1、神经营养因子,Neuronotrophins/Neurotrophic Factors,神经营养因子概述,概念： 具有神经营养活性，与神经细胞生长、存活相关的细胞因子的统称，是细胞因子的重要一类 功能： 增强分化，诱导增殖，影响突触功能，防止神经细胞凋亡 特点: 具有细胞因子的功能特点：多功能性，协同性和相互依赖性相互制约性，自分泌和旁分泌性。,神经营养因子的分类,神经营养素 神经生长因子，脑源性神经营养因子，睫状神经营养因子，神经营养素3，4，4/5，5，6，7，神经胶质细胞源性神经营养因子及紫红素 表皮生长因子类 EGF 成纤维细胞生长因子类 aFGF, bFGF 胰岛素样生长因子 IGF
2、2 其它具有神经营养的细胞因子 PDGF, NSE(Neuron-specific enolase), Activin A, HBNF(heparin-binding Neurite-promoting Factor),神经生长抑制因子（NGI）,神经抗增殖蛋白 星形胶质细胞抑制素(Astrostatine) 胶质生长抑制因子(Glial growth inhibitory factor ，GGIF),神经生长因子（NGF）,NGF的产生 NGF最初是从鼠的颌下腺中分离到 NGF可在下丘脑、松果体、胸腺、结缔组织及 附睾中合成，也可由其它不同类型的细胞，包括血管平滑肌细胞和成纤维细胞合成。 在
3、皮质及中枢神经系统中，特定的神经元细胞中的NGF的表达受谷氨酰胺所促进，受GABA所抑制。 NGF的表达可被血清、PMA、Vitamin D3所增强，被糖皮质激素所抑制 在星形胶质细胞中，IL1、TNF-alpha、PDGF和TGF-beta可促进NGF的表达，在斯旺细胞中TGF-beta可抑制NGF的表达，而其它细胞因子则无影响。,NGF蛋白质的合成,NGF是以前体蛋白原形式合成的，前体蛋白原由 305残基组成，包括一个信号肽，由18个氨基酸残基和由103个氨基酸残基组成的前体序列 成熟NGF的产生是通过对前体蛋白进行氨基端和羧基端的蛋白酶解后产生的。 NGF是高度保守的，在不同物种间表现极
4、少的差异。,NGF氨基酸序列的保守性 但不同种产生的NGF的主要高原决定簇之间存在明显差异，因而抗原性不同，彼此间缺乏免疫交叉反应,NGF蛋白质结构,鼠NGF：最初从下颌腺中分离得到，称为7S NGF, 由NGF-alpha、NGF-beta和NGF-gamma三个蛋白组成复合物。 NGF-alpha：其结构与酪蛋白样丝氨酸激酶相关，但功能不甚清楚 NGF-beta：26kD, 由118氨基酸残基组成的多肽亚基，相同的多肽链借助链间的二硫键连结形成二聚体，是NGF的主要活性成分。 NGF-gamma：其结构与酪蛋白样丝氨酸激酶相关，功能与EGF结合蛋白有关，可能参与NGF-beta的加工过程；
5、此外，还能激活和切割巨噬细胞刺激蛋白（Macrophage Stimulating Protein, MSP）,NGF蛋白质结构,人NGF蛋白，两种，三个糖基化位点 NGF前体1，分子量为3.4kD, 以-187位的甲硫氨酸残基为起始点，含有70个氨基酸残基组成的信号肽； NGF前体2，分子量为2.7kD，以-121位的甲硫氨酸残基为起始点，只含有一个较短的信号肽,NGF基因结构,鼠NGF基因 鼠NGF-beta基因：长约45kb，含4个外显子，仅在第4个外显子的3端编码NGF-beta NGF-alpha和NGF-gamma基因：定位于7号染色体，是两个相邻基因，从同一DNA模板链上转录，中
6、间以 5.3 kb 的间隔序列相隔。 人NGF基因 定位于1p13,基因结构与鼠NGF相似方式组织； 原始的转录物经过不同的剪接方式，产生两种不同的mRNA，不同剪接的mRNA在不同的组织中差异性表达 NGF-alpha和NGF-gamma由两个独立的基因编码，但基因间存在高度同源性，说明可能来源于同一祖先基因 在NGF基因的第一个外显子中含有一PMA反应成分（TRE），作为与转录因子结合的位点参与基因表达的调节。,NGF受体,NGF受体：糖蛋白gp140trk 分子量140kD的糖蛋白,在其细胞内结构域中含有一个内源性的酪氨酸特异性激酶（tyrosine-specific protein k
7、inase,PTK),其介导的NGF的大多数活性，由 NGF受体基因：trk gene编码 gp140Trk在单核细胞表面表达及其它研究结果，提示NGF除了神经营养作用外，对单核细胞具有重要的免疫调节作用,低亲和力NGF受体（LGNFR）,低亲和力神经生长因子受体： 由LNGFR基因(low affinity NGF receptor)编码，其对NGF的亲和力很低，为kdis =10*-9 -10*-8 M) ，其确切功能还不清楚。LNGFR由399个氨基酸残基组成，系一富含半胱氨酸的跨膜糖蛋白，分子约为80kD，又称为gp80LNGFR, 有一极短的细胞内结构域 LNGFR的功能 LNGFR
