轉(zhuǎn)化生長因子β(transformation growth factor-beta, TGF-β)是一類結(jié)構(gòu)上相關(guān)的細(xì)胞因子大家族，包括TGF-β、Activin、Nodal、骨形成蛋白(bone morphogenicproteins, BMPs)和Myostatin等。TGF-β在早期胚胎發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)的維持過程中起著非常重要的作用。其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)起始于TGF-β配體與細(xì)胞膜表面I型和II型受體的結(jié)合，然后位于I型受體胞內(nèi)段的絲氨酸/蘇氨酸激酶區(qū)域可以進(jìn)一步磷酸化Smad蛋白，使其在核內(nèi)聚集并調(diào)控下游靶基因的表達(dá)。在不同微環(huán)境中，TGF-β信號強(qiáng)度受到嚴(yán)格的調(diào)控，而信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的失調(diào)與包括腫瘤和組織纖維化在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生有關(guān)。 PICK1(Protein that interacts with C kinase1)蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中的研究較為深入，其經(jīng)典功能是調(diào)控突觸中AMPA受體的內(nèi)吞和運輸。PICK1蛋白在包括心臟，肺，肝和腎臟在內(nèi)的多種器官中存在廣泛的表達(dá)，但其在神經(jīng)系統(tǒng)之外的功能還未被很好的描述，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及相關(guān)疾病發(fā)生中的潛在作用也尚未可知。 本論文發(fā)現(xiàn)，過量表達(dá)PICK1蛋白能夠在多種細(xì)胞內(nèi)廣泛的抑制TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。敲除Pick1基因能夠有效的延長TGF-β I型受體（TβRI）的半衰期，并促進(jìn)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞對TGF-β刺激的響應(yīng)。生物化學(xué)研究結(jié)果顯示，PICK1蛋白是通過促進(jìn)TβRI經(jīng)蛋白酶體和溶酶體的降解來抑制TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的。PICK1可通過其PDZ結(jié)構(gòu)域直接結(jié)合TβRI的C末端，并作為腳手架蛋白加強(qiáng)TβRI和窖蛋白（caveolin-1）的相互作用，從而加強(qiáng)TβRI的脂筏/胞膜窖定位。我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)PICK1能夠促進(jìn)TβRI經(jīng)窖蛋白介導(dǎo)的方式內(nèi)吞，增加受體的泛素化及后續(xù)降解，從而抑制TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。最后，我們在人類乳腺癌樣本中觀察到PICK1的蛋白表達(dá)水平與TβRI的蛋白水平及Smad2的磷酸化水平呈顯著的負(fù)相關(guān)，提示PICK1可能通過抑制TGF-β信號影響乳腺癌的發(fā)展進(jìn)程。這些結(jié)果顯示，PICK1蛋白可作為TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要負(fù)調(diào)控因子在神經(jīng)系統(tǒng)之外發(fā)揮功能。我們的研究不但建立起PICK1蛋白與TGF-β信號通路的聯(lián)系，還為深入理解PICK1的生理和病理功能，尤其是其對癌癥發(fā)展的影響，提供了新的曙光。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：R3416
【部分圖文】：

圖 1.1 TGF-β 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[13]TGF-β 配體首先與 II 型受體結(jié)合，活化后的 II 型受體會招募并磷酸化 I 型受體，被磷酸化激活的 I 型受體又可進(jìn)一步自身磷酸化并磷酸化下游的 R-Smad 蛋白，而磷酸化的 R-Smad可以招募并與 Co-Smad(Smad4)結(jié)合，二者形成一個轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，一起轉(zhuǎn)移到核內(nèi)調(diào)控TGF-β 靶基因的表達(dá)。1.3.1.1 TGF-β 超家族成員在人體組織和器官中, TGF-β超家族至少擁有32個成員[12,14]，其中主要包括3個TGF-β成員，5個Activin成員和多于8個骨形成蛋白（Bone morphogenetic proteins，BMPs）成員。雖然TGF-β超家族中的不同成員具有功能上的差異性，在體內(nèi)的分布也不盡相同，但是它們的序列具有一定的相似性，蛋白結(jié)構(gòu)也較為類似[12,15]。TGF-β和BMPs是TGF-β超家族成員中研究最為詳盡、透徹的代表性成員。1.3.1.2 TGF-β 受體與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

圖 1.2 TGF-β 信號通路受體結(jié)構(gòu)示意圖[16]RI 和 TβRII 都是單次跨膜的絲氨酸/蘇氨酸激酶型受體，包含胞外段的配體結(jié)合區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)段的激酶區(qū)。其中 TβRI 上還存在 GS 結(jié)構(gòu)域和 L45 環(huán)，GS 結(jié)構(gòu)域能響RII 的磷酸化并導(dǎo)致 TβRI 的激活，而 L45 環(huán)決定 TβRI 與 R-Smad 蛋白匹配的特異TGF-β和BMPs在配體結(jié)合受體的方式上有所不同[17]。TGF-β配體不能直接I型受體，其與II型受體有很強(qiáng)的親和力，當(dāng)二聚化的配體結(jié)合兩個II型受體蛋子后，能進(jìn)一步招募兩個I型受體蛋白分子，形成配體-受體復(fù)合體。與此存在的是，BMP配體能夠直接結(jié)合I型受體，其與II型受體的親和力較弱，當(dāng)配體受體結(jié)合后，才能進(jìn)一步募集II型受體形成穩(wěn)定的配體-受體復(fù)合體。近年來究發(fā)現(xiàn)，配體的種類要遠(yuǎn)多于受體的種類，為適應(yīng)配體的多樣性和選擇性，體與II型受體間需要多種不同的搭配方式。

1.3.1.3 Smad 蛋白對信號的傳遞Smad 蛋白是 TGF-β 超家族信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中最為關(guān)鍵的因子，它們既能響應(yīng)上游配體-受體復(fù)合物帶來的外界刺激，又能作為核心轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控下游 TGF-β 靶基因的表達(dá)[12,18]。Smad 蛋白有 8 種，根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能，可分為 R-Smads，Smad4 和 I-Smads三種類型，其中 R-Smads 和 Smad4 都具有 N 端的 MH1 和 C 端的 MH2 兩個保守的結(jié)構(gòu)域，在 MH1 和 MH2 結(jié)構(gòu)域之間，還存在一個連接區(qū)域（圖 1.3）。MH2 結(jié)構(gòu)域的主要功能是能夠結(jié)合上游受體，并介導(dǎo) Smads 異源復(fù)合體的形成；而 MH1結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)入核轉(zhuǎn)運，結(jié)合 DNA 和拮抗 MH2 結(jié)構(gòu)域的功能。
【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2860159