E3泛素连接酶FBW7在血管新生中的功能研究

发布时间：2017-09-30 03:28

  本文关键词：E3泛素连接酶FBW7在血管新生中的功能研究

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【摘要】：“泛素-蛋白酶体”体系介导的蛋白质降解过程与人体许多重要生理和病理过程密切相关。在正常细胞中,如果某些原癌基因发生突变,可能导致其相应原癌蛋白的降解过程发生障碍,从而导致细胞的恶性转化及肿瘤的发生；在肿瘤细胞中,如果某些肿瘤抑制因子发生突变或者被过度降解,使其肿瘤抑制活性大大降低,从而促进肿瘤的生长并加速病情的恶化。“泛素-蛋白酶体”体系介导的蛋白质泛素化降解过程广泛地参与调控细胞增殖、细胞分化、细胞凋亡等多种细胞生物学过程,对细胞的生命活动具有重要而深刻的影响。“泛素-蛋白酶体”体系介导的蛋白质泛素化降解一直以来是分子生物学、细胞生物学、生理学和病理学等领域的研究热点。 “泛素-蛋白酶体”降解体系的主要成分有：泛素、泛素激活酶E1、泛素结合酶E2、泛素连接酶E3和26S蛋白酶体等。各种成分通过有序的级联催化反应最终特异性介导底物蛋白的泛素化修饰,最终在26S蛋白酶体的催化作用下降解,该过程需要ATP提供能量。“泛素-蛋白酶体”体系对细胞生命活动的调控具有“广泛性”和“精确性”双重特征。“广泛性”体现在“泛素-蛋白酶体”途径几乎介导体内所有蛋白质的降解,几乎参与调控细胞生命活动的各个方面。“精确性”体现在“泛素-蛋白酶体”对底物蛋白的高度选择性和特异性。E3泛素连接酶是保证“泛素-蛋白酶体”体系特异性识别并降解底物蛋白的关键组分。在目前发现的大约600多种E3泛素连接酶中,FBW7是近些年来备受关注的明星分子之一。 FBW7的英文全称为"F-box and WD repeat domain-containing7",它是F-box蛋白家族的成员之一。FBW7属于SCF型E3泛素连接酶,由SKP1、CUL1、RBX1和F-box四种蛋白构成,通过结构域之间的相互作用结合在一起,以蛋白复合物的形式发挥E3泛素连接酶功能。在FBW7调控的众多底物蛋白中,有些是被广泛研究的原癌蛋白,如MYC、KLF5等；有些参与细胞周期调控,如cyclinE等；有些则是某些信号通路的转录因子,如Notch、Jun等。由于FBW7的许多降解底物都与肿瘤发生密切相关,FBW7是公认的极其重要的肿瘤抑制因子。大量研究表明,在许多肿瘤细胞中FBW7发生了基因突变,这直接导致FBW7肿瘤抑制因子功能的丧失。根据文献报道,FBW7基因敲除型小鼠在胚胎发育E10.5天前后致死,这可能与其血管和造血系统发育存在严重缺陷密切相关。美国密歇根大学Sun Yi教授的研究团队发现,与FBW7具有高度相似性的SCF家族E3泛素连接酶SAG/RBX2/ROC2在小鼠血管系统和神经系统发育中具有重要的调控作用。然而人们目前对于FBW7在血管系统发育中的调控作用知之甚少,这个问题激发了我们以极大的研究热情去探索FBW7在血管生物学中的作用。 “血管发生”和“血管新生”是血管系统发育过程中两个既相互独立又密切相关的概念和现象。前者是指在胚胎发育过程中,起源于中胚层的部分细胞特化为“血-血管干细胞”,这些细胞进而聚集形成团状,被称为“血岛”。血岛的外部细胞进一步发育为成血管细胞,成血管细胞最终分化为血管内皮细胞。血管内皮细胞在某些信号因子刺激下,生长迁移形成细长的管状结构,它们相互交织并连接成为网络,形成初级毛细血管丛。初级毛细血管丛最终分化为静脉、动脉和毛细血管等成熟的血管系统,此过程称为“血管发生”。血管新生则是在某些环境因素或者信号刺激下,已存在血管内皮细胞增值分裂、迁移萌发形成细微幼稚新生血管的过程。由此可见,“血管发生”是从“源头”开始的,是从“无”到“有”的发育过程；“血管新生”是在己有血管基础上,从“旧”到“新”的过程,这是两者的不同之处。 本论文的主要内容分为以下几部分进行论述： 一、FBW7在小鼠主要脏器的血管内皮中呈高表达。 免疫组织化学染色表明FBW7在小鼠肝脏、心脏、肾脏等组织的血管内皮中呈显著表达。同时我们利用RT-PCR和Western Blot实验方法,进一步证明了在以上血管丰富的脏器中FBW7的表达量丰富。这提示我们FBW7可能在血管生物学中发挥作用。 二、FBW7蛋白表达量下调抑制内皮细胞的成管能力以及血管新生活性。 “内皮细胞成管实验”是检验内皮细胞血管新生活性的常规实验方法。用siRNA下调人脐静脉内皮细胞HUVECs中FBW7的表达量,发现内皮细胞的成管能力和血管新生活性均受到显著抑制。 三、FBW7蛋白表达量下调抑制生理性和病理性血管新生。 “小鼠角膜微囊袋实验”和‘'Matrigel Plug实验”表明,在血管内皮生长因子VEGF诱导下,FBW7可以调控基质胶中新生血管的萌发,也可调控小鼠角膜区域的血管新生。 四、FBW7蛋白表达量下调抑制畸胎瘤生长和畸胎瘤内部的血管发育。 我们构建了强力霉素诱导shRNA表达的慢病毒载体,当我们用该慢病毒感染小鼠胚胎干细胞,在强力霉素的诱导下,沉默畸胎瘤细胞中FBW7的表达。我们发现FBW7表达量下调抑制了畸胎瘤的生长以及畸胎瘤内部的血管发生。 五、FBW7影响血管新生的分子机制。 血管新生是指在已有血管系统的基础上,从己存在血管内皮细胞萌发重建并形成新血管的过程。FBW7对血管新生的调控是基于对内皮细胞功能的调节实现的。我们通过泛素化降解实验发现,FBW7可以特异地泛素化降解在内皮细胞中起重要调节作用的转录因子“KLF2”。KLF2广泛参与调控包括血管新生、血管张力、血栓形成等多种内皮细胞生物学功能。据文献报道,内皮细胞中KLF2蛋白上调可以抑制VEGFR2的表达,进而抑制血管新生活性。我们在"Matrigel Plug实验”和“畸胎瘤形成实验”中同时下调FBW7和KLF2,发现FBW7对血管新生、畸胎瘤生长、血管发生等的抑制效应被显著地逆转。因此我们认为FBW7通过泛素化降解KLF2来调节内皮细胞的功能。 综上所述,我们发现E3泛素连接酶FBW7参与对生理性和病理性血管新生的调控。FBW7通过泛素化降解KLF2这一血管内皮细胞的重要调节因子,从而调节血管内皮细胞的功能,并参与调控生理性和病理性血管新生。
【关键词】：泛素-蛋白酶体 蛋白质降解 血管新生 FBW7 KLF2
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R363
【目录】：

