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生长激素作用的分子机制

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生长激素作用的分子机制生长激素作用的分子机制 刘守仁 ( )新疆农垦科学院 ,新疆石河子 832000 ( ) 生长激素 Growt h ho r mo ne 简称 GH是垂体前叶合成和分泌的一种多肽激素 ,由垂体前叶合成和 分泌的一种多肽激素 。它是由垂体嗜酸性细胞产生的 。 制备 GH 一般用牛 、羊 、猪等动物的垂体 ,通过硫酸铵沉淀 ,二乙氨乙基 ———纤维素层析纯化获得 GH ,一般得量较少 。这种精制的 GH 均为一种不含糖的单链多肽 ,由 190,191 个氨基酸组成 。有两个 二硫键形成稳定的分子结构 ,分子量为 ...

生长激素作用的分子机制
生长激素作用的分子机制 刘守仁 ( )新疆农垦科学院 ,新疆石河子 832000 ( ) 生长激素 Growt h ho r mo ne 简称 GH是垂体前叶合成和分泌的一种多肽激素 ,由垂体前叶合成和 分泌的一种多肽激素 。它是由垂体嗜酸性细胞产生的 。 制备 GH 一般用牛 、羊 、猪等动物的垂体 ,通过硫酸铵沉淀 ,二乙氨乙基 ———纤维素层析纯化获得 GH ,一般得量较少 。这种精制的 GH 均为一种不含糖的单链多肽 ,由 190,191 个氨基酸组成 。有两个 二硫键形成稳定的分子结构 ,分子量为 2100,2200 道尔顿 。它的生物学功能是促进动物生长发育 ,促 进蛋白质 、核酸的合成 ,增加体重 ,增加毛量 ,抵制葡萄的氧化 ,动用脂肪组织释放出脂化的脂肪酸到血 液中去 ,即脂肪的分解 ,增高血糖 ,促进碳水化合物的代谢 ,有调控代谢的作用 。由于社会的发展 ,人们 生活不断提高 ,对原先从动物垂体中提抽纯化 GH 已不能满足人们的需求 ,必须改变生产方式 ,动用现 代基因工程技术 ,合成基因 ,扩大生产 ,满足人们日益增长的需要 。 1 GH 基因的构建及其顺序分析 近年来基因工程技术蓬勃发展 ,运用于生物界各个领域 ,取得很大成绩 。现已知人 、大鼠 、牛和猪的 ( ) 生长激素基因都已克隆成功 ,新疆细毛羊 Xinjiang fine Wool Sheep GH 基因也已克隆成功 。现将该基 因研究情况简介如下 。 1 . 1 构建羊基因库 取新疆细毛羊的睾丸 DNA 用酶解得到 12 - 20 kb 片段 ,在噬菌体中增殖 ,从中得 到噬菌斑 ,经原位杂交 ,酶切电泳等 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,从中筛选出并构建了新疆细毛羊的基因库 。 1 . 2 筛选出羊 GH 基因 从羊的基因库中筛选出 PS G - 2 质粒 ,它与已知羊基因的 3’,5’端探针进行 杂交 ,结果均能杂交 ,表明此质粒含有羊的完整 GH 基因 。 ( ) 1 . 3 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 羊 GH 基因全序列 PS G - 2 用酶切 Hind ?得到不同片段 ,进行克隆 ,以此作为羊 GH 基因 ( 的全顺序测定 ,从 5‘端加帽位点到 3‘端旁侧顺序 ,全部核苷酸序列为 2021bp ,其中有 4 个内含子 in2 () ) t ro n和 5 个外显子 ex o n构成的 。全部共有 191 个氨基酸为羊的 GH 成熟分子 。 1 . 4 与 LiCho u - Hao 和 Byr ne 羊基因序列的比较 LiCho u - Hao 等人用羊垂体通过生化方法得到 S GH 基因 ,该基因等电点为 6 . 3 ,其分子量为 2200 道尔顿 ,由 191 个氨基酸残基组成 ,其中第 9 位和第 63 位均为甘氨酸残基 。 ( ) Byr ne 等人用美利奴绵羊 Merino sheep为材料获得 GH 基因的全部顺序 ,其中第 63 位为丝氨酸残 基与 LiCho u - Hao 不同 ,其含顺序完全相同 。 任兆钧等人用新疆细毛羊的睾丸克隆得以 GH 基因 ,该基因顺序中第 9 位为精氨酸残基 , 与 Li2 Cho u - Hao 和 Byr ne 不同 ,而第 63 位为丝氨酸残基与 Byr ne 相同 ,与 LiCho u - Hao 不同 。 以上说明 ,从羊的不同组织提取或克隆得到的 GH 基因 ,该基因结构的同源性相当一致 ,仅有个别 氨基酸的区别 。 与牛 GH 基因比较 ,两者同源性高达 95 . 8 % 。说明不同种动物 GH 基因结构的同源性都比较高 。2 GH 作用的分子机制 GH 促进动物生长发育和调控代谢作用已被人们认识多年了 ,但 GH 作用于受体而引发的一系列 的变化和作用仅是最近几年才被阐明的 , GH 作用的分子机制也较明了 。 2 . 1 GH 调控细胞和胞浆的活动 ( ) 生长激素的受体 GHR是一种跨膜蛋白 ,是细胞因子/ 造血因了受体超家族的居员之一 ,它在胞外 区近膜处有一个 motif ,是结合配体作用 。在胞内区有两个 motif ,一个近膜的 motif 为 Bo x l ,在 Bo x l 的 C 端约 30 个氨基酸还有一个 motif 为 Bo x ?, GHR 的这些区域在信号传导中起着十分重要的作用 。 ( GH 结合 GHR 后引发出一系列的作用分子机制 ,首先是 GH 与 GHR 的胞外区域的 GHB P 受体结 ) 合蛋白结合 ,引起 GHR 的二聚化 ,这是对 GH 作用的必要步骤 ,也引起 GHR 的构象变化 ,这种变化对 信号传导是十分重要的 。 在细胞中对 GH 反应最快的是 J A K2 酪氨激酶结合到 GHR 上激活了 2 ,J A K2 是 J A K 家族成员之 一 ,还有 J A K1 、J A K3 和 t h K2 ,J A K2 主 要 接 受 GH 的 激 法 , 在 3 T3 - F442A 纤 维 母 细 胞 中 GH 激 活 ) ( J A K2 的酪氨酰磷酸化比 IFN r r 干扰素或 L IF 的激法效果大于 15 倍 ,在削减和突变的 GHR 研究中 显示 BO XI motif 是对依赖 GH 的 J A K 结合于 GHR 和 J A K2 酪氨酰磷酸化所必须的 。专一的 Bo x I 缺 失会破坏 GHR - J A K2 的联合和依赖 GH 诱导的 J A K2 磷酸化 ,有趣的是在人 GHR 这个区域里一个脯 氨酸换成一个丙氨酸同样消除了依赖 GH 诱导 J A K2 酪氨酰磷酸化 ,尽管 Bo x I motif 在 GHR - J A K2 联合中起主要作用 ,更远末端区域也增强了相互作用 ,在 J A K2 的激法之中近膜区的 Bo x IJ A K2 和/ 或 J A K2 的激法之中近膜区的 Bo x I J A K2 和/ 或 Bo x ?胞浆区的 EPO - R 、PRL - R 和 gp 130 已受到影响 , 由 GH 或其它细胞因子活化 J A K 激酶的机制尚不清楚 。但 ,有一种一致假说 :一般 GHR 结构和酪氨酸 激酶的激活是由 GH 结合到两个 GHR 分子上 ,每个 GHR 对 J A K2 亲和力增强 ,在成对 2 的激酶区域里 两个 J A K2 分子充分相互贴近使 1 个或更多酪氨酸转磷酸化 ,因而活化了 J A K2 。与 J A K2 激活 GHR 开始信号传导活动相一致的 、缺乏 J A K2 结合位点 GHR 突变体 ,在 CHO 细胞中失去引起依赖 GH 增加 ) ( SHC 蛋白 、IRS I 和 2 和 ER KS 胞外信号调节激酶1 和 2 的酪氨酰磷酸化 ,在 FDC - P I 细胞和 Ba/ F3 细胞中胰岛素合成 ,Spi2 . 1 基因的诱导和依赖 GH 的有丝分裂会增加 。GH 结合到 GHR 上主要作用是 促进吸收一些新成员和激活 J A K2 ,信号传导可能需要 J A K2 而不需要 GHR 。