乙烯信号转导

乙烯信号转导（共6篇）

乙烯信号转导 篇1

表皮的主要组成细胞为角质形成细胞(keratinocytes,KC),为了完成其屏障功能,角质形成细胞经过复杂的分化过程,形成包括基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层的复层结构,从表皮的基底层向角质层分化的过程中,角质形成细胞经历了高度的形态学的变化。表皮的更新、分化和死亡在正常状态下保持着一种动态的平衡,不难想象,应有一套精密的调控系统调控着角质形成细胞的增殖和分化,对角质形成细胞分化调控机制的研究,有助于揭示细胞分化和一些癌症的发病机制。本文就表皮分化过程中的信号转导通路的研究进展作一综述。

1 Notch信号转导通路在表皮分化中的作用

Notch信号转导通路由Notch受体、Notch配体和CSLDNA结合蛋白3部分组成。它是一条影响细胞命运的保守而重要的信号转导通路,几乎涉及所有细胞的增殖和分化活动。Notch配体与受体结合后,在肿瘤坏死因子α转换酶(tumor necrosis factoralpha converting enzyme,TACE)的作用下,Notch受体在细胞膜外被酶切,释放出和Notch配体连接的胞外部分[1]。随后在γ-分泌酶的作用下,胞内段被酶切,形成可溶性的notch胞内结构域(notch intracellular domain,NICD)转移至核内,通过激活转录因子CLS而调节基因表达[2]。一般认为,Notch信号通路活化后,通过抑制干细胞的分化来维持它的分化潜能[3]。然而,在表皮角质形成细胞中,Notch信号通路的活化却使其退出细胞周期而走向分化[4]。

人和小鼠表皮中的Notch受体蛋白主要是Notch1和Notch2[5,6],配体是Delta1、Jagged1和Jagged2[7,8,9,10,11]。其中Notch1分布在人类表皮的各层,Notch2主要表达于人类表皮的基底层,而在小鼠表皮中,无论是Notch1还是Notch2都主要分布于棘层,尽管Notch信号通路在人和小鼠的表达模式上存在差异,但它在表皮中的作用却是一致的,即抑制角质形成细胞的增殖,诱导角质形成细胞的分化[6]。Notch1信号通路能诱导小鼠角质形成细胞表达分化标志蛋白如角蛋白K1(keratin1)和编码套膜蛋白(involucrin),免疫组织化学实验显示,该实验小鼠的棘层增厚[12];反之,在Notch1信号通路缺失的小鼠表皮中,标志表皮早期分化的标志蛋白的表达下降,角质形成细胞的增殖增多[6]。抑制Notch1信号通路,可使角质形成细胞的分化受阻,细胞异常增殖,形成自发鳞状细胞癌[13]。在癌变的角化细胞系与皮肤肿瘤中,Notch1的表达与活动性是降低的,因此,未来可将Notch1作为皮肤肿瘤抑制剂[14]用于临床治疗。

Notch信号通路对表皮分化的调控常与其他信号通路发生交联。KOLEV等[15]在人原代角质细胞(primary human keratinocytes,HKCs)中加入表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)的抑制剂AG1478,发现Notch1 m RNA的表达量升高,用特异性Si RNA抑制EGFR的表达,同样也观察到了Notch1的表达增多,提示Notch1与EGFR在角质细胞中可能存在某种关系。

化学试剂或基因操作阻断表皮细胞中的EGFR信号通路,可诱导表皮分化标志物编码套膜蛋白(involucrin)和丝聚合蛋白(filaggrin)的表达,说明EGFR信号体系对表皮分化的调控表现为维持角质形成细胞的更新,抑制角质形成细胞的分化。可以说Notch和EGFR两条信号通路对表皮的分化表现为完全不同的作用,那么,它们之间是如何发生联系的呢?

表皮细胞中的EGFR结合表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)后,经过一系列的信号传递,通过细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)和c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)的激活,最后使原癌基因c-Jun的表达提高;由于c-Jun是p53基因转录的直接负调控子,使p53的表达降低。而在Notch1启动子区域有一个p53的结合位点,因此当EGFR被抑制后,Notch1基因调控区域的p53结合位点活化,Realtime显示p53 m RNA的水平也随着EGFR的抑制而上升。提示表皮中Notch信号通路与EGFR信号体系的交联可能与p53存在某种关系[15]。在HKCs中对p53进行基因敲除后发现,EGFR并不能影响Notch1基因的表达,进一步证明了表皮中EGFR/c-Jun信号体系通过对p53的调控与Notch信号通路发生关联,即EGFR信号通路通过对p53基因的负调控而对Notch1基因的表达起负调控的作用[15]。

有意思的是,Notch1与EGFR通路的整合在不同的组织中可以起联合或拮抗的作用。最近有人发现,Notch1可以同时激发与EGFR信号通路有关的激活基因和抑制基因的活性,可能的解释是Notch的靶基因包含了与分化有关的正、负调控子。Notch的活化在不同细胞中扮演着增殖、分化和凋亡等不同的角色,并且通过与其他信号通路的整合维持着细胞的正常工作,这对于维持组织细胞的平衡起着重要的作用[16]。

Notch信号通路与其他信号体系的复杂关系以及不同的Notch受体与不同配体的特异性结合后对细胞产生差异性的影响仍有待进一步探究。

2转化生长因子β(tra ns forming growth fa ctorβ,TGF-β)–Smad2/3-IKKα信号通路在表皮分化中的作用

TGF-β家族由一类结构和功能相关的多肽生长因子亚家族组成,TGF-β相关的信号通路调节细胞的增殖和分化,而在表皮中,它主要促进角质形成细胞退出细胞周期走向分化。

