軸突靶標(biāo)對(duì)靶組織的吸引和排斥作用

軸突靶標(biāo)對(duì)靶組織的吸引和排斥作用

在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中，與緊密相連的靶細(xì)胞形成關(guān)系是最重要和最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。這種正確的導(dǎo)向主要依賴于周圍環(huán)境中的吸引和(或)排斥暗號(hào)(attractiveand/orrepulsiveguidancecue)。導(dǎo)向暗號(hào)與相應(yīng)的膜受體結(jié)合后,引起一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),最終導(dǎo)致細(xì)胞骨架的重排、延伸向正確的方向。本文就此研究的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作一概要性綜述。1引導(dǎo)黑暗和受體1.1膜受體的選擇Netrins是一類與laminin(細(xì)胞外基質(zhì)中的一種)相關(guān)的分泌分子,其中一小部分蛋白在發(fā)育中與軸突導(dǎo)向有關(guān)。netrins在體內(nèi)不同的神經(jīng)元不同的受體引導(dǎo)吸引或排斥反應(yīng),而在同一細(xì)胞cAMP的水平不同所起作用也不相同。目前發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)、蠅類、脊椎動(dòng)物均有導(dǎo)向作用。Netrins的膜受體有兩種DCC(DeletedinColorectalCancer)和UNC-5。前者及其同源體UNC-40已在線蟲(chóng)和果蠅中發(fā)現(xiàn),并被確認(rèn)為膜受體,但它們的下游信號(hào)仍不清楚。后者在線蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn),并在脊椎動(dòng)物有三種同源體UNC-5H1、UNC-5H2和UNC-5H3。DCC與吸引反應(yīng)有關(guān),UNC-5卻與吸引和排斥兩種反應(yīng)均有關(guān)。UNC-5的細(xì)胞內(nèi)有死亡區(qū)域(deathdomain,DD),該區(qū)域可與ankyrin結(jié)合,后者可與細(xì)胞骨架相互作用。UNC-34的同源體Mena和Ab1可磷酸化profilin-bindingprotein,分別在小鼠和果蠅中導(dǎo)向軸突生長(zhǎng)。1.2sema與3種受體的結(jié)合目前至少發(fā)現(xiàn)8種亞型,其中3種分子作用強(qiáng)大:SemaA、SemaⅢ和SemaE。脊椎動(dòng)物中,SemaⅢ體內(nèi)體外均有吸引和推進(jìn)作用。在體外,SemaⅢ和SemaE有吸引作用。Semaphorins能與3種受體結(jié)合:Neuropilin-1、Plexin和L1。Neuropilin-1(NPN-1)是一種高親合膜受體,主要與SemaⅢ結(jié)合,在小鼠的周圍神經(jīng)系統(tǒng)和背根神經(jīng)節(jié)均被發(fā)現(xiàn)。NPN-2與SemaⅣ和SemaE結(jié)合,卻不與SemaⅢ結(jié)合。Plexin主要與SemaⅠ和SemaⅤ結(jié)合,下游信號(hào)不清楚。NPN-1的下游信號(hào)分子目前已知有2種:collapsin-response-midiator-protein和Rac1。前者與actin的脫聚有關(guān),后者為Rho酶與actin的聚合有關(guān)。1.3slit、robo、ab1和ena的信號(hào)分子在體內(nèi)導(dǎo)向?qū)π崆颉⑴咛ゼ顾韬秃ｑR神經(jīng)元軸突生長(zhǎng),體外與感覺(jué)軸突的側(cè)支發(fā)芽和生長(zhǎng)有關(guān)。Slit的受體為Robo(roundabout),在線蟲(chóng)為Robo的同源體Sax3。Slit與受體結(jié)合后,主要導(dǎo)向軸突在中線或穿過(guò)中線生長(zhǎng)。Robo的下游信號(hào)分子為Ab1和Ena。前者可激活Rho酶Cdc42而介導(dǎo)actin聚合作用,后者可激活profilin和Rho酶Rac均促進(jìn)actin的聚合。1.4a5受體EphrinA-EphA受體、EphrinA2-EphA2受體、EphrinA5-EphA5受體。它們主要在脊椎動(dòng)物視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)中調(diào)節(jié)軸突生長(zhǎng)。