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目的:肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)是由间质细胞(如成纤维细胞、巨噬细胞)产生的多肽类细胞因子,又称间充质因子。HGF具有许多重要的生物学功能,如促进细胞的增殖、分裂;抑制细胞间隙连接的生成和细胞之间的粘附,导致细胞的离散;上调尿激酶型纤溶酶原激活物及受体(uPA/uPAR)的表达,促进细胞外基质降解;增加细胞骨架蛋白磷酸化,破坏细胞骨架,从而使细胞易于变形和迁移。因此,HGF又称促有丝分裂因子、离散因子、细胞形态发生素或促迁移因子。HGF在胚胎的发育、器官的形成、细胞的生长和迁移过程中发挥重要的调控作用,也与肿瘤的发生、进展、侵润、扩散和转移有着非常密切的关系。
HGF的受体是原癌基因c-met编码的产物,又称cMet。cMet属于具有酪氨酸蛋白激酶活性的单跨膜受体,常由上皮细胞(如肝、肾、消化道细胞)表达。肿瘤细胞表达增加。HGF由间质细胞分泌后,经旁分泌途径作用于周围靶细胞。配体与受体结合后导致受体二聚化和胞内结构域酪氨酸残基磷酸化,胞内含有SH2结构的信号分子可识别磷酸化的酪氨酸残基与受体结合,从而激活细胞内不同的信号转导途径。已知HGF/cMet活化的细胞内信号转导途经起码有三条,包括有丝分裂原激活的蛋白激酶信号转导通路(MAPK信号通路)、磷脂酶Cγ1/二脂酰甘油/蛋白激酶C信号转导通路(PLCγ1/DAG/PKC信号通路)和三磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B信号转导通路(P13K/PDK/PKB信号通路)。不同的信号通路参与不同细胞活动的调控。MAPK 信号通路活化后促进细胞的增殖分裂,后两条信号通路与细胞的变形迁移有关。
脂筏(lipid raft)是质膜上具有特定结构和功能的膜微区。脂筏具有多种重要的生物学功能,包括细胞内外的物质转运、细胞信号的跨膜转导、细胞的黏附、微生物的感染等。尤其是在参与细胞信号的跨膜转导方面,被认为是质膜上参与细胞信号转导的工作平台。受体介导细胞外信号跨膜转导的过程是受体与配体以及周围其它膜分子包括蛋白质和脂类分子相互结合、相互作用的过程。因此需要一个适宜的质膜微环境。脂筏理论的提出,推进了对受体作用的分子机制进一步的深入研究。目前,已发现许多质膜受体包括表皮生长因子受体(EGFR)、胰岛素受体(INR)、血小板衍生的生长因子受体(PDGFR)、成纤维生长因子受体(FGFR.)、T细胞、B细胞受体及肿瘤坏死因子受体等功能的发挥与脂筏有关。而脂筏在肝细胞生长因子受体介导的胞外信号跨膜转导中的作用尚不十分清楚,本课题主要探讨脂筏对肝细胞生长因子受体介导的信号转导通路的影响。
方法:体外培养人肝癌HepG2细胞,细胞在无血清MEM培养基培养饥饿24小时后,将细胞分为处理组和对照组。处理组细胞用甲基-β-环糊精(MDCD)处理,以去除细胞胆固醇干扰脂筏的形成。然后分别向处理组和对照组细胞加入人工重组肝细胞生长因子以活化c-Met。收集细胞后,采用SDS-PAGE、Western Blotting技术及计算机扫描定量分析处理组和对照组细胞PICγ1/DAG/PKC信号通路、P13K/PDK/PKB信号通路和MAPK信号通路活性的变化。
结果:1)用MBCD处理HepG2细胞破坏脂筏后,细胞c-Met和PLC71磷酸化程度降低,分别为对照组的78﹪和65﹪:胞浆中PLCγ1含量增加,为对照组的1.75倍;膜结合的PLCγ1减少,为对照组的70﹪。说明破坏脂筏可抑制PLCγ1由胞浆向质膜转位及磷酸化活化。上述结果说明,用MβCD抑制脂筏的形成,可抑制HGF/c-Met介导的PLCγ1/DAG/PKC信号通路的活化。2)用MβCD处理细胞后,胞浆中PKB含量减少,为对照组的62﹪,同时膜结合的PKB磷酸化程度降低,约为对照组的86﹪,说明PKB的表达及磷酸化活化受到了抑制。用MβCD处理细胞同时可抑制PDK由胞浆向质膜的转位及活化,结果说明,用MβCD抑制脂筏的形成,可抑制HGF/c-Met对P13K/PDK/PKB信号通路的活化。3)采用WesternBlotting技术分别观察了MβCD处理对ErK/MAPK信号通路、p38/MAPK.信号通路和JNK/MAPK信号通路的影响。结果表明,破坏脂筏的形成,对MAPK信号通路没有显著的影响。
综上所述,用MβCD处理HepG2细胞破坏脂筏,可抑制HGF/c-Met对PLCγ1/DAG/PKC信号通路和P13K/PDK/PKB信号通路的活化,而不影响HGF/c-Met对MAPK信号通路的活化。我们推测,用MβCD处理细胞破坏脂筏后,改变了c-Met所处的质膜微环境,一方面是影响受体二聚化或二聚化程度,使受体胞内部分的构象发生改变,胞内含有SH2结构的信号分子不能与之结合,从而抑制了胞内信号通路的转导。另一方面,不同信号分子识别的酪氨酸残基的磷酸化位点不同,破坏脂筏可能抑制了受体某些酪氨酸残基的磷酸化,使下游信号分子不能识别结合,同样抑制了胞内信号通路的活化。