TGF-β配体与受体结合后,通过受体丝氨酸/酪氨酸激酶激活细胞内的Smad效应器(receptor-activated smads,R-Smads),低聚化的R-Smads进入细胞核,直接或间接结合DNA,调控与表皮分化有关的基因(如丝聚合蛋白和兜甲蛋白)的转录[17]。

近来研究[18]发现,IkB激酶α(IkB kinaseα,IKKα)是TGF-β-Smad2/3信号通路调节表皮分化中的一个关键的调控子,对角质形成细胞的分化有重要作用。IKKα是IKK复合物的催化亚单位之一,参与核因子κB(nuclear factorκB,NF-κB)的活化。近来研究表明,此激酶还可以作为调节表皮分化的分子开关。DESCARGUES等[19]发现:IKKα-/-老鼠呈现一种高度增殖而不分化的上皮,完全缺少角质层和颗粒层,甚至用高浓度的钙刺激IKKα缺陷型老鼠也不表达终末分化的标志物;而这并不依赖其激酶性质,与NF-κB信号转导无关。IKKα通过其激酶结构域与Smad3的C端MH2结合,在TGF-β的刺激下,IKKα与Smad3(很少情况与Smad2)形成转录复合物,依靠IKKα激酶结构域上的核定位信号进入细胞核,从而促进抗Myc基因———mad1和ovol1的转录。mad1和ovol1基因的表达可抑制原癌基因c-Myc的表达与活化,从而促使角质形成细胞退出细胞周期而走向终末分化。

IKKα最近被作为鳞状细胞癌(squamous cell carcinoma,SCC)的抑制剂[20],在SCC细胞中,原癌基因Ras和Myc、表皮生长因子受体EGFR以及细胞周期蛋白CyclinD1被激活,而抑癌基因P53和P63的表达受抑制,IKKα可能通过TGF-β途径抑制原癌基因c-Myc的表达,其具体机理还有待进一步研究。

3 钙离子诱导的信号体系在表皮分化中的作用

在正常的表皮内存在严格的钙离子浓度梯度,自基底细胞层到颗粒层,细胞内、外钙离子浓度由低到高[21]。从超微结构观察发现,细胞的分化程度与钙离子的浓度有关[22],维持钙离子浓度的动态平衡对表皮的分化起着至关重要的作用。在小鼠3T3和人WI-38成纤维细胞中,当钙离子浓度降到0.05~0.10 m M的范围内时,上皮角质细胞就停止分化。在低钙离子浓度条件下培养的单层上皮细胞,当钙离子浓度增加到1.20 m M时,可诱导表皮终末分化标志物的表达,促使上皮细胞发生终末分化[23]。YUSPA等[24]培养角质形成细胞时发现,细胞外低浓度钙促进角质形成细胞的增生,高浓度钙促进角质形成细胞的分化和分层。并促进谷氨酰胺转移酶的表达和角质细胞包壳的形成,以及细胞分化指标如角蛋白1、角蛋白10和丝聚蛋白的表达。钙离子螯合剂能阻止由钙离子所诱导的角质形成细胞的分化。

细胞外的钙离子通过蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)信号途径调节表皮分化相关基因的转录。具体的信号转导途径如下:细胞外钙离子与细胞外钙离子敏感受体(extracellular calcium sensing receptor,ECSR)结合,诱导质膜内E-钙粘连蛋白-β-连环蛋白-P-120-连环蛋白复合物的形成,此复合物通过β-连环蛋白聚集活化的磷脂酰肌醇(-3)激酶(phosphatidylinositol 3-kinases,PI3K),活化的PI3K将磷酯酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol4,5-biphosphate,PIP2)转化成磷酯酰肌醇三磷酸(phosphatidykinositol 3,4,5-trisphosphate,PIP3),PIP3通过与磷脂酶Cγ-1(phospholipase Cγ-1,PLCγ-1)N端的PH结构域和C端的SH2结构域结合活化PLCγ-1,活化的PLCγ-1将PIP3水解为三磷酸肌醇(trisphosphate inositol,IP3)与甘油二酯(1,3-diglyceride,DAG),IP3与IP3受体结合,使钙离子从内质网和高尔基体中释放出来,质膜内钙离子浓度升高,激活PKC信号途径,同时DAG也可激活PKC。活化的PKC信号通路加速转录因子AP1/jun的表达,而许多表皮分化标志蛋白的基因启动子区域都含有AP1结合位点。因此,钙离子通过PKC信号途径加速AP1/jun的表达,诱导与表皮分化相关基因的表达[25]。

此外,表皮终末分化标志物———谷氨酰胺转移酶(transglutaminase,TG),是一种Ca2+依赖性酶,表皮细胞最终分化形成角质层,需要在一定浓度钙离子条件下活化TG,催化角质层中富含脯氨酸的蛋白质形成类似分子桥的赖氨酸键,进而与脂质交联构成角质化的套膜(cornified evenlop)[26],行使其对机体的保护作用。

表皮中钙离子梯度的维持,除了上述PKC传导途径以外,间隙连接蛋白也起了很重要的作用。不同的间隙连接蛋白表达在表皮的不同层次,形成间隙连接[23],介导细胞间的信息和小分子物质的传递[27]。应用间隙连接蛋白阻遏剂,发现钙离子的传播明显减少。间隙连接蛋白的突变常与许多遗传性皮肤病相关[28,29,30],也许是使一些小分子物质在细胞间的传递受阻,细胞间信号的传递发生障碍而使表皮分化失控。

4 小结

表皮细胞的增殖和分化维持着一种动态的平衡,一旦这种平衡被打破,便会导致疾病。机体是如何通过复杂的信号转导通路来维持这种平衡的,仍是尚待解决的关键问题。对表皮分化过程中信号转导通路的研究,有助于进一步探究皮肤病的发病机理,为烧伤后皮肤的移植甚至皮肤癌变的治疗提供帮助。

