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肝细胞生长因子及受体传递的调节与内吞作用

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通技术讯,I’I LE11 RS INBIOTECHNOL0GY生V—o1.1.  8一一No..4 ・J—u・1.,2., —0—0—7 / 691 文章编号:1009—0002(2007)04-0691-03 综 述 肝细胞生长因子及受体传递的调节与内吞作用 赵亚力,韩为东,马学斌 总医院基础所分子生物学研究室,北京100853 [摘要] 肝细胞生长因子(HGF)是一种具有多重功能的细胞因子。HGF与其受体Met酪氨酸激酶(c—Met)的结合可激 发多种生物学反应,从而调节细胞的增殖、分化、形态发生和侵袭运动等。有多种因素参与了HGF/e—Met信号传导的, 从而防止信号的过度放大,其中Cbll、Rab、泛素化激酶和HGF/e—Met的内吞等发挥了重要的作用。因此,对HGF/e-Met内 吞过程的研究,了解内吞对于HGF/e—Met的信号传导及其的影响,探讨HGF/c—Met信号传导通路的机理和相互 作用模式,可进一步阐明HGF/c—Met信号传导的机制,从而验证肝细胞中内吞作用直接调节HGF/c—Met信号通路的 作用机制。 [关键词]肝细胞生长因子;c—Met酪氨酸激酶;内吞 [中图分类号]Q257 [文献标识码]A Rugulation of HGF/cMet Transmitting and Cell Endocytosis ZHA0 l,n一统HAN Wei-dong,MA Xue—bin Department of Molecular Biology,Institute of Basic Medicine,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China [Abstract]Hepatocyte growth factor or scatter factor(HGF/SF)with its receptor Met tyrosine kinase(c—Met),is multiple regulated factor and triggers multiple biological responses.In the pathway of HGF/e—Met transmitting,many factors involve in its regulation.The Cbll,Rab,ubiquitin proteasome and endocytosis play important roles which prevend signal over am— plifying.Investigating of affection of HGF/c-Met transmitting by cell endoeytosis,explaining mechanism and interaction of HGF/c-Met pathway,it can deeply elucidate the mechanism of transmitting regulation of HGF/c—Met,and verify the hy— pothesis that endoeytosis modulates distinct c—Met signaling pathway in hepatocytes. [Key words]hepatocyte growth factor;Met tyrosine kinase;endocytosis 肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)或称分散 因子(scatter factor,SF)是一种具有多重功能的细胞因子,HGF 胞内体(early endosome),使受体迅速从细胞表面脱落进入胞浆 继而降解,引致受体的减弱或下调。受体的下调对于避免持续的 刺激以至形成转化细胞具有重要意义。RTK的内在化被认为是 及其受体——Met酪氨酸激酶(Met tyrosine kinase,c—Met)的相 互作用可以激发多种细胞生物学反应,可导致包括Ras活化引 起的有丝原激活蛋白激酶(mitogen—activated protein kinas— es,MAPK)和磷脂酰肌醇一3~激酶(phosphatidylinositol一3一kinase, 减弱或下调RTK信号通路的重要机制。近来的研究表明,内吞作 用调节RTK信号通路的密度和持续时间是通过控制信号反应因 子的细胞内定位而得以实现的。同时,对内吞后的受体蛋白的去 向,又有一条新的通路被报道,即细胞内的泛素化途径(ubiquiti— nation pathway)。因此,细胞通过2条通路,即细胞内吞后的胞内 体/溶酶体途径和泛素化途径,共同向下调节HGF刺激后的C— Met的信号传导。