 Calponin 从发现至今已近 30 年,对其的研究涉及各个领域 及组织器官,由于其在生物体内参与多种生理功能和病理过程, 对多种细胞具有调节作用,而且具有检测方法简单的优势,在临 床上已有了较多的应用。利用 Calponin 既能标记平滑肌组织, 还能标记肌上皮和肌成纤维细胞的特点,在诊断和鉴别诊断方
2. Calponin 与细胞增殖的相关性: 非肌细胞中的 Calponin 对细胞的增殖、迁移和吞噬起到调节作用[15]。h1Calponin 是成 纤维细胞、平滑肌细胞、肿瘤细胞增殖抑制基因,当生长停滞的 细胞重新进入 G1 期和增殖时,h1Calponin 的表达将下调。Sugenoya 等[16]通过对比 Calponin 基因敲除的小鼠和野生型抗肾小 球基底膜肾炎模型的小鼠,发现前者肾小球系膜细胞的增生更 为严重,新月结构的形成和间质细胞数的增加也更为显著,成纤 维细胞的增生明显增加。表明 Calponin 基因表达下调可能会助 长增生性肾小球疾病中系膜细胞的增生。同样在骨折愈合中, Calponin 基因敲除的小鼠依靠活化的骨膜成骨细胞的大量增生 使得新骨形成增加[17]。过表达的 h1Calponin 能抑制多种细胞的 增生,而其表达降低或缺失则见于许多细胞增生性疾病,包括一 些细胞增生性良、恶性软组织肿瘤。h1Calponin 在这些软组织和 骨瘤中表达均比正常组织低,表明肿瘤细胞中 Calponin 的表达 下调甚至缺失与肿瘤细胞的过度增殖有关[18]。有研究表明,在 慢性乙型肝炎的患者中,随着肝组织变性坏死、炎症细胞浸润程 度加重,h1Calponin 的表达呈现上升趋势[19]。在有关涎腺肿瘤 Calponin 的表达的研究中,良性腺瘤和恶性肿瘤在 Calponin 表达 上无显著性差异[20]。Calponin 过表达在糖尿病早期能明显抑制 肾间 质 细 胞 增 殖,这 与 Calponin 能 抑 制 平 滑 肌 细 胞 的 增 殖 一 致[21],因而表明 Calponin 能在糖尿病发病早期抑制肾间质纤维 化。h3Calponin 在发育个体的海马齿状回、嗅球的所有层次还有 小脑的内、外层颗粒细胞均高表达,而在成年个体这些区域的表 达降低,提 示 h3Calponin 可 能 参 与 神 经 细 胞 的 增 殖 和 迁 移 活 动[22]。有报道称其在 血 管 形 成 和 内 皮 细 胞 的 迁 移 过 程 中 也 起 到重要影响作用。
中华临床医师杂志( 电子版) 2013 年 1 月第 7 卷第 2 期 Chin J Clinicians( Electronic Edition) ,January 15,2013,Vol. 7,No. 2
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调宁蛋白的研究进展与展望
张军 黄晓元 王凌峰
自从 20 世纪 80 年代 Takahashi 等[1] 从鸡砂囊平滑肌组织 中提纯出调宁蛋白( Calponin) ,随后渐证实心脏、血管、胃、子宫、 输尿管、膀胱和输精管等组织的平滑肌细胞中均有 Calponin 表 达。非肌细胞( 成纤维细胞、上皮角质细胞等) 内也有 Calponin 的表达[2]。目前对 于 Calponin 的 研 究 已 涉 及 各 种 器 官 的 平 滑 肌、血管平滑肌、肾间质细胞、癌细胞等领域[3]。本文就它的研 究所涉及的内容作一综述。
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