摘要：表皮是人体的第一道防护屏障,对维持机体内环境的稳定起到了巨大的作用。表皮是新陈代谢频率较快的组织,正常机体中表皮的增殖、分化和凋亡处于一种动态的平衡中,一旦这种平衡失调,将会导致严重的皮肤病,因此,机体内应有一套精密的调控系统来调控这一过程。Notch、TGF-β和钙离子等信号通路可能参与了表皮的分化。

关键词：表皮分化,信号通路,Notch,TGF-β,钙离子

乙烯信号转导 篇2

海洋浮游植物生长代谢与海洋环境刺激之间的信号传递都涉及细胞内各种信号转导过程,并最终通过调节细胞周期的运行控制浮游植物的增殖、种群生长动力及初级生产力.以cyclinCDK为中心的细胞周期调控机制以及以Ca2+/CaM为中心的信号系统的研究越来越受到人们的关注.其中涉及海洋浮游植物细胞周期蛋白种类的发现、细胞信号传递系统的确定、细胞周期蛋白作为生长标志用于精确估计海洋浮游植物的`原位生长率、产毒赤潮浮游植物毒素分泌与细胞周期的关系、外源因素对浮游植物细胞周期的影响等.文中综述了近年来国外在海洋浮游植物细胞周期及细胞信号转导方面的最新研究进展.

作 者：刘静雯 焦念志 蔡慧农 作者单位：刘静雯(集美大学生物工程学院,厦门,361021;厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室,厦门,361005)

焦念志(厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室,厦门,361005)

蔡慧农(集美大学生物工程学院,厦门,361021)

乙烯信号转导 篇3

关键词 无乳链球菌 ；双组分信号转导系统 ；VicRK ；保守基序 ；生物信息学

中图分类号 S182

Abstract VicRK is a conserved and important two component system in low G+C gram-positive bacteria，which controls the cell wall metabolism. To predict the specific functions of VicRK in Streptococcus agalactiae（SA），a computer program was written by using the perl computer language. All the sited of the conserved 17 bp VicR binding motif in the SA strain GD201008-001were dig out by whole-genome screening，and 11 sites were found in different promoters. Combining the function of the downstream genes which were oppA， deoR， acpP， NPD， cas9 and pcsB etc，it was speculated that VicRK would take a role in control of osmotic pressure，metabolism of fatty acid and cell wall，regulation of immunity and virulence in Streptococcus agalactiae.

Key words Streptococcus agalactiae ；two component system ；VicRK ；conserved motif ； bioinformatics

双组分信号转导系统（two-component signal transduction system，TCS）是细菌积极应对外界多变环境、维持自身有效存活的信号传递系统，该系统由跨膜的组氨酸蛋白激酶（histidine kinase，HK）和胞内的反应调控蛋白（response regulator，RR）组成，HK和RR通过磷酸化和去磷酸化调节细胞的信号传递，并通过RR与特异启动子的结合，调控对应靶基因的表达，实现细胞对外界环境变化的实时应答。VicRK是广泛存在于低G+C值革兰氏阳性菌中的高度保守的双组分信号转导系统，该系统调控细胞壁的代谢平衡，对细胞存活具有决定性作用，是防治致病菌的理想靶标[1]，其中VicR为胞内RR，VicK为跨膜HK。已有研究表明，A群链球菌的VicRK非条件突变菌株具有明显的弱毒活性[2]，已作为弱毒疫苗正在研发。

无乳链球菌（Streptococcus agalactiae，SA）或称 B群链球菌（Group B Streptococcus，GBS），可引起人类以及多种陆生和水生生物产生脑膜炎、肺炎和败血症等多种疾病，具有较高的致病和致死率。由于没有有效的防治手段，近年来，水产无乳链球菌病害频繁爆发，并以罗非鱼无链球菌病害最为严重[3]，直接影响到中国作为罗非鱼第一生产大国的地位。因此，急需加强该菌的防治措施。基于VicRK在细胞壁代谢中的关键作用及其在疫苗开发中的重要价值，笔者对其在无乳链球菌中的功能进行了探究。

目前，VicRK在无乳链球菌的具体作用与功能尚无相关报道，为此，本研究依据枯草芽胞杆菌和金黄色葡萄球菌中VicRK结合位点的保守基序，设计生物信息学软件，对无乳链球菌的全基因组进行双向筛查，获取并分析该菌中VicRK的调控基因，进而预测此双组分转导系统在无乳链球菌的调控功能，为进一步利用该系统开发弱毒疫苗提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

Genbank序列数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov）；perl语言程序（http：//www.perl.org/）

1.2 方法

1.2.1 保守基序全基因组双向查询软件设计

从Perl官网（http：//www.perl.org/）下载相应版本。首先下载和安装Windows（x86）Active State Perl程序，继而从notepad官网下载和安装与本地电脑相配的版本；在windows32操作系统下，依据基因组DNA双链结构特点，编写具有双向查询特定序列功能的formatedb.pl和promoter_search.pl语言程序。

1.2.2 搜索数据库的构建

从NCBI Genome database上检索无乳链球菌基因组序列，下载鱼源无乳链球菌GD201008-001菌株全长基因组的genebank（full）格式与fastag格式，并将其命名为对应的sequence.fasta和sequence.gb 2个文件，将其放置于上步编写程序的同一文件夹中；双击formatedb.pl程序自动读取sequence.fasta和sequence.gb 2文件，最后在bin文件下自动生成相关的3个数据库（fcis_element.sum、forward.sum和genebank2.db）。

nlc202309032218

1.2.3 VicRK全基因组结合位点查寻

双击打开promoter_search.pl程序，输入修改后的VicRK结合位点保守基序TGTWAH-N5-WGTWAH（W：A＼T，R：A＼G，H：A＼T＼C，N：A＼T＼C＼G），按下ENTER键运行程序，然后按Ctrl+D，接着按ENTER键开始搜索；搜索结束后，自动生成一个key_sequence文件夹，其中有4个子文件，分别为：0fasta_p.fa、0id_gene_p.fa、0sum_Promoter.xls和0ther_result_p.out。其中0fasta_p.fa是查询的保守基序fasta的格式列表；0id_gene_p.fa是保守基序所对应的下游基因列表信息，包括基因ID在基因组中的位置，保守基序与下游基因的距离等；0sum_Promoter.xls是保守基序所对应的下游基因全部信息列表；other_result_p.out是除上述文件列出之外的其他相关信息列表。