通过内吞作用使HGF/e—Met进入胞内,而后由 胞内体与溶酶体融合而降解或激活泛素激酶经泛素化降解,抑 制HGF/c—Met的胞内磷酸化信号传递作用,防止因信号的过度 放大而造成的细胞转化。这两条途径,前者由囊泡ATP酶质子泵 (vacuolar ATPase proton—pump)抑制剂刀球肮霉素(con— PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)等信号转导途径的级 联激活,从而调节细胞的增殖、分化、形态发生和侵袭运动等。异 常放大的HGF/c—Met信号转导通路在肿瘤的产生及传播扩散 中起着不可忽视的作用[11。c—Met是具有受体酪氨酸激酶(rece— por tyrosine kinase,RTK)活性的跨膜蛋白,RTK一般包括3个结 构区,即细胞外与配体结合区、细胞内具有激酶活性的结构区和 连接上述2个部分的跨膜区。RTK的结构既具有与配体结合的 受体功能,又具有把胞外信号直接转化成细胞内效应的能力,是 一种新颖的细胞信号过膜传递方式,也是细胞信号系统研究中 (EGF)、PDEF和胰岛素等均具有类似的特性。HGF/激活c-Met, canamyein)的作用所证实,后者由泛素化途径中的关键蛋白—— 蛋白酶体(proteosome)的抑制剂乳胱素(1actacystin)的作用所证 实0-51。 【收稿日期】2006—11-17 【基金项目】国家自然科学基金项目(30370706) 【作者简介】赵亚力(1954一),男,研究员, (E-mail)zhaoyl301@yahoo.con.1311 最活跃、最深入的领域之一,一些重要的受体如表皮生长因子 后者形成二聚体发生自身磷酸化后酪氨酸激酶活性增强,促进 多种结合蛋白的募集,直接激活多种级联放大信号通路日。同时, HGF激活c—Met引起c—Met的内在化(internalization),进入早期 维普资讯 http://www.cqvip.com

692 1 内吞作用和RTK信号 细胞内吞(endocytosis)作用及细胞表面受体的募集是包括 RTK在内的多种信号的整合过程,是一种受体介导的胞吞作用 (receptor mediated endocytosis),也是大多数动物细胞通过网格 蛋白有被小泡(clathrin coated vesicles)从胞外摄取特定大分子 的有效途径[63。其过程为:配体首先与相关受体结合后,形成配 体一受体复合物(如EGF—EGFR,HGF/c—Met)并扳动内化作用, 该处质膜在网格蛋白参与下形成网格蛋白有被小窝(clathrin coated pits);一种小分子GTP结合蛋白——发动蛋白(dynamin) 在深陷有被小窝的颈部装配成环,发动蛋白水解与其结合的 GTP引起颈部缢缩,然后深陷的小窝脱离质膜形成细胞网格蛋 白有被小泡进入到细胞中;去被后,这些内吞的转运小泡与胞浆 中散在的早期胞内体融合。在早期胞内体内,RTK依据其配体的 不同而运输到不同的终点。RTK的下调及其与配体分离后转运 到次级胞内体(1ate endosome)内,最终在溶酶体内降解(对于c— Met,还有泛素化途径的参与),从而导致了细胞表面受体浓度的 降低,称为受体下行调节(receptor down—regulation)。在细胞胞吞 过程中,胞内体被认为是膜泡运输的主要分选站之一,其中的酸 性环境在分选过程中起主要作用。在受体介导的胞吞作用过程 中,不同类型的受体具有不同的胞内体分选途径:大部分受体返 回其原来的质膜结构域。如TfR,可以在内吞作用中反复使用;有 些受体不能再循环,而是最后进入溶酶体被消化,如EGF、c—Met 等;有些受体被运至质膜的不同结构域,称为跨细胞的转运(tran— scytosis)。这样早期胞内体是多种信号通路的连接点,从此引出 多种生物学效应。包括RTK介导的细胞增殖、存活及迁移等[7.81。 内吞作用是仅仅使受体信号表达沉默还是将RTK分成 的几个部分,一直是一个重要的研究课题。近来对表皮生长因子 及其受体(EGF/EGFR)的研究表明,EGFR信号开始于细胞膜的 表面,之后内吞形成早期胞内体。内吞的EGFR与EGF具有显著 的相关性,其磷酸化水平与其细胞表面的相应分子也具有相关 性。而且,其下游的因子Shc和MEK的磷酸化仅仅与内吞后的 EGFR作用后发生。另外,通过表达区域突变的动力蛋白K44A 和Rab5¥34N突变可以抑制内吞作用,同时抑制了EGF激发的 EGFR和MAPK的磷酸化,由此可见内吞作用形成早期胞内体可 能对RTK信号复合物的传导是必须的。但在HGF/c—Met信号传 导中是否是必须的,以及与EGF/EGFR传导中的差别尚不是十 分清楚。因此,人们试图了解这些机制和途径,以证明内吞作用 在HGF/c—Met的功能 01。 2 Met通路的关键蛋白Cbll 研究证实,一种特殊的三联复合体——吞蛋白(endophilin)一 CIN85一Cbll参与并调节了c—Met的下行调节[11,12]。其中Cbll是 一种RTK信号转导通路中的接头蛋白,起到偶联活化受体与其 他信号分子的作用,参与构成信号传导复合物。