• 中文摘要6-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 研究背景和文献综述15-27
• 一、“泛素-蛋白酶体”介导的蛋白质降解过程15-18
• 二、E3泛素连接酶FBW7的研究进展18-22
• 三、生理性和病理性血管新生的调控22-25
• 四、转录因子KLF2在血管内皮细胞中的调控功能25-27
• 第二章 论文的研究目的和意义27-28
• 第三章 实验材料、试剂、耗材和仪器28-37
• 一、实验材料28-30
• 二、实验试剂30-35
• 三、实验仪器和设备35-36
• 四、实验耗材36-37
• 第四章 实验方法与实验操作37-53
• 一、动物学实验操作37-46
• 二、细胞生物学实验46-49
• 三、分子生物学实验49-53
• 第五章 实验结果与分析53-75
• 第一节 FBW7在血管内皮中的表达53-55
• 第二节 FBW7对内皮细胞微管形成能力的影响55-57
• 第三节 FBW7对生理性和病理性血管新生的影响57-60
• 第四节 FBW7对畸胎瘤生长和血管发生的影响60-62
• 第五节 FBW7影响生理性和病理性血管新生的分子机制62-68
• 第六节 KLF2对内皮细胞微管形成能力的影响68-70
• 第七节 KLF2对血管新生活性的影响70-71
• 第八节 KLF2对畸胎瘤生长和血管生成的影响71-74
• 第九节 FBW7通过泛素化降解KLF2调节血管新生的模型74-75
• 第六章 论文的总结与讨论75-77
• 第七章 攻读硕士期间的其他工作77-92
• 一、IHC染色在研究抗原细胞定位和抗原表达量相关性中的应用77-82
• 二、兔抗血清的制备82-86
• 三、SCP1转基因小鼠的鉴定86-92
• 附录：缩略语简表92-95
• 参考文献95-99
• 致谢99-100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘新兰;李亦功;魏建敏;赵艳娇;;Ang-2、Tie-2和VEGFR-2表达在大肠癌血管生成和预后中的作用[J];南方医科大学学报;2012年11期

2 Yoko Matsuda;Masahito Hagio;Toshiyuki Ishiwata;;Nestin:A novel angiogenesis marker and possible target for tumor angiogenesis[J];World Journal of Gastroenterology;2013年01期

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本文编号：945895