1.2.4 VicRK功能预测

分析key_sequence输出信息，筛查出存在于启动子上的保守基序，获取这些启动子所对应的基因功能，进而预测VicRK在无乳链球菌中可能的调控作用。

2 结果与分析

2.1 保守基序搜索软件的编写

采用Perl语言所编写的KSS（Key sequence search）软件大小为6 MB，包含的文件有0fasta_p.fa、0id_gene_p.fa、0sum_Promoter.xls、0ther_result_p.out、formatedb.pl、promoter_search.pl、sequence.fasta、sequence.gb和一个bin文件，其中bin中含有keysequence.pl、sequence.pl、forward.pl、reverse.pl、annotation.pl、fcis_element_sum、forward.sum、genbank.db等8个子文件。KSS核心代码如下。

#！/usr/bin/perl

open OUT1， ">key-sequence.txt"；

print'my $R =（A，G）；

my $Y=（C，T）；

my $M=（A，C）；

my $W=（A，T）；

my $K=（G，T）；

my $S=（C，G）；

my $B=（C，G，T）；

my $V=（A，C，G）；

my $D=（A，G，T）；

my $H=（A，C，T）；

my $N=（A，T，G，C）'；

print"＼nplease，entry your sequence，and press ENTER to end.＼n"；

my $sequence=；

chop（$sequence）；

print"the resoult are：＼n"；

my $sequencef=$sequence；

$revcom=reverse $sequence；

# See the text for a discussion of tr///

$sequencef=～tr/ACGTRYMKSWHDBVacgtrymkswhdbvn/ACGTRYMKSWHDBVACGTRYMKSWHDBVN/；

$revcom=～tr/ACGTRYMKSWHDBVacgtrymkswhdbvn/TGCAYRKMWSDHVBTGCAYRKMWSDHVBN/；

print"$sequencef＼n"；

print"$revcom＼n"；

print OUT"$sequencef＼n"；

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$_=$sequencef_save；

s/A/[$A]/gi；

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s/G/[$G]/gi；

s/C/[$C]/gi；

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s/K/[$K]/gi；

s/S/[$S]/gi；

s/W/[$W]/gi；

s/H/[$H]/gi；

s/D/[$D]/gi；

s/B/[$B]/gi；

s/V/[$V]/gi；

s/Y/[$Y]/gi；

s/N/[$N]/gi；

$sequencef_save=$_ ；

print"the forword key-sequence are：＼n" .$sequencef_save."＼n"；

print OUT1"the forword key-sequence are：＼n".$sequencef_save ."＼n"；

my $revcom_save=$revcom；

$_=$revcom_save；

s/A/[＼$A]/gi；

s/T/[＼$T]/gi；

s/G/[＼$G]/gi；

s/C/[＼$C]/gi；

s/R/[＼$R]/gi；

nlc202309032218

s/M/[＼$M]/gi；

s/K/[＼$K]/gi；

s/S/[＼$S]/gi；

s/W/[＼$W]/gi；

s/H/[＼$H]/gi；

s/D/[＼$D]/gi；

s/B/[＼$B]/gi；

s/V/[＼$V]/gi；

s/Y/[＼$Y]/gi；

s/N/[＼$N]/gi；

$revcom_save=$_；

print"the revers key-sequence are：＼n" .$revcom_save ."＼n"；

print OUT1"the reverse key-sequence are：＼n".$revcom_save ."＼n"；

open OUT2，">dealed-with-file.txt"；

my $sequence；

open SEQUENCE ，"

while（）{

chomp（$_）；

$sequence=$sequence."$_"；

}

my $resoult；

my $last；

my $n=1；

my $A=A；

my $T=T；

my $C=C；

my $G=G；

my $R=AG；

my $Y=CT；

my $M=AC；

my $W=AT；

my $K=GT；

my $S=CG；

my $B=CGT；

my $V=ACG；

my $D=AGT；

my $H=ACT；

my $N=ATGC；

print OUT2"the forward resoult are belowe＼n"；

print"the forward resoult are belowe＼n"；

$sequence1=$sequence；

while（$sequence1=～/（（$sequencef_save）[$N]{300}）.*？/i）#将正向基序填到第2个括号内

{

$resoult=$1."＼n＼n"；

print OUT2 $n."＼n"；

print OUT2 $2."＼n"；

print OUT2 $1 ."＼n＼n"；

print $n."＼n"；

print $2."＼n"；

print $1."＼n"；

$_=$sequence1；

if（s/$2//）

{

$sequence1=$_；

}

$n+=1；

}

$sequence2=$sequence；

my $nn=1；

print OUT2"the reverse resoult are belowe＼n"；

print"the reverse resoult are belowe＼n"；

$sequence2=$sequence；

while（$sequence2=～/（[$N]{300}（$revcom_save）[$N]{0}）.*？/i）#将反向基序填到第2个括号内

{

$resoult=$1."＼n＼n"；

print OUT2 $nn."＼n"；

print OUT2 $2."＼n"；

print OUT2 $1."＼n＼n"；

print $nn."＼n"；

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print $1."＼n"；

$_=$sequence2；

if（s/$2//）

{

$sequence2=$_；

}

$nn+=1；

}

2.2 无乳链球菌VicRK结合位点与功能预测

以与下游基因相距500 bp为限，对VicRK在中国无乳链球菌GD201008-001全基因组中可能存在的结合序列TGTWAH-N5-YGTWAH进行全基因组双向筛查，结果如表1所示。共发现11个可能的VicRK结合位点，这些位点下游所对应的基因分别是oppA、deoR、acpP、NPD、cas9和pcsB等，所具有的功能分别与细胞壁代谢、渗透压调节、脂肪酸合成、细胞感染、细菌免疫、营养代谢以及基因表达等密切相关，因此可以推测，在无乳链球菌中，VicRK通过对以上基因表达水平的调控，调节与之对应的细胞壁代谢、渗透压调节、脂肪酸合成等多项生理性活动。

