MLCK和ROCK对细胞骨架和细胞行为的影响_杨本艳姿

细胞生物学杂志　　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｅｌｌ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　２００９，　３１（４）：　４６９ ４７５ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｊｃｂ．ｏｒｇ

　ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ对细胞骨架和细胞行为的影响

杨本艳姿　　王红兵＊　　杨　　力　　吴泽志

（重庆大学生物工程学院，　重庆４０００４４）

摘要　　肌球蛋白轻链激酶（ｍｙｏｓｉｎ　ｌｉｇｈｔ　ｃｈａｉｎ　ｋｉｎａｓｅ，　ＭＬＣＫ）和ＲＯＣＫ／ＲＯＫ／Ｒｈｏ激酶（Ｒｈｏｋｉｎａｓｅ，　ＲＯＣＫ）是肌细胞和非肌细胞中调节肌球蛋白轻链磷酸化的两种重要激酶，　肌球蛋白轻链磷酸化调节肌球蛋白的收缩参与了诸如细胞运动、粘附、组织修复和癌症转移和疾病发生等重要的生命活动。在这些重要的生命活动中，　同样是催化肌球蛋白磷酸化的这两种激酶，　ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ定位在不同的细胞区域，　以不同的作用方式通过对细胞骨架的影响实现对细胞功能的精细调控。

关键词　　ＲＯＣＫ；　ＭＬＣＫ；　肌球蛋白轻链磷酸化；　细胞骨架

细胞骨架是指真核细胞胞质中错综复杂的纤维状网络结构，　主要由三类蛋白纤维构成，　微管、微丝和中间纤维，　它们相互交叉贯穿在整个细胞之中。这种网络结构对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性，　以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化等方面起重要作用。细胞骨架的网络结构特征及其结构状态的高度动态变化，蕴涵着调节分子间相互作用的丰富信息，　在不同的信号调节回路中，　上下游信号间的反馈联系以及基于细胞骨架对不同信号的调节作用，　最终使得调节分子对细胞行为的调控既适当而又及时。其中，　与骨架收缩活动直接相关的肌球蛋白轻链（ｍｙｏｓｉｎ　ｌｉｇｈｔ　ｃｈａｉｎ，ＭＬＣ）磷酸化的调节就是一个涉及调节因子间在时空上协同作用的例子。磷酸化的肌球蛋白ＩＩ是细胞骨架活性及细胞功能的重要效应因子［１，２］。它不仅直接参与细胞分裂过程中母细胞分裂成子细胞的过程，　也是细胞锚着时在粘着斑处产生张力所必需的调控因子，　同时在细胞迁移过程中收缩力的产生也与其功能有关。肌球蛋白ＩＩ的活性主要受到ＭＬＣ磷酸化的控制。肌球蛋白轻链激酶（ｍｙｏｓｉｎ　ｌｉｇｈｔ　ｃｈａｉｎ　ｋｉｎａｓｅ，ＭＬＣＫ）和ＲＯＣＫ／ＲＯＫ／Ｒｈｏ激酶（Ｒｈｏ　ｋｉｎａｓｅ，　ＲＯＣＫ）是在体内和体外使ＭＬＣ磷酸化的两种重要激酶。ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ是如何在同一个细胞内调节ＭＬＣ磷酸化的，　关系到细胞功能与其骨架结构不同组分之间的时空关系如何实现协调的问题，　最近的一些研究应用了细胞和分子生物学，　以及生物物理学的一些新技术，　获得了一些新发现，　使人们对由骨架网络影响细胞功能过程中的精细调控机制有了进一步的认识。本文就ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ对不同空间分布的ＭＬＣ磷酸化的反馈调节作用，　及其对细胞功能的影响研究进展

作一个综述。

１　　　ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ对ＭＬＣ磷酸化的作用机制和调节方式

１．１　　ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ作用的枢纽分子——肌球蛋白ＩＩ

肌球蛋白ＩＩ是ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ共同作用的下游分子，　由６条多肽链组成，　包括一对重链和一对轻链，其结构分为三部分：　（１）一对含有催化位点的球状头部；　（２）一对颈部，　每个颈部都由一个连续的α螺旋和两条相关轻链组成；　（３）一个长的杆状尾部，　由两条重链的长α螺旋部分互相缠绕形成。头部结构域含有一个与肌动蛋白纤维结合的位点和一个结合并水解ＡＴＰ的位点，　ＡＴＰ水解释放的能量用以驱动肌球蛋白马达，　长杆状尾部利于蛋白质形成纤维而起构建作用。当头部与肌动蛋白纤维牢固地结合时，　由ＡＴＰ水解释放的能量诱导在头部发生小的构象改变，　然后由相邻的α螺旋颈部的摇动放大约２０倍，　伸长的颈部作为坚硬的“杠杆臂”，　引起附着的肌动蛋白纤维滑动更远的距离，　缠绕在颈部的轻链则提供杠杆的刚性。肌球蛋白分子冲程的长度与其颈部的长度成正比［３］。ＭＬＣ磷酸化时肌球蛋白ＩＩ长的杆状尾部伸直，　利于形成纤维状。在骨骼肌细胞中组装的肌球蛋白ＩＩ纤维是可收缩性装置中高度稳定的组分，　不过在大多数非肌肉细胞中形成的肌球蛋白ＩＩ纤维常常表现为瞬时结构，　在需要的时间和地点组装，　完成使

