主要內容及特點:
1.GPCR信號與p53、NF-κB信號通路間的對話及分子機制
G蛋白偶聯受體(GPCR)是細胞表面最大的受體家族。β-arrestin2(β-arr2)是GPCR信號最重要的調節分子。我們首次發現β-arr2和癌蛋白Mdm2的相互作用,β-arr2與IκBα間的相互作用是GPCR和p53信號通路以及GPCR和NF-κB信號通路間對話的分子機制。
2.GPCR信號與p38 MAPK信號通路間的對話及其在化學趨化中的信號傳遞作用
CXCR4和CCR5屬于GPCR中的趨化因子受體,還是人類免疫缺陷病毒(HIV-1)進入靶細胞的共同受體。我們發現GPCR信號和p38 MAPK信號通路間的對話,以及G蛋白激活和p38 MAPK通路間的對話分別是CXCR4和CCR5,及氧化型低密度脂蛋白oxLDL和它的衍生物LPC介導趨化作用的分子機制。
3. GPCR信號通過PKA和PKC信號通路對谷氨酸系統的調節及機制
阿片受體是GPCR的一類,在鎮痛和藥物成癮等過程中有重要作用。我們發現GPCR信號通過PKA和PKC信號通路調節谷氨酸的釋放和重攝取是阿片類藥物調節神經系統功能的重要機制。
科學價值:
本項目揭示了GPCR信號與細胞內多條信號通路間的對話及特征,極大豐富了對GPCR細胞信號轉導機理,特別是對GPCR信號轉導功能及作用的認識,為包括炎癥、癌變、HIV病毒感染和阿片濫用等重要疾病的發病機理及診治提供了重要線索和潛在靶點。
同行引用及評價:
上述成果發表SCI論文21篇,平均影響因子達7.1分,單篇最高影響因子16.835分。論文被SCI他引487次,引用雜志包括Nature、 Cell、 Science等。2004年Cell Death Differ.的專評認為β-arr2抑制NF-κB激活的發現,不僅揭示了一個NF-κB信號調節的新通路,而且提供了神經系統和免疫系統間對話的重要機制,J Cell Sci和Curr Pharm Des.邀請我們分別就β-arrestin生理功能及趨化因子受體的研究應用撰寫了綜述。
主要發現點:
1.發現β-arr2和Mdm2及β-arr2與IκBα間存在相互作用,闡明了GPCR信號和p53及NF-κB信號通路間對話的分子機制。所屬學科:細胞分子生物學。論文編號:9,10,18,21。
2.揭示β-arr參與了趨化因子受體CXCR4和CCR5介導的趨化作用,而GPCR信號與p38 MAPK信號通路間的對話是 CXCR4和CCR5介導趨化作用的機制,與人體細胞表面的CXCR4和CCR5作用是天花粉蛋白抗HIV病毒感染的可能機制。同時發現G蛋白激活和p38MAPK通路間的對話是脂代謝產物oxLDL和LPC介導的細胞趨化的分子機制,是動脈粥樣硬化相關性疾病的可能機制。所屬學科:細胞分子生物學。論文編號:2-6,12,19。
3.發現五次跨膜的CCR5和CXCR4能象野生型受體一樣發揮功能,為研究受體的進化提供了線索和依據。所屬學科:細胞分子生物學。論文編號:1。
4.發現阿片類藥物影響海馬區誘發電位長時程增強(LTP),揭示與PKA和PKC信號通路對話,改變谷氨酸分子的釋放和重攝取是阿片類GPCR信號與中樞谷氨酸能神經系統間對話的分子機制,也是阿片類藥物影響神經系統功能的機制之一。所屬學科:細胞分子生物學。論文編號:7,8,14-16,20。
主要完成人:
1. 裴鋼
負責研究總體設計、協調、指導和結果分析。于1995年提出了進行G蛋白偶聯受體信號轉導作用及機制研究的整體思路和課題的具體方案,此后一直緊跟國際學術最前沿,不斷與時俱進地調整完善研究思路、方向和方案,并在具體操作過程中指導項目的實施。對推薦書所列4點發現均做出了創造性貢獻,本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的60%。
2. 馬蘭
負責協調和指導合作單位的實驗設計、指導和結果分析。在下述研究中有重要貢獻:
發現β-arr2和Mdm2間相互作用是GPCR信號和p53信號通路間通訊的機制;發現β-arr2主要在胞質分布,而β-arr1在細胞內均勻分布的現象及機制。
發現β-arr參與趨化因子受體CXCR4和CCR5介導的趨化作用的現象及機制;發現天花粉蛋白通過作用于CXCR4和CCR5抑制HIV病毒感染細胞。
發現五次跨膜的CCR5和CXCR4能象野生型受體一樣發揮功能。
發現阿片類藥物影響海馬區誘發電位長時程增強(LTP)及神經可塑性。
故對推薦書所列4點發現均做出了創造性貢獻,本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的50%。
3. 高華
發現β-arr2與IκBα存在的相互作用是β2AR和NF-κB信號通路間通訊的基礎,為交感神經系統調控免疫系統提供了潛在的分子機制。
發現β-arr2和Mdm2間存在相互作用,且這種作用是GPCR信號和p53信號通路間通訊的重要機制。