體外培養(yǎng)RGC神經(jīng)元,EphrinA5引起RGC生長(zhǎng)錐的塌陷,而體內(nèi)則推進(jìn)RGC軸突的生長(zhǎng)。EphrinA5在體外培養(yǎng)RGC神經(jīng)元中激活Rho并抑制Rac,前者及它的下游分子與生長(zhǎng)錐的塌陷相關(guān),后者促進(jìn)actin的聚合。1.5nts導(dǎo)向軸突生長(zhǎng)的信號(hào)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(Neurotropins,NTs)NGF、BDNF、NT-3的受體有兩種:高親和受體Trk和低親和受體p75。NTs誘導(dǎo)ORG、脊髓、交感神經(jīng)元軸突生長(zhǎng)和損傷后的軸突再生,并以BDNF作用最強(qiáng)。NTs促進(jìn)神經(jīng)元存活的信號(hào)主要是PI3K-Akt和Erk通路,而NTs導(dǎo)向軸突生長(zhǎng)的信號(hào)有3種:(1)PI3K激活VAV而活化Rac,引起actin的聚合;(2)Ca2+活化細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白;(3)cGMP活化Rho。2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2.1“csa”s,ca生長(zhǎng)錐的塌陷常與細(xì)胞漿高濃度的Ca2+相關(guān),減少細(xì)胞外Ca2+水平可增加神經(jīng)突起的延伸。影響Ca2+通路或Ca2+釋放而介導(dǎo)生長(zhǎng)錐生長(zhǎng)的導(dǎo)向分子主要有神經(jīng)細(xì)胞黏附分子(celladhesionmolecules,CAMs)(如L1、NCAM、MAG)和NTs。其信號(hào)通路主要是NCAM-FGGR—PLC—DAG—PKC—MAPK,通過(guò)PKC活化Ca2+/CaM過(guò)開(kāi)放Ca2+通道,增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+。Ca2+的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子鈣調(diào)素(calmodulin,CaM)是和CaM相關(guān)的酶。乙酰膽堿(actylcholine,Ach)誘導(dǎo)的軸突生長(zhǎng)可被CaM酶的抑制劑KN62阻斷?？烧{(diào)節(jié)脊髓神經(jīng)元纖維。CaM又被另一軸突再生相關(guān)蛋白GAP-43調(diào)節(jié),抑制GAP-43基因明顯影響神經(jīng)軸突生長(zhǎng)。Ca2+可對(duì)細(xì)胞骨架蛋白直接作用,一般認(rèn)為高Ca2+能使微管和其他細(xì)胞骨架纖維脫聚,引起生長(zhǎng)停止和萎縮。另外,Ca2+可刺激腺苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生cAMP,引起吸引作用。2.2東南角緣生激酶系統(tǒng)面向終身器另外一對(duì)非常重要的第二信使cAMP和cGMP也參與了軸突的生長(zhǎng)。培養(yǎng)脊髓神經(jīng)元生長(zhǎng)錐的吸引作用和與膜滲透的cAMP梯度相關(guān)。一般認(rèn)為,細(xì)胞內(nèi)cAMPandcGMP增高均引起吸引作用,而cAMPandcGMP降低引起推動(dòng)作用。cAMP能被許多信號(hào)途徑激活,包括細(xì)胞粘附分子、Ca2+、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)節(jié)子。如Netrin、BDNF通過(guò)cAMP引起培養(yǎng)神經(jīng)元生長(zhǎng)錐生長(zhǎng)。cAMP下游分子是蛋白激酶A(PKA),PKA的底物有Oncoprotein18(一種微管調(diào)節(jié)子)和Mena(一種profilin連接蛋白)。同時(shí),PKA可磷酸化RhoA也與actin相關(guān)。2.3tpase循環(huán)調(diào)節(jié)分子Rho在昆蟲(chóng)有6種,哺乳類動(dòng)物發(fā)現(xiàn)了10多種,其中RhoA、Rac1、Cdc42為actin細(xì)胞骨架的主要調(diào)節(jié)分子。例如,EphrinsA5與配體結(jié)合后引起RhoGTPase濃度增加,卻不改變其總量。一般來(lái)說(shuō)Rac1、Cdc42引起軸突的生長(zhǎng)和細(xì)胞遷移,RhoA引起生長(zhǎng)錐塌陷。RhoGTPase能與GTP/GDP結(jié)合,以GDP結(jié)合和GTP結(jié)合兩種狀態(tài)存在,前者為非活化狀態(tài),后者為活化狀態(tài)。