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脊椎动物中 Hedgehog 信号通路图

作者:上海睿之生物医药科技有限公司 2012-06-27T00:00 (访问量:8033)

Hedgehog基因是一种分节极性基因, 因突变的果蝇胚胎呈多毛团状,酷似受惊刺猬而得名。哺乳动物中存在三个Hedgehog的同源基因:SonicHedgehog(SHH)、Indian Hedgehog(IHH)和Desert Hedgehog(DHH),分别编码Shh、Ihh和Dhh蛋白。Hh蛋白家族成员均由两个结构域组成:氨基端结构域(Hh-N)及羧基端结构域(Hh-C),其中Hh-N有Hh蛋白的信号活性,而Hh-C则具有自身蛋白水解酶活性及胆固醇转移酶功能。Hh前体蛋白在内质网中通过自身催化分裂成 Hh-N及Hh-C两部分,其中Hh-C共价结合胆固醇分子、并将其转移到Hh-N的羧基端,随后在酰基转移酶的作用下Hh-N氨基端的半胱氨酸发生棕榈 酰化。Hh蛋白只有通过这些翻译后的修饰过程才能获得完全功能。

  Hh信号传递受靶细胞膜上两种受体Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)的控制。受体Ptc由肿瘤抑制基因Patched编码,是由12个跨膜区的单一肽链构成,能与配体直接结合,对Hh信号起负调控作用。受体Smo由原癌基因Smothened 编码,与G蛋白偶联受体同源,由7个跨膜区的单一肽链构成,N端位于细胞外,C端位于细胞内,跨膜区氨基酸序列高度保守,C 末端的丝氨酸与苏氨酸残基为磷酸化部位,蛋白激酶催化时结合磷酸基团。该蛋白家族成员只有当维持全长时才有转录启动子的功能,启动下游靶基因的转录;当羧 基端被蛋白酶体水解后,就形成转录抑制子,抑制下游靶基因的转录。Smo是Hh信号传递所必须的受体。在无Hh、Ptc的情况下,激活Smo可导 致Hh 靶基因的活化;基因Smo突变时,可出现与Hh 基因突变相同的表征。

  目前发现的参与Hh信号转导的核内因子包括转录因子Ci/Gli、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Fused(Fu)、Fu抑制剂(SuFu)、类运动蛋白 Costal-2(Cos2)、蛋白激酶A(PKA)等。其中Ci/Gli、Fu起正调控作用,Cos 2、PKA起负调控作用。Gli蛋白家族成员是较大的多功能的转录因子,属于C2 H2型锌指结构蛋白。

  在正常情况下,Ptc抑制Smo蛋白活性,从而抑制下游通路,这时下游的Gli蛋白在蛋白酶体(Proteasome)内被截断,并以羧基端被截断的形式进入细胞核内,抑制下游靶基因的转录。当Ptc和Hh结合以后,解除对Smo的抑制作用,促使 Gli蛋白与PKA及一些未知因子与微管形成大分子复合物,使得全长Gli蛋白进入核内激活下游靶基因转录。Hh-Gli通路可以诱导Ptc的转录,形成 负反馈的调控环。当Ptc发生突变或缺失时、或是Smo突变导致对Ptc的抑制作用不敏感致使基因活化,致使Hh信号通路失控,使Gli持续激活、启动靶 基因转录。在正常时,Ptch蛋白抑制跨膜蛋白Smo的活性。Hh结合Ptch后释放Smo来阻断Ptch蛋白的功能,并通过 潜伏的Gli 家属转译因子激活转译靶分子。 Gli蛋白可以通过与Su(fu)蛋白的抑制物的结合来调节。

(来源:Scimall科学在线)

Hedgehog信号通路:
本信号转导涉及的信号分子主要包括:
Skn,HhN,ER/Golgi,Dispatched,Ihh,Dhh,Shh,Smo,Gαi,COS2/Klf7,SuFu,Gli1,Gli2,Gli3,PTCH1,CDO,BOC,Gli1/2-Act,β-Arrestin,Kif3A,KCTD11,PKA,CK1,GSK-3β,β-TrCP,Gli3-R等。


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