對推薦書所列第一點發現均做出了創造性貢獻,本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的100%。
4. 程智潔
揭示β-arr參與了趨化因子受體CXCR4和CCR5介導的趨化作用,而GPCR信號與p38 MAPK信號通路間的通訊是二者介導趨化作用的一個機制。
對推薦書所列第二點發現均做出了創造性貢獻,本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的100%。
5. 荊清
揭示G蛋白和p38MAPK激活間的通訊參與了THP-l單核細胞的趨化,是動脈粥樣硬化形成的可能機制;揭示G蛋白和p38MAPK激活間的通訊介導了oxLDL對血管平滑肌細胞的細胞毒作用,是中晚期動脈粥樣硬化斑塊破裂的可能機制。
對推薦書所列第二點發現均做出了創造性貢獻,本人在該項目研究中的工作量占本人工作量的100%。
10篇代表性論文:
1. Five-transmembrane domains appear sufficient for a G protein-coupled receptor: functional five-transmembrane domain chemokine receptors. Proc. Natl. Acad. Sci.USA.
2. Activation of p38 mitogen-activated protein kinase by oxidized LDL in vascular smooth muscle cells: mediation via pertussis toxin-sensitive G proteins and association with oxidized LDL-induced cytotox
3. Anti-HIV agent trichosanthin enhances the capabilities of chemokines to stimulate chemotaxis and G protein activation, and this is mediated through interaction of trichosanthin and chemokine receptors
4. Lysophosphatidycholine activates p38 and p42/44 mitogen-activated protein kinases in monocytic THP-1 cells, but only p38 activation is involved in its stimulated chemotaxis. Circ. Res.
5. Beta-arrestin differentially regulates the chemokine receptor CXCR4-mediated signaling and receptor internalization, and this implicates multiple interaction sites between beta-arrestin and CXCR4. J.
6. Beta-arrestin2 is critically involved in CXCR4-mediated chemotaxis and this is mediated by its enhancement of p38 MAPK activation. J. Biol. Chem.
7. Hippocampal long-term potentiation is reduced by chronic opiate treatment and can be restored by re-exposure to opiates. J. Neurosci.
8. Morphine withdrawal increases glutamate uptake and surface expression of glutamate transporter GLT1 at hippocampal synapses. J. Neurosci.
9. Subcellular localization of β-arrestins is determined by their intact N domain and the nuclear export signal at the C terminus. J. Biol. Chem.
10. Identification of beta-arrestin2 as a G protein-coupled receptor-stimulated regulator of NF-kappaB pathways. Mol Cell.
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