RhoGTPase循環(huán)的調(diào)節(jié)有3類分子:嘌呤核苷酸交換因子(GEFs)、Rho酶活化蛋白(GAPs)和解離抑制因子(RhoGDIs)。GEFs促進(jìn)GDP與GTP的交換,GAPs增強(qiáng)Rho酶的內(nèi)在活性,RhoGDIs促進(jìn)Rho酶與GDP結(jié)合并抑制GDP交換為GTP。上游暗號(hào)分子和受體通過(guò)激活上述3種分子調(diào)節(jié)RhoGTPase。例如,在果蠅僅有6種RhoGTPase,卻有20余種GEFs和20余種GAPs。同時(shí)GEFs和GAPs還有其他信號(hào)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域,如SH2、SH3、PLEKSTRIN-HOMOLOGY、PDZ,使GEFs和GAPs受各種上游信號(hào)的調(diào)節(jié)。受體酪氨酸激酶Trio是GEFs的結(jié)合伴侶,包含兩個(gè)GEF區(qū)域,可與Rac和Rho相互作用。P75可與Rho直接結(jié)合而活化它的活性。與RhoGTPase和actin細(xì)胞骨架聯(lián)系的中間蛋白主要有:N-WASP、Park、Rock和mDia。N-WASP是Cdc42的作用分子,他們的下游分子是與actin合成相關(guān)的Arp2/3。Park是cdc42和Rac的下游分子,Park激活Lim酶,抑制coffin引起的F-actin脫聚作用。Rock是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,為Rho的作用分子,它可磷酸化mysion輕鏈和mysion輕鏈亞基的磷酸酶,均能引起mysion磷酸化。MDia是Rho的另一作用分子,作用于proffilin,調(diào)節(jié)actin聚合作用。3動(dòng)脈白運(yùn)動(dòng)學(xué)3.1ns控制肌動(dòng)蛋白聚合肌動(dòng)蛋白聚合是肌動(dòng)蛋白單體(monomer)在肌動(dòng)蛋白正端連接的過(guò)程。有三種蛋白起重要作用:單體序貫蛋白、包埋末端加帽蛋白和肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白。單體序貫蛋白(monomer-sequesteringproteins)通過(guò)單體的可獲得能力(availability)控制肌動(dòng)蛋白聚合,主要有profilin、thymosinB4、Ena。包埋末端加帽蛋白(barbedendcappingproteins)在已存在的纖維末端調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白聚合,如CapZ、gelsolin。肌動(dòng)蛋白的核聚(nucleation)被認(rèn)為是通過(guò)位于肌動(dòng)蛋白邊緣兩個(gè)肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白Arp2和Arp3(actin-relatedproteins)實(shí)現(xiàn)的。上游信號(hào)激活上述蛋白的信號(hào)通路如下:Cdc42-N-WASP-Arp2/3,Rho-mDia-Profilin,Slit/robo-Ena-Profilin。另外,Ca2+和cAMP/cGMP也參與蛋白的活化。3.2關(guān)于n-eth-table-pcr的信號(hào)通路逆流是肌動(dòng)蛋白纖維脫離肌動(dòng)蛋白正端的過(guò)程。從理論上講,這個(gè)過(guò)程由ATPase激動(dòng)劑活性和肌球蛋白myosin的活性決定。myosin的抑制劑(N-ethylmaleimide,MEM和butanedionemonoxime,BDM)阻止逆流并刺激細(xì)胞邊緣的前突。上游信號(hào)激活myosin的信號(hào)通路有:Rho-ROCK-myosin;Rho-ROCK-MLCphosphatase-myosin;Rac-Pak-MLC-myosin。3.3gelsolin和adf的相關(guān)蛋白肌動(dòng)蛋白脫聚作用是肌動(dòng)蛋白單體脫離肌動(dòng)蛋白負(fù)端的過(guò)程。它保證了肌動(dòng)蛋白單體的循環(huán),為聚合作用的必要條件。兩類蛋白調(diào)節(jié)脫聚過(guò)程:gelsolin家族和ADF(actin-depolymerizing-factor)/cofilin家族。前者為高活性蛋白并可與肌動(dòng)蛋白帽端結(jié)合,后者為低活性蛋白并有單體的肌動(dòng)蛋白結(jié)合活性。目前已知有三條與RhoGTPase有關(guān)調(diào)節(jié)兩類蛋白:Rho-ROCK-LIMkinase-cofilin;Rac-Dock-LIM