c—Met被其配体 HGF激活后,磷酸化接头蛋白Cbll,磷酸化的Cbll继而磷酸化 激活Ras蛋白、后续的MAPK等信号通路中的关键蛋白,引起细 胞内的一系列生理生化反应。同时,磷酸化的Cbll可以募集 C1N85和吞蛋白,共同形成三聚体,其中吞蛋白是控制网格蛋白 生 LE T1ER S IN BIOTECHNOLOGY Vol技 术 通 讯一 18 No 4 Jul.一一-一・.  ..  200/..,, 2007 介导的内吞作用的调节成分,CIN85是一种动力蛋白;磷酸化的 Cbll还具有诱导泛素化激酶的作用,激活泛素化途径,使受体经 此途径完全水解。因而,接头蛋白Cbll的磷酸化在HGF/c—Met 信号的传导过程中通过形成三联体复合物而激活内吞机制,引 起受体的泛素化而起负性的作用。对这种复合体形成的抑 制可明显地阻断c—Met的内化及相应的HGF诱导的信号传导和 细胞学反应[13,141。泛素化途径中蛋白酶体的抑制剂乳胱素也被认 为是影响了内吞作用,从而阻止了对c—Met的下调。 Cbll在HGF/c—Met信号传导中起重要的作用。一方面,作 为接头蛋白,通过被磷酸化后激活其下游蛋白(Ras蛋白)传导信 号;另一方面,作为负性物,通过与CIN85、吞蛋白形成复合 物激活内吞机制,引起受体的经泛素化途径的降解及经溶酶体 途径的降解。现有研究还显示,当同时应用胞膜质子泵阻断受体 在溶酶体中的降解和应用蛋白酶体抑制剂乳胱素阻断受体的泛 素化途径的降解时,并没有完全阻止HGF刺激后c—Met受体的 内吞和降解,因而,可能在这2条途径之外,另有其他因素对c— Met进行下行调节 。 HGF/e—Met信号传导及其大量的生物学结点仍属未知。探 讨内吞作用与HGF/c—Met信号的相互作用机制,可能为肿瘤治 疗研究提供新的治疗靶向,并有助于发现一些与RTK信号通路 异常的疾病治疗的新靶点。内吞作用与受体信号的相互作用是 细胞在时间和空间上调节下游信号的有效机制,尤其关系到不 同的生物学结点,单一的刺激可以通过完美的调节而将信号传 导到不同的终端。因此,了解内吞作用如何调节HGF/c—Met的信 号传导特性,并r且促进不同的细胞反应;寻找内吞作用与HGF/ c—Met细胞定位生物学结点的相关性,了解其在细胞增殖、凋亡、 迁移及激酶激活中的作用;特别是对HGF/c—Met信号的下行调 节的2条途径(早期胞内体/溶酶体和泛素化)的研究,可明确它 们之间的关系和作用机制,并发现新的可能影响内吞的因素和 作用因子,为了解HGF/c—Met信号传导的机制提供重要数 据和资料。 参考文献 …1 Jeffers M,Taylor GA,Weidner KM,et a1.Degradation of the Met tyrosine kinase receptor bythe ubiquitin-proteasome pathway[J].Mol Cell Biol,1997,17(2):799 [2】Johnson GL,Lapadat R.Mitogen-activated protein kinase pathways mediated by ERK,JNK,and p38 protein kinases[J].Science,2002, 298(5600):191 1 [3 Hammond DE,Ur3】be S,Van de Woude GF,et oi.Down—regulation of Met,the receptor for hepatocyte growth factor咖. Oncogene, 2001,20(22):2761 [4]Shen Y,Naujokas M,Park M,et oi.InIB—dependent internalization of Listeria is mediated by the Met receptor tyrosine kinase[J].Cell, 2000,103(3):501 [5]Naka D,Shimomura T,Yoshiyama Y,et oi.Internalization and degradation of hepatocyte growth factor in hepatocytes with down— regulation of the receptor/c—Met[J}.FEBs Lea.1993.329(1-2):147 【6 6】Hammond DE,Carter S,Clague MJ.Met receptor dynamics and signalling[J].Curt Top Microbiol Immunol,2004,286(6):21 【7 Zuk PA,El7】ferink LA.Rabl5 differentially regulates early endocytic 维普资讯 http://www.cqvip.com

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