同这个假说相一致的 ,大 鼠 GHR/ J A K2 嵌合体直接连接在 J A K2 的 1/ 3C 端上 , GHR 的胞外和跨膜区域能将依赖 GH 的转录激 活 ,通过 C - fo s 启动子进行传递 。 ( ) 酪氨酸激酶的信号传导常常介导于 SH2 Src 同源 2区的信号传导 ,使蛋白结合到酶或基它本科的 基层的磷酸化酪氨化酪氨酸 ,在 GH 反应中 J A K2 和 GHR 两者在酪氨酸上都要成为磷酸化 ,这大概是 J A K2 激活的结果吧 ! 在 GH 反应中除 GHR 和 J A K2 外 ,大量其它蛋白都要成为磷酸化 ,J A K2 蛋白的磷酸化除 J A K2 和 GHR 和/ 和 J A K2 和或 GHR 结合的激活蛋白外 ,进入信号传导通道还包含其它酪氨酸激酶或磷酸脂 酶 ,最早认识的两个依赖 GH 的酪氨酰磷酸化蛋白是 MA P 激酶 ,称为 ER KsL 和 2 ,MA P 激酸由许多受 体和非受体的酪氨激酶包括 GH 在内的所活化 ,是在调控生长和分化过程起着关键的作用 。 ( 一条通道是从膜受体酪氨酸激酶引导到 MA P 激酶包括 SHC , Grb2 , So s , ras , raf 和 M E K M SP/ ) ER K 激酶,在 3 T3 - F442A 纤维母细胞中 , GH 已证明促进高速的 66 - ,52 - 和 46 - KDa SHC 蛋白的 (酪氨酰磷酸化 , GH 同样诱导 GHR - J A K2 复合体结合到 SHC 蛋白的 SH2 区域融合到 GS T 谷胱甘肽 ) S - 转移酶和 SHC 有关的 Grb2 ,这些结果提出 GH 激发与 J A K2 - GHR 复合体有关的 SHC 蛋白通过 SHC 蛋白 SH2 区域 。SHC 是由酪氨酰磷酸化后允许 Grb2 结合到 SHC ,尽管 GH 不表明在这条信号传 ( ) 导级联中活化余留分子 S0s ,ras ,raf 和 M E K,但是似乎可信 SHC 和 Grb2 募征是在 GH 激活 ER Ks I 和 2的 早 期 活 动 中 通 过 这 条 通 道 。GH 激 活 MA P 激 酶 需 要 GHR 丰 含 脯 氨 酸 Bo x I , MA P 激 酶 叫 作 ( ) p 70rsk 和 p 90rsk ,磷脂酶 A2 ,细胞骨架蛋白和转录因子 [ 如 c - J un 和 TCFs 三元复合物因子包含 p b2 TCF/ E I K - 1 . 在 3 T3 - F442A 纤维母细胞中 , GH 已表明活化 Sb 激酶 p 90 TSk 。可能某些其它基 质在 GH 反应中是由 MA P 激酶进行磷酸化和 GH 的其它作用是可信的 。 ( ) 蛋白激酶 C P KC在 GH 引发的信号传导中起重要作用 ,已有报道 ,由 GH 短暂 、快速引发和 P KC 活化物参与下使 DA G 略为增加 , GH 可能活化 P KC 包括 IPS 蛋白和 P I3’激酶通过通道 。 长 期 用 PMA 处 理 细 胞 会 减 少 P KC和 / 或 增 加 P KC的 抑 制 剂 , 明 显 降 低 GH激 发 脂 肪 形 成 , 诱 导 ( ) c - fo s 表达 ,刺激核蛋白结合到 C/ EB P 寡核苷酸上和增加钙离子浓度的能力 。GH 的这些活动 作用可能需要激活的 P KC 或且由 P KC 调节 , P KC 在依赖 GH 激活 MA P 激酶和 p 90rsk 中起作用 ,但对此有 许多信号传导活动和磷酸化级联反应的论述在 GH 调控靶细胞基因表害中达到高潮 ,新近明显表 明 , GH 调控转录因子和组织专一性基因一样活动可能是调节长期生理作用 。 ) ( 最近论述了转录因子如 Stat 信号转递物和转录活化物参与 GH 信号在受体和细胞核这宰的作 用 。起初认识 IFN 信号通道 ,Stat 蛋白是潜在 SH2 和 SH3 区域的胞浆因子 ,在酪氨磷酰酸化上通常经 过 J A K2 发动级联 ,胞浆 Stat 蛋白同其它和/ 或非 Stat 蛋白复合物运送到核 ,结合于 DNA 上 ,激活靶基 ( ) 因转录 。