3 讨论

生物信息学的发展有力地推动了后基因组学的快速发展，借助国内外的生物信息学网站，相关学者能够更快速、便捷地处理复杂的生物学数据，从而获取有价值的信息。但是，针对特定的生物信息学处理，即便是最著明的Genbank等国际性网站，也不能完全达到实验者的具体要求。在本研究中，笔者采用Perl语言，编辑设计了一个6 MB的保守序列筛查软件KSS，该软件结合Genbank的基因注释信息，能够对全基因组中的目的序列进行双向的有效查找，并将所获取的全部信息以Excel的格式输出。该软件具有以下优点：（1）采用不同字母代表在具体位点上的可能碱基，如W代表A、T，R代表A、G等，从而实现了对模糊序列的有效查找；（2）限定所查序列与连接基因的距离在500 bp之内，以保证所得序列来自启动子之上；（3）实现了双向查询，并确保所得序列与下游基因方向一致；（4）数据完整，不仅包括具体序列，而且还包括位点与下游基因的距离及下游基因的全部Genbank信息。因此，本软件为基因组上保守基序的快速筛查和分析提供了便利。

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VicRK高度保守，在枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌中，其结合位点序列也存在一定的保守性，最为保守的部分为TGTWAH-N5-TGTWAH（W：A＼T，R：A＼G，H：A＼T＼C，N：A＼T＼C＼G）[4-5]；但在变异链球菌中，VicRK的保守基序有少许变化，为TGTWAHA-N4-TGTWAHA[6]。在本研究中，为能够更有效地预测VicRK在无乳链球菌中可能的结合位点，笔者对VicRK的调控基因PcsB基因[7]的上游序列进行了先行分析，结果发现，在无乳链球菌和变异链球菌中，该基因的上游64 bp处，除一个碱基外，都存在一个近乎完全符合TGTWAH-N5-TGTWAH的保守序列。因此，笔者采用微调的TGTWAH-N5-YGTWAH序列，通过KSS设计软件，对VicRK在无乳链球菌基因组中可能存在的结合位点进行预测。

通过预测发现，在无乳链球菌GD201008-001中，VicRK可能存在11个结合位点，对应的基因包括细胞壁代谢基因、毒力基因、自身免疫基因、物质转运基因、脂肪酸合成基因、营养代谢基因和蛋白翻译基因等，由此预测，VicRK通过调控这些基因的表达来参与相关生物学活性的调节。但是在无乳链球菌中，VicRK是否真的具有以上的结合位点，仍需要通过进一步的实质性验证才能证实。

参考文献

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乙烯信号转导 篇4

多细胞生物依赖细胞间的信号传递(转导)而使之联系成为整体。细胞间的信号转导形成细胞间的信息流,是生命现象的基本特征之一,细胞信号通过受体或类似于受体的物质将外来信号刺激传至胞内,产生一系列新的信息分子和有规律的生化级联反应,导致一系列生物效应,最终对细胞和整个生物体的生理功能进行调控。本文就细胞因子调节的无瘢痕愈合细胞内信号转导的机制作一简要综述。

1 受体酪氨酸蛋白激酶信号转导与无瘢痕愈合

大多数生长因子受体都具有酪氨酸激酶活性,通过受体酪氨酸蛋白激酶介导调节信号。受体酪氨酸激酶是由胞外配基结合区和胞膜内侧酪氨酸激酶域组成一个完整蛋白质,该跨膜蛋白由一个结构元件组成,在胞膜内侧除了保守酪氨酸激酶域外,还有调节序列。受体酪氨酸蛋白激酶活化后从不同的信号传递通路将信号传递给细胞内,募集众多的效应蛋白。这些通路主要有:Ras通路、磷脂酶Cγ通路、磷酸肌醇-3-激酶通路、小G蛋白系统等。受体酪氨酸激酶活化还可以直接磷酸化激活Stat蛋白,使其形成同源二聚体、异源二聚体或较高的寡聚体,然后转运到细胞核,起转录激活作用[1]。

有学者对胎鼠与成年鼠的受体酪氨酸激酶信号途径进行研究,他们认为胚胎成纤维细胞接收和调节信号的信号级联反应与成年鼠有着内在的不同,无瘢痕愈合是各种细胞因子作用平衡的结果。相对成年鼠而言,孕13 d胎鼠成纤维细胞内的受体酪氨酸激酶和其下游的信号分子被高度的磷酸化,并对发现的有意义的蛋白带进行进一步的分析后认为它们分别代表了表皮生长因子受体(EGFR)、盘状结构域受体1(DDR1)和Shc[2]EGFR是受体酪氨酸激酶,被表皮生长因子激活。已证明在创伤愈合中,表皮生长因子作为一种促有丝分裂剂可以迅速地上皮化,增加真皮的厚度,增加伤口的胶原含量以及羟脯氨酸和透明质酸的含量。

