肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化课件

肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化1.细胞迁移是恶性肿瘤侵袭和转移中的关键步骤之一。细胞前端伸出板状伪足形成新的细胞黏着细胞尾端黏着解离细胞体收缩2.细胞定向运动需要细胞骨架的参与，尤其是由肌动蛋白组成的微丝骨架。3.肌动蛋白是运动细胞伪足中最主要的结构组分。利用抑制微丝聚合的特异性药物细胞松弛素D(CytochalasinD)处理细胞后可抑制细胞的定向运动。4.细胞在迁移过程中主要受到RhoGTPases的调节，发生肌动蛋白骨架重组，获得定向迁移的能力。肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化F-actin的形成肌动蛋白活化Mg2+Activation成核Nucleation延伸Elongation稳态SteadystateCa2+Arp2/3、formin、spire等成核蛋白G-actinG-actinG-actinG-actinG-actinG-actinG-actinF-actin胞质中单体球状肌动蛋白（G-actin）在生理状态下可以装配成具有分子极性的丝状肌动蛋白（F-actin）。肌动蛋白的生化特性和单体肌动蛋白的极性是大多数细胞运动的基础。肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化微丝装配过程中的踏车行为Profilin解聚因子（ADF）和加帽蛋白（CP）分别独立地调节肌动蛋白的动态变化，从而实现对微丝骨架滚动式循环即踏车行为的精密调控。肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化微丝骨架滚动式循环的调节因子-ADF/cofilin解聚因子（actindisassemblyfactor,ADF），即切丝蛋白（cofilin），活化的ADF可以加速微丝负端的单体解离。ADFSlingshot磷酸酶PLIM蛋白激酶PRac微丝负端单体解离促进微丝骨架滚动循环限速步骤ProfilinADPPPATPPPPG-actinG-actin肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化加帽蛋白（cappingprotein,CP）终止微丝正端持续伸长从而抑制微丝的长度，保证有效地产生推动细胞膜延展所需要的力（与长微丝相比，短的微丝更刚硬）。及时封闭无效微丝的生长正端，使游离的ATP-肌动蛋白供应有限的正端生长，从而保证运动方向的微丝有效而快速地生长。微丝骨架滚动式循环的调节因子-CP/Gelsolin、DNaseI等肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化微丝骨架滚动式循环的调节因子-Arp2/3complexArp2/3复合物:存在于细胞膜的波动边缘，由于它与actin在结构上的同源性，能促使actin成核，制造F-actin的分支点。Arp2/3复合物的上游活化因子是Wiskott-AldrichSyndromeProteins(WASP)家族成员，小G蛋白、PIP2、Cdc42可以结合到WASP上，解除其自身抑制而将其活化。Arp2/3小G蛋白等WASP？？？成纤维细胞中检测不到Arp2/3复合体formin小G蛋白等FH1FH2Profilin肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化微丝骨架滚动式循环的调节因子-MyosinMyosin是一种ATP水解酶，将ATP上的化学能转换成机械能，产生运动所需要的能量。MyosinⅡSer19调节轻链（MLC）Pmyosinlightchainkinase(MLCK)myosinlightchainphosphatase(MLCP)PRhoassociatedkinase(ROCK)myosin的磷酸化过强或过弱都会影响细胞体的收缩过程，而进一步影响细胞的迁移能力。肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化细胞迁移中调控微丝骨架滚动式循环的信号转导通路-RhoGTPasesRhoGTPases是Rho超家族中的一类小分子的GTP水解酶，其中对RhoA、Rac1和Cdc42的功能研究最多。RhoGTPases与GTP结合被激活。RhoGTPases通过控制细胞骨架蛋白的组装和调节粘着斑的重排，在细胞的极化和迁移过程中起到了中心枢纽的作用。Cdc42RacWASPWAVEArp2/3PAKLIMKmyosinⅡMLCPROCKRho3-sercofilinProfilinLIMKforminRLCPPPPPPPCdc42：主要参与细胞极性的建立；Rac1：促进板状和丝状伪足形成；RhoA：促进应力纤维和黏着斑形成；激活myosin，促使细胞尾部的收缩。肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化细胞迁移中调控微丝骨架滚动式循环的信号转导通路-MAPKsMAPKs（mitogen-activatedproteinkinases）家族包括JNK（JunN-terminuskinase）、p38和ERK（extracellularsignal-regulatedkinase），在结构上的共同点是在激酶区包含Thr-x-Tyr序列。MAPKs是细胞迁移过程所必需的。JNK上调细胞骨架调节蛋白，如profilin的表达和激活spir（WASP家族的成员）磷酸化桩蛋白paxillin（ser178），引起细胞尾部黏着斑的解聚Rasc-Raf1MEK1/2paxillinFAKERK1/2MLCKPMyosinⅡSer19Pm-calpain促进微丝的收缩促进黏着斑的解离，促进细胞粘附影响细胞粘附Pintegrin调节黏着斑与细胞基质的粘附参与了生长因子和细胞因子介导的细胞迁移，但其作用机制尚不十分清楚。p38肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化细胞迁移中调控微丝骨架滚动式循环的信号转导通路-FAKFocaladhesionkinase（FAK）:黏着斑激酶是一种非受体酪氨酸蛋白激酶，通过其激酶活性和“脚手架”的功能在细胞迁移的各个过程中发挥关键作用。大部分的FAK存在于粘着斑中，少部分的FAK存在于细胞质中。FERM同源结构域，可以同其他蛋白酪氨酸激酶以及细胞骨架相关蛋白相互作用.两个脯氨酸富集区，能和含有SH3结构的蛋白结质合，使FAK参与调节细胞骨架运动。黏着斑靶向(focaladhesiontargeting，FAT)序列，可作为踝蛋白及桩蛋白的结合位点，增强RhoA的活性。激酶区的6个磷酸化位点是FAK发挥信号转导功能的关键部位，其中Tyr397是其主要的自磷酸化位点肿瘤细胞迁移过程中肌动蛋白的调控与变化细胞迁移中调控微丝骨架滚动式循环的信号转导通路-FAK整合素黏着斑形成FAK构象改变Tyr397自身磷酸化SrcfamilyPTENFAK6个磷酸化位点全部被磷酸化Grab2/SOSRasc-Raf1MEK1/2ERK1/2小G蛋白CASPCrkp85第lO号染色体缺失性磷酸酶张力蛋白同源性基因(phosphataseandtensinhomologydeletedonchromosomeTen，PTEN)。PIP2/PIP3WASPGrafFAK相关