PICK1通过促进TGF-βⅠ型受体降解来抑制其信号转导

发布时间：2020-10-28 13:35

　　 转化生长因子β(transformation growth factor-beta, TGF-β)是一类结构上相关的细胞因子大家族，包括TGF-β、Activin、Nodal、骨形成蛋白(bone morphogenicproteins, BMPs)和Myostatin等。TGF-β在早期胚胎发育和组织稳态的维持过程中起着非常重要的作用。其信号转导起始于TGF-β配体与细胞膜表面I型和II型受体的结合，然后位于I型受体胞内段的丝氨酸/苏氨酸激酶区域可以进一步磷酸化Smad蛋白，使其在核内聚集并调控下游靶基因的表达。在不同微环境中，TGF-β信号强度受到严格的调控，而信号转导的失调与包括肿瘤和组织纤维化在内的多种疾病的发生有关。 PICK1(Protein that interacts with C kinase1)蛋白在神经系统中的研究较为深入，其经典功能是调控突触中AMPA受体的内吞和运输。PICK1蛋白在包括心脏，肺，肝和肾脏在内的多种器官中存在广泛的表达，但其在神经系统之外的功能还未被很好的描述，在信号转导及相关疾病发生中的潜在作用也尚未可知。 本论文发现，过量表达PICK1蛋白能够在多种细胞内广泛的抑制TGF-β信号转导。敲除Pick1基因能够有效的延长TGF-β I型受体（TβRI）的半衰期，并促进小鼠胚胎成纤维细胞对TGF-β刺激的响应。生物化学研究结果显示，PICK1蛋白是通过促进TβRI经蛋白酶体和溶酶体的降解来抑制TGF-β信号转导的。PICK1可通过其PDZ结构域直接结合TβRI的C末端，并作为脚手架蛋白加强TβRI和窖蛋白（caveolin-1）的相互作用，从而加强TβRI的脂筏/胞膜窖定位。我们进一步发现PICK1能够促进TβRI经窖蛋白介导的方式内吞，增加受体的泛素化及后续降解，从而抑制TGF-β信号转导。最后，我们在人类乳腺癌样本中观察到PICK1的蛋白表达水平与TβRI的蛋白水平及Smad2的磷酸化水平呈显著的负相关，提示PICK1可能通过抑制TGF-β信号影响乳腺癌的发展进程。这些结果显示，PICK1蛋白可作为TGF-β信号转导的重要负调控因子在神经系统之外发挥功能。我们的研究不但建立起PICK1蛋白与TGF-β信号通路的联系，还为深入理解PICK1的生理和病理功能，尤其是其对癌症发展的影响，提供了新的曙光。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2013
【中图分类】：R3416
【部分图文】：

图 1.1 TGF-β 信号转导通路[13]TGF-β 配体首先与 II 型受体结合，活化后的 II 型受体会招募并磷酸化 I 型受体，被磷酸化激活的 I 型受体又可进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可以招募并与 Co-Smad(Smad4)结合，二者形成一个转录复合体，一起转移到核内调控TGF-β 靶基因的表达。1.3.1.1 TGF-β 超家族成员在人体组织和器官中, TGF-β超家族至少拥有32个成员[12,14]，其中主要包括3个TGF-β成员，5个Activin成员和多于8个骨形成蛋白（Bone morphogenetic proteins，BMPs）成员。虽然TGF-β超家族中的不同成员具有功能上的差异性，在体内的分布也不尽相同，但是它们的序列具有一定的相似性，蛋白结构也较为类似[12,15]。TGF-β和BMPs是TGF-β超家族成员中研究最为详尽、透彻的代表性成员。1.3.1.2 TGF-β 受体与信号转导

图 1.2 TGF-β 信号通路受体结构示意图[16]RI 和 TβRII 都是单次跨膜的丝氨酸/苏氨酸激酶型受体，包含胞外段的配体结合区、跨膜区和胞内段的激酶区。其中 TβRI 上还存在 GS 结构域和 L45 环，GS 结构域能响RII 的磷酸化并导致 TβRI 的激活，而 L45 环决定 TβRI 与 R-Smad 蛋白匹配的特异TGF-β和BMPs在配体结合受体的方式上有所不同[17]。TGF-β配体不能直接I型受体，其与II型受体有很强的亲和力，当二聚化的配体结合两个II型受体蛋子后，能进一步招募两个I型受体蛋白分子，形成配体-受体复合体。与此存在的是，BMP配体能够直接结合I型受体，其与II型受体的亲和力较弱，当配体受体结合后，才能进一步募集II型受体形成稳定的配体-受体复合体。近年来究发现，配体的种类要远多于受体的种类，为适应配体的多样性和选择性，体与II型受体间需要多种不同的搭配方式。

1.3.1.3 Smad 蛋白对信号的传递Smad 蛋白是 TGF-β 超家族信号转导中最为关键的因子，它们既能响应上游配体-受体复合物带来的外界刺激，又能作为核心转录因子调控下游 TGF-β 靶基因的表达[12,18]。Smad 蛋白有 8 种，根据结构和功能，可分为 R-Smads，Smad4 和 I-Smads三种类型，其中 R-Smads 和 Smad4 都具有 N 端的 MH1 和 C 端的 MH2 两个保守的结构域，在 MH1 和 MH2 结构域之间，还存在一个连接区域（图 1.3）。MH2 结构域的主要功能是能够结合上游受体，并介导 Smads 异源复合体的形成；而 MH1结构域主要负责入核转运，结合 DNA 和拮抗 MH2 结构域的功能。
【共引文献】

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本文编号：2860159