另有研究表明,在体外培养的成纤维细胞加入表皮生长因子(EGF)可以导致多种基质蛋白的合成增加,例如黏多糖、胶原酶、溶基质素。Delany等也证明了EGF通过转录后机制调节胶原酶和溶基质素的基因表达,此外,EGF还可以改变成纤维细胞的迁移速度[3]。所以,在胚胎成纤维细胞中EGFR的大量表达及高度磷酸化支持胚胎伤口的快速愈合与表皮细胞释放的EGF信号通路有关[2]。

其次,DDR1是一种可以被Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型胶原激活的酪氨酸激酶受体,它活化后可以为Shc提供停靠位点,控制细胞对细胞外基质的反应。该受体可能通过基质金属蛋白激酶的表达在伤口愈合的细胞外基质重构中起重要作用。有学者推测在胚胎无瘢痕愈合中,DDR1通过调节胶原-成纤维细胞信号通路来调节胶原的快速合成和有序的沉积。Shc在激活有丝分裂和其他反应的信号级联中是非常重要的,Shc是受体酪氨酸激酶活性的直接底物,它自身连接活化的受体和下游信号分子成分。相对成年鼠Shc在胎鼠成纤维细胞中高度磷酸化显示它连接和活化了大量的下游分子,这可能允许更快和更有序的受伤组织的重塑[2]。

另外,胎鼠成纤维细胞大量表达受体酪氨酸激酶,尤其是EGFR和DDR1,它们转而活化下游Shc而启动下游的信号通路,可能也参与了胚胎皮肤的无瘢痕愈合[3]。

2 转化生长因子-β(TGF-β)途径与无瘢痕愈合

TGF-β超家族是一类结构保守的二聚体蛋白,属于分泌型多肽细胞因子。TGF-β活化后,先与转化生长因子βⅡ型受体(TβRⅡ)二聚体结合,形成复合物,随后转化生长因子βⅠ型受体(TβRⅠ)以二聚体形式加入,形成异四聚体并与TGF-β结合。TβRⅡ自磷酸化,进而磷酸化TβRⅠ的GS结构域,使之激活而具有激酶活性。TGF-β信号通路包括依赖Smad型即Smad介导的和不依赖Smad细胞内信号通路(包括激活Erk、JNK、p38MAPK信号级联)[4,5,6]。

由于胚胎皮肤无瘢痕愈合部分由成纤维细胞及其不同的转化生长因子β1(TGF-β1)和转化生长因子β3(TGF-β3)表达调节,所以有人从TGF-β的靶基因Smad3、Smad7和结缔组织生长因子(CTGF)入手,观察了TGF-β1和TGF-β3分别刺激胎鼠和成年鼠成纤维细胞后这些靶基因表达的变化,结果发现孕早期(E17)、孕晚期(E19)胎鼠和成年鼠的成纤维细胞一样,在受到TGF-β1和TGF-β3刺激后有相同的Smad3和Smad7的反应,在对TGF-β1、TGF-β3的反应中,胎鼠和成年鼠成纤维细胞都出现Smad3的表达减少而Smad7的表达增加,这说明TGF-β信号通路在孕早期的成纤维细胞内是完整的。而且他们也发现孕早期和孕晚期胎鼠成纤维细胞受到TGF-β1和TGF-β3刺激后并未发生人CTGF表达不同的情况,所以在孕早期无瘢痕愈合和孕晚期瘢痕愈合中,不同的胶原沉积方式可能是因为在伤口处不同的TGF-β亚型的浓度不同或者其他未被识别的因素,且胎鼠在受到TGF-β1、TGF-β3刺激后出现的CTGF的表达大量增加的现象也不能被作为无瘢痕修复的成因[7]。另外,Pratsinis等也证明,在对TGF-β刺激的应答中,胚胎和成人成纤维细胞有相同的反应在活化和核转运Smad2上,而且他们还发现不同的TGF-β亚型可以导致不同的细胞增殖反应,这显示Smad非依赖型TGF-β信号通路可能在胚胎和成人成纤维细胞内作出不同的反应,这些其他的通路可能影响无瘢痕愈合与瘢痕修复的结果[8]。所以,在胚胎和成人成纤维细胞中由TGF-β介导的Smad依赖型信号通路与无瘢痕愈合无关,而且在胚胎和成人瘢痕形成中与TGF-β相关的不同可能与伤口处TGF-β亚型表达的浓度不同或者其他的信号通路不同[7]。

胶原酶-3(MMP-13)是一种基质金属蛋白酶,它可以分解许多基质成分,包括胶原纤维和其他细胞外基质成分,还有一些非基质成分例如TGF-β[9,10].MMP-13以有限的生理表达为特征,它在成人皮肤伤口愈合中没有被任何细胞表达,然而MMP-13在成人齿龈伤口和胚胎皮肤伤口中大量表达[11,12],它们都以最小限度的瘢痕形成方式愈合,这显示了MMP-13在有效的重构胶原基质导致无瘢痕愈合中的作用。另外,Mervi等人研究发现在胶原凝胶中培养的原代人皮肤成纤维细胞经腺病毒基因传递后可以大量表达MMP-13,这些高表达的MMP-13可以激活AKT和ERK1/2信号通路,抑制凋亡和刺激在3D胶原内的成纤维细胞的增殖,这也显示了MMP-13在无瘢痕愈合中的重要作用[13]。Laura等人研究表明胚胎和新生儿皮肤成纤维细胞在调节胶原降解的能力上有着根本的不同,尤其在对TGF-β的应答上,所以,在胚胎伤口修复的过程中MMP-13在快速降解肉芽组织的胶原基质中起到了重要的作用,从而导致了最低限度的瘢痕形成。此外他们证明了人类胚胎皮肤成纤维细胞表达MMP-13是TGF-β1通过p38信号级联诱导的,而且胚胎皮肤成纤维细胞由TGF-β1诱导表达MMP-13可能涉及到其他信号通路和转录因子的激活,例如Smad3,在成纤维细胞中由TGF-β介导增加7型胶原和1型胶原的基因转录。Smad3与转录因子ATF-2相互作用,ATF-2是p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)的底物,并且与c-Jun二聚化结合到人类MMP-1启动子的AP-1结合位点[12]。