GH 已证明诱导几种 Stat / P91 ; Stat 3/ A PR E 敏感状态反应因子 acute - p haserespo nse f acto r ( ) 包含在 IL - 6 和 L IF 的信号里 ,和/ 或 Stat 5/ M GF/ 乳腺因子 mammary gland f acto r包含在 Prl 信号 中 ,它们蛋白都是在 GH 处理 3 T3 - F442A 纤维母细胞中用 GH 处理 ,大鼠肝 hypop hysecto mixed 中在 GH 处理 CHO 细胞的重组 GHR 表达中酪氨酰磷酸化同它们转录因子相一致的是 Stat 蛋白存在于 GH ( 诱导的许多基因复合物结合在 DNA 上 。在 c - fo s 启动子中 GH 诱导的三种复合物结合到 S I E Sis 诱 ) 导的元件,因为 Stat 通过 SH2 磷酸化酪氨酸的相互作用而形成同源二聚体 ,三种 GH 诱导的结合的复 合物分别被认为 Stat l 和 Stat 3 是同源二聚体和 Statl , Stat 异源二聚体 ,在以 GHR 转染的 Ba/ F3 细胞 ) ( 中 GH 诱导 Statl 含有复合物结合到 S I E 和 GRR r 干扰素区,在 spi2 . 1 基因中 , GH 同样刺激 Stat 5 结 ) ( ) ( 合于 GSA r 干扰素激活顺序样反应元件 GL E - 1。 在 IM - 9 细胞中未知的 Stat 有关蛋白结合到 GRR 上 ,Stat 4 可能在肝脏结合 S I E 的复合物中为次 要成分 。 由 GH 激活 Stat 3 出现依赖的细胞型 ,因为在 IM - 9 细胞没有观察到 GH 激活 Statl ,在缺乏激活Statl 的情况下发生了由 GH 刺激而激活了 Stat 3 ,说明 Statl 能被 GH 活化而又不相互依赖 。DNA 结合 ( 于 Stat 复合体 ,可能代表 GH 诱导基因表达的重要贡献 ,由 GH 能够得到核活动的直接通道 , GHP - ) J A K - Stat 3 - target gene,Stat 蛋白的激活同样论及配体结合到超家族的许多细胞因子的受体上 , Stat 蛋白激活是由细胞因子和生长因子调控转录的共同机制 。 在 J A K2 缺陷细胞株中削减和突变的 GHRs 的 GH 信号传导的分析中表明 ,Stat 激活需要 J A K2 激 活 ,在 GHR 中 没 有 专 一 的 磷 酸 化 酪 氨 酸 会 显 露 出 需 要 GH 激 活 的 Statl 或 3 , GHR 没 有 含 Stat 3 - ( ) YXXQ或 Statl 相关的 motif s 分别发现于 g P130 和 IFN r 包含受体上 ,J A K2 所含 motif 相同或相似于 这些 Stat 相关的 motif s 。这些都以 GH 为例发现 ,J A K2 磷酸化是重要部分和没有 GHR 区带是会直接 影响到 Stat 的激活 , Statl 和 3 可能最初结合到 J A K2 或结合到 J A K2 蛋白上 ,另外细胞因子活化 J A K 激酶比 GH 弱 ,但是活化 Stat 蛋白相同或近似的 Statl 和/ 或 Stat 3 激活可能由于受体自身的高亲和力的 Stat 位点而增强 。或者 , GHR 区带不与磷酸化酷氨酸有关 ,可能与 Stat 激活有关或在这种激活中 GH 可能利用一种中间蛋白 。另外 ,细胞因子可能利用同样辅助蛋白 ,不同蛋白或没有附加蛋白去活化 Stat 蛋白 。 参考文献 : 1 沈孝宙 、刘展环 、蒋正齐 、陆中定编 ,激素的生物化学 ,蛋白质与多肽激素一丘脑下部与垂体激素. 科学出版社 ,1983 :63,68 2 Andrews P. 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