收稿日期：　２００８－１１－２６　　接受日期：　２００９－０６－１２

国家自然科学基金（Ｎｏ．３０８７０６０８）　和国家１１１计划（Ｎｏ．Ｂ０６２３）资助

项目

＊通讯作者。Ｔｅｌ：　０２３－６６８８５０６１，　Ｅ－ｍａｉｌ：　ｗｈｂｄｚｘ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ

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命后去组装。肌球蛋白ＩＩ功能的这一特点以其磷酸化活性调节的时空背景和细胞骨架的反馈信息为调控基础。

１．２　　ＭＬＣＫ与ＲＯＣＫ对ＭＬＣ磷酸化的调节

ＭＬＣ的磷酸化水平受ＭＬＣＫ和肌球蛋白磷酸酶的调节。ＭＬＣＫ广泛存在于各种真核细胞及非肌细胞中，　是磷酸化ＭＬＣ的重要激酶。在不同的信号转导途径中受到激活或抑制，　从而发挥不同的生理功能。ＭＬＣＫ对ＭＬＣ磷酸化的作用位点为Ｓｅｒ１９和Ｔｈｒ１８，　ＭＬＣ磷酸化促进肌球蛋白ＩＩ装配成肌球蛋白纤维并激活ＡＴＰ酶的活性，　稳定肌动蛋白－肌球蛋白的相互作用，　促进细胞收缩。ＭＬＣＫ对肌球蛋白轻链的磷酸化作用受到Ｃａ２＋／钙调蛋白的调节［４］。肌球蛋白磷酸酶与ＭＬＣＫ的作用相反，　它通过使ＭＬＣ去磷酸化，　调节肌球蛋白ＩＩ的功能，　肌球蛋白磷酸酶靶向的大亚基（ＭＢＳ）是调节肌球蛋白磷酸酶的一个重要的调节子，　它的磷酸化可抑制肌球蛋白磷酸酶的活性［５］。

ＲｈｏＡ的效应分子ＲＯＣＫ　［６］是磷酸化肌球蛋白和调节肌球蛋白功能的另一个重要调节子，　它使肌球蛋白磷酸酶的肌球蛋白结合位点（ＭＢＳ）磷酸化，　抑制肌球蛋白磷酸酶活性，　从而增加了肌球蛋白ＩＩ的磷酸化水平，　诱导ＲｈｏＡ介导的应力纤维和粘着斑装配。在平滑肌和非肌细胞中，　ＲＯＣＫ还能直接磷酸化ＭＬＣ刺激肌球蛋白收缩。除此之外，　也曾有报道说ＲＯＣＫ促进细胞内Ｃａ２＋浓度的增加［７］，　激活了Ｃａ２＋／钙调蛋白依赖的ＭＬＣＫ，　接着在ＭＬＣＫ的作用下，　引起ＭＬＣ的Ｓｅｒ１９磷酸化和Ｔｈｒ１８较低程度磷酸化（图１）。由此可见，　ＲＯＣＫ增加ＭＬＣ的磷酸化有两种途径：　一是抑制肌球蛋白磷酸酶的活性，　另一种途径是直接磷酸化ＭＬＣ　［８］。

ＲＯＣＫ和ＭＬＣＫ通过调节ＭＬＣ磷酸化水平直接对细胞骨架排列产生影响。那么，　细胞骨架重组对它们的活性调节可能也存在反馈影响。

１．３　　骨架张力通过对ＭＬＣＫ和ＲＯＣＫ的反馈调节影响ＭＬＣ磷酸化

细胞形态由骨架张力和跨膜粘附结构共同决定，整合素把细胞内骨架和胞外基质纤维连结起来形成一个连续性结构体系。细胞形态调整变化时，　细胞内外骨架纤维重组协同进行。在细胞骨架纤维上存在着由微丝收缩产生的等张张力，　即预张力，　而对抗微丝张力的骨架组分是具有刚性支撑作用的微管和与整合素连结的胞外基质，　在这两大组分的相互作用

Ｆｉｇ．１　Ｄｏｍａｉｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｓｉｇｎａｌ　ｐａｔｈｗａｙ　ｏｆ　ＭＬＣＫ　ａｎｄＲＯＣＫ

Ａ：　ｄｏｍａｉｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｍ …… 此处隐藏：17200字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……