3 Wnt信号通路与无瘢痕愈合

Wnt信号转导系统在动物的早期发育及形态形成中具有重要作用,也参与出生后细胞的增殖分化的调控。Wnt信号转导通路至少有四条:β-catenin通路、细胞极化通路、Wnt/Ca2+通路、调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的胞内通路。

Antoine等研究表明经典的Wnt信号在无瘢痕和瘢痕修复过程中都表达,在胚胎无瘢痕愈合期间并不增加,且其β-catenin通路模式未发生改变,依赖β-catenin通路的Wnt基因可能是早期和关键的创伤愈合的调节者,无论是在胚胎还是在出生后,且依赖于细胞环境会产生两种不同的效果,即Wnt蛋白的作用依赖于成纤维细胞的年龄而不同:经r Wnt3a处理后,胎鼠成纤维细胞内出现TGF-β3表达增加及HAS2、HAS3(透明质酸合成酶的基因)显著上调,而在成年鼠的成纤维细胞内则表现为TGF-β1表达增加及HAS2、HAS3显著下调[14]。

4 神经发育信号通路与无瘢痕愈合

此外,Anuja等提出了神经发育信号转导通路的观点[15],由于神经肽已被证明调节出生后伤口愈合的许多步骤,它们不仅与血管舒张、炎症反应有关,也与上皮、血管和结缔组织的增殖有关。他们首次发现神经生长因子诱导蛋白A(NGFI-A)也称早期生长反应蛋白,VGF8a等神经发育基因在无瘢痕愈合过程中表达增加,而无瘢痕愈合中相对缺乏炎症反应,故他们认为在胚胎创伤期间,细胞响应损伤信号通过上调神经营养因子配体和它们的受体促进无瘢痕愈合。微弱的炎细胞反应取决于神经营养因子和缓和的细胞与细胞间的相互作用,而NGFI-A增加又可激活其下游的SNARE,NPY和jun D信号通路及它们的效应元件。他们将此通路称为神经发育信号转导通路,而神经生长因子可以刺激NGFI-A和VGF8a产生,可能是无瘢痕愈合的一个共同的触点[15]。

5 细胞信号转导与无瘢痕愈合的展望

乙烯信号转导 篇5

植物细胞一氧化氮信号转导研究进展

摘要：一氧化氮(nitric oxide,NO)作为重要的信号分子,调控植物的种子萌发、根形态建成和花器官发生等许多生长发育过程.并参与气孔运动的调节以及植物对多种非生物胁迫和病原体侵染的应答过程.已经知道,精氨酸依赖的NOS途径和亚硝酸盐依赖的NR途径是植物细胞NO产生的主要酶促合成途径.NO及其衍生物能够直接修饰底物蛋白的.金属基团、半胱氨酸和酪氨酸残基,通过金属亚硝基化、巯基亚硝基化和Tyr-硝基化等化学修饰方式,调节靶蛋白的活性,并影响cGMP和Ca2+信使系统等下游信号途径,调控相应的生理过程.最新的一些研究结果也显示,MAPK级联系统与NO信号转导途径之间存在复杂的交叉调控.此外,作为活跃的小分子信号,NO和活性氧相互依赖并相互影响,共同介导了植物的胁迫应答和激素响应过程.文章综述了植物NO信号转导研究领域中一些新的研究进展,对NO与活性氧信号途径间的交叉作用等也作了简要介绍.作 者：王鹏程 杜艳艳 宋纯鹏 作者单位：河南大学生命科学学院,河南省植物逆境生物学重点实验室,开封,475001期 刊：植物学报 ISTICPKU Journal：CHINESE BULLETIN OF BOTANY年，卷(期)：,44(5)分类号：关键词：生长发育 一氧化氮 活性氧 信号转导 胁迫应答

乙烯信号转导 篇6

1.1 A/B区 (1-149氨基酸) 位于N端, 为高度可变区

在A/B区氨基末端存在一个非配体依赖性转录激活功能区, 称AF1区, 该区有高度变异性, 其转录活性依赖于特定的启动子, 是激素非依赖性的, 还含有一个能与转录因子交互作用的反式激活区。其长度和氨基酸序列可变性较大, 通过对专一性和非专一性DNA序列的识别来进行, 可减少非专一性DNA的结合, 选择正确的雌激素应答元件 (ERE) , 达到激活调控靶基因的目的, 可参与调节配体与雌激素受体结合, 调节雌激素应答基因的转录。

1.2 C区 (180-263氨基酸) 为DNA结合区 (DBD)

DNA结合区位于受体的中部, 是核受体家族中富含碱性氨基酸和半胱氨酸的最保守的一个区域, 氨基酸序列为180-263, 该区9个位置的Cys相对固定, 形成双“锌指”结构, 每个“锌指”结构由4个Cys与中心部的锌离子络合组成α螺旋, 直接参与DNA的结合, 达到转录靶基因的目的。外显子2和3编码该区域。

1.3 D区 (263-302) 为多变的铰链区

D区的保守性只有30%, 具有在E区的帮助下结合DNA的作用, 有时还会影响受体蛋白的DNA结合位点的结构。ER构型的改变受D区结构变化的影响, 以保证受体以最佳的构型与配体结合。D区可与热休克蛋白结合, 帮助ER进行适当折叠, 以保护疏水的配基结合区并使之处于非活性状态。D区还含有核定位信号, 并具有稳定DBD与DNA结合的功能。D区包括核的定位信号, 即所谓的“桥接区”, 它并不依赖于配体结合, 具有核转位功能。

