ELISA系列 | 表皮生长因子EGF家族及其受体

EGF家族成员以刺激细胞生长和增殖能力著称,在众多发育过程中扮演重要角色,如促进间充质细胞和上皮细胞的有丝分裂与分化。该家族成员至少有一个共同结构基序——EGF结构域,由六个保守半胱氨酸残基构成,形成三个二硫键。多以膜结合形式合成,经蛋白水解裂解释放为可溶性形式。

一、EGF家族成员及其受体

家族成员

表皮生长因子家族包含表皮生长因子(EGF)、转化生长因子α(TGFα)、双调蛋白(AR)、β - 乙酰球蛋白(BTC)、肝素结合表皮生长因子样生长因子(HB - EGF)、表面活性物质(EPR)、表观蛋白(EPG)、神经调节蛋白(NRGs)、神经调节蛋白 - 2s(NRG2s)。此外,选择性转录剪接还会产生多种NRG和NRG2变体。

家族受体

EGF家族成员的活性由4种受体酪氨酸激酶介导,分别是表皮生长因子受体(EGFR,也称为HER;ErbB)、ErbB2(也称为Neu,HER - 2)、ErbB3(HER3)和ErbB4(HER4)。其中,ErbB2缺乏EGF家族配体,ErbB3缺乏激酶活性。

大多数EGF家族肽作为跨膜前体合成,可经蛋白质水解释放可溶形式激素,也可作为膜锚定激素。可溶性激素小至50个氨基酸,共享约50个氨基酸的同源域,该域有六个具特征性间隔的半胱氨酸残基,形成三个分子内二硫键,决定三环二级结构,是ErbB家族受体结合和激活所必需的。

二、EGF家族配体与受体的复杂作用模式

结合模式多样

EGFR能结合八种不同的EGF家族成员,神经调节蛋白NRG2β可结合EGFR、ErbB3和ErbB4。某个EGF家族成员对四个ErbB受体亲和力的差异是配体信号特异性的关键决定因素。

刺激结果不同

EGF家族配体刺激同一受体可产生不同生物学结果。如在多种培养细胞模型系统中,不同EGF家族配体结合同一受体促进不同生物学结果。EGFR配体TGFα和AR都能刺激MDCK细胞DNA合成且水平相似,但AR能刺激这些细胞中E - 钙粘蛋白的形态变化和再分配,TGFα则不能。在MCF10A人类乳腺上皮细胞中,AR比EGF刺激更大的运动性和侵袭性。

受体存在反式激活和串扰

尽管EGF不结合或激活ErbB2,但在同时表达EGFR和ErbB2的细胞中,EGF可诱导这两个受体都发生酪氨酸磷酸化。

ErbB3需伙伴磷酸化

ErbB3几乎没有相关激酶活性,需要伙伴才能发生磷酸化。单独表达的ErbB3可与NRGs结合,但该受体的酪氨酸磷酸化仅在存在额外ErbB家族成员时发生,推测这些成员是ErbB3交叉磷酸化所必需的。

四个受体耦合到不同信号效应器,引发不同生物反应。受体的异源二聚化使生物活性更多样,还存在受体效应子,部分可能具有受体特异性。此外,ErbB家族受体还能独立于EGF家族激素刺激效应器,G蛋白偶联蛇纹素受体(GPCR)也可调节ErbB家族受体信号。

三、EGF家族功能

对神经系统的作用

EGF - ErbB信号网络在哺乳动物发育、增殖、分化和内环境稳定中作用重大。EGF家族配体及受体是神经系统等多种组织发育和维持的重要调节因子。基因敲除、转基因等体内外研究表明,尽管个别EGF家族配体间可能存在功能冗余,但这些由神经元和胶质细胞产生的分子在调节神经/胶质前体细胞或干细胞增殖、迁移、分化和存活、维持组织稳态,调节中枢神经胶质增生和周围神经损伤反应等方面不可或缺。

对上皮细胞的作用

EGF家族成员在上皮细胞分化、增殖和修复中起重要作用。ErbB2通路原发性缺陷会限制哮喘患者的上皮修复过程,恢复ErbB2稳态功能可作为哮喘治疗新靶点。

对肾脏的作用

双调蛋白在损伤诱导的肾纤维化中起关键作用,在肾脏疾病中具有治疗或诊断价值。

对心脏的作用

肝素结合EGF样生长因子(HB - EGF)能结合并激活EGF受体(EGFR/ErbB1)和ErbB4。对缺乏HB - EGF表达的突变小鼠研究表明,HB - EGF与ErbB受体一起在正常心脏功能和心脏瓣膜形成中起关键作用。通过ErbB2的HB - EGF信号对维持成人心脏内稳态至关重要,通过EGFR的HB - EGF信号在心脏瓣膜发育过程中必不可少。

其他作用

表皮生长因子家族在泪腺中发挥作用,与神经递质刺激相互作用。TGF - α是细胞增殖和分化的调节因子,与多种癌症有关,也是活动和睡眠昼夜节律的调节者之一。不过,在不受调控的情况下,该家族成员及其受体参与肿瘤形成,一些EGF家族成员在肿瘤细胞的表达,尤其是TGFα、AR和HB - EGF,与患者预后较差或对化疗药物耐药性相关。

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