1.4 E/F区 (302-553氨基酸) 为ER高度保守的区域

E/F区称为激素结合区位于受体的C端, 是第二保守区, 该区包括外显子4到8和装配配体结合的一个疏水区。E区是ER五种基因序列最大最长的功能区, 所以E区被赋予了最多的任务。E区包含有另外一个激素依赖的转录激活区, 该区域由螺旋3、4、5和12的氨基酸组成, AF2功能区的螺旋12在识别配体的雌激素激动或拮抗作用中发挥着重要的作用。当ER结合不同的配体时, AF2会呈现出不同的构像变化, 并决定转录靶基因所需要结合的共激活因子和共抑制因子, 形成ER-配体复合物, 而后与靶基因上的雌激素反应元件结合, 通过辅助因子与蛋白相互作用启动转录, 从而影响细胞增殖和分化。AF-2的核心成分是H12, 是转录激活的必须成分, 但其不直接与配体结合。当ER与配体结合, 可使H12发生明显的构象变化, 从而使AF-2活化。

2 ER受体的分型与分布

2.1 两种亚型 (ERα和ERβ) 定位

人类ER具有不同的基因编码, 含有不同的蛋白质分子结构和c DNA, 发挥不同的生物学功能。ERα基因定位于染色体6q25-1, 基因由140 kb以上的碱基对组成, 编码由595个氨基酸残基组成的蛋白质, 有8个外显子, 分子量约为67kb, -103位置和-27位置处有类似CAAT和TATA的转录元件顺序;ERβ基因远小于ERα基因, 主要因内含子长度不同所致, ERβ基因定位于14q22-24, 由40kb碱基构成, 编码由530个氨基酸残基组成的蛋白质, 分子量为59.2kb, 在结构上, 其氨基酸序列在DBD区及LBD区与ERα的同源性分别达95%和55%, 而在N端的AF1功能区, ERα和ERβ只有30%的同源性。ERβ和ERα与17B-雌二醇结合的解离常数分别为0.4mol/L和0.1mol/L, 都能与ERE结合。

2.2 雌激素的分子功能

卵巢是合成雌激素的主要场所, 分泌入血液后与性激素可逆性结合球蛋白及白蛋白。在血液中游离的雌激素扩散到靶组织而发挥其特殊的生理生化作用。雌激素对女性的卵巢、输卵管、子宫及阴道等内外生殖器官的分化、成熟和发育, 对女性乳腺的生长发育起着关键作用。男性精子的产生、睾丸等其他附属性器官的功能同样依赖雌激素。

雌激素对非生殖系统有调节作用。雌激素对心血管系统和下丘脑-垂体轴等中枢神经系统具有保护作用;可调节“骨”这个靶器官, 促进青春期骨骼的生长和骨骺的闭合, ERα和ERβ皆存在于成骨细胞、破骨细胞、间叶干细胞以及骨细胞中, 直接对这些骨发挥作用;对维持骨矿物质含量也具有重要意义;老年痴呆症、帕金森氏病、认知、记忆以及疼痛敏感性的病因也可能与之有关。

3 雌激素作用的信号转导途径

3.1 基因组作用途径

配体依赖途径。当雌激素与核受体结合后, 形成雌激素-受体复合物, 而使受体的构象发生改变, 形成同源二聚体, 暴露出DNA结合区, 这种复合物以二聚体的形式穿过核孔进入核内。在核内, 雌激素-受体复合物作为反式作用因子与靶基因上游的DNA特异基因的雌激素反应元件ERE结合, 同时通过募集而来的辅助因子, 直接或间接的与辅激活物和转录元件作用, 启动基因的转录。

配体非依赖途径。EGF (表皮生长因子) 、IGF-1 (胰岛素样生长因子-1) 、8-溴-c AMP等多肽类激素也可以激活雌激素受体, 使靶基因得到表达。文献报道, 该过程的关键因素可能是由细胞中的激酶磷酸化雌激素受体而导致的。ERα和ERβ均可被MAPK磷酸化, 只是二者磷酸化的部位不同。ERαAF-1区的第118位丝氨酸在接受EGF后可被MAPK (有丝分裂原激活的蛋白激酶) 磷酸化, 从而导致p68 RNA螺旋酶即ERα特异性辅激活物与受体结合, 使靶基因活化。同理, MAPK也可以磷酸化ERβN末端的活化区, 使受体与p160辅激活物SRC-1结合, 且这种结合是以配体非依赖的形式结合的最后再与ERE相互作用, 削弱ERα的转录活性。

3.2 非基因途径

此为雌激素的快速效应, 由雌激素与膜受体直作用影响蛋白质的磷酸化或去磷酸化所致。MAPK信号转导通路为:

丝裂原激活的蛋白激酶家族是细胞内信号转导的重要系统, 普遍存在于多种生物, 包括酵母和哺乳动物细胞, 参与了细胞分化、增殖、凋亡以及细胞间的功能同步等生理过程, 属于一组以级联方式依次活化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶组成, 由多种同工酶组成, 以此将细胞外信号逐级放大并传导到细胞内乃至细胞核, 把膜受体结合的胞外刺激物与细胞质和细胞核中的效应分子连接起来。它可被多种刺激所活化。

MAPK家族的信号转导通路采用高度保守的三级激酶级联传递信号。3种激酶按激活顺序依次为丝裂原激活的蛋白激酶激酶激酶, 丝裂原激活的蛋白激酶激酶及丝裂原激活的蛋白激酶, 构成一个连续的激活途径, 其中的ERK途径最为重要, 通过生长因子、细胞因子激活相应的受体酪氨酸激酶;多肽物质通过G蛋白偶联受体激活。

结束语