8、在许多神经细胞表面表达，但它们对NGF并无反应 LNGFR也在许多其它细胞表面，包括：结缔组织细胞，肌肉细胞，淋巴组织和淋巴细胞； LNGFR同时也是BDNF（brain-derived neurotrophic factor)和神经营养素3（NT-3）的受体 有人提出，trk和LNGFR联合可产生一高亲和力NGF受体 (kdis =10*-11 M)，但目前还不清楚，至少单存在trk受体即能介导NGF细胞生长活性,NGFR的信号转导,对于NGF与受体结合后的细胞内信号转导机制目前还不清楚 cAMP作为第二信使的作用已经被排除 G-蛋白可能参与信号转导过程 癌基因ras的表达在NFG信号转导中
9、可能是必需的，当抑制ras基因表达时可抑制NGF介导的某些细胞的分化过程 NGF可介导一些基因的表达，这些基因被称为NGF可诱导基因(NGF-inducible genes, NGFI),NGF的生物学功能,NGF的主要功能是促进周围神经系统的感觉和突触神经元的生存和分化，NGF本身并不是一个有丝分裂原，并不能促进细胞的分裂增殖 在中枢神经系统的胆碱能神经元的发育和功能活性中起重要的作用 持续NGF灌注大鼠时能够防止神经元的死亡，当用抗NGF抗体处理新生大鼠时可引起全身性神经系统神经元的完全变性并引起多种神经内分泌失调 NGF可诱导感觉神经元中多种神经递质样多肽的合成，包括P物质(Substa
10、nce P, SP)、Somatostatin和VIP(vasoactive intestinal peptide) NGF在神经突触末端可抑制去甲肾上腺素的释放，作为一种抑制性调节因子参与肾上腺素的加工过程，可能是一种抑制儿茶酚胺刺激的NGF合成的负反馈机制,NGF的生物学功能,NGF在许多非神经组织细胞中也表达，其可能具有更广泛的作用，如NGF能够刺激化学趋化作用 NGF能够促进肥大细胞的增殖，增强组织胺的释放，增强嗜碱细胞在不同刺激物作用下脂介质的形成 NGF能够刺激B细胞的生长与分化，刺激T细胞及某些肿瘤细胞的生长； NGF能够抑制不同的浆细胞合成免疫球蛋白，这种抑制作用可被IL6所恢
11、复 NGF还影响嗜酸性细胞和嗜碱性细胞的分化，说明NGF在调节免疫反应中发挥辅助作用 IL1,IL6和bFGF是NGF的诱导剂，同时NGF也可诱导嗜铬细胞瘤PC12中IL1的表达，它作用神经胶质细胞的生长因子，并能在神经损伤时诱导NGF合成 NGF诱导胸腺基质细胞合成IL6，诱导fos和myc癌基因的合成，还影响EGF的表达,NGF的临床应用,NGF主要用于神经退变性疾病的治疗 Vitamin D3及其它代谢活性前体是NGF强诱导物 向脑内输注人NGF能够防止胆碱能神经元的变性，因此可能用于防止Alzheimers病 NGF用于伴有多发性神经病变的糖尿病 NGF可用于化疗引起的神经病变,脑源性
12、神经营养因子（BDNF）,脑源的神经营养因子（BDNF）是由猪脑提取液中获得的一种神经营养因子，为分子量123KD的碱性蛋白。其氨基酸序列5560与NGF、NT-3同源。 它不但对多种神经元的发育分化和生长再生具有维持和促进作用，也能挽救损伤的脊髓运动神经元和感觉神经元 BDNF为损伤神经元提供营养，国外已开始试用脑内注射BDNF治疗某些神经系统疾病（如Parkinson病、肌萎缩侧索硬化症等），其治疗有一定效果 大规模生产和用药途经等问题未得到解决，目前还不能真正应用于临床,BDNF的表达,BDNF首先在中枢神经系统的神经元中发现，它主要在下丘脑、皮质及前脑基底部的突触部位表达； BDNA的
13、表达受神经活动及神经递质系统的调节； BDNF在外周神经受损伤时，也可在斯旺细胞中表达 BNDF还可在肌肉细胞中表达，当肌肉失神经支配时其表达上调,BDNF的蛋白结构,BDNF是一个碱性蛋白，等电点pI =9.99，由252个氨基酸组成，以前体方式合成，有一18个氨基酸组成的亲水性的信号肽及112个氨基酸组成的前体序列 从不同哺乳动物分离得到的BDNF的氨基酸序列具有极度同源性，并且在组织表达分布上也高度保守 BDNF蛋白的一些结构域与NGF相同，另一结构域则与NT-3相同，抗鼠NGF的多抗可对BDNF起交叉反应，并可部分或全部阻断BDNF的生物学活性 在蛋白质水平，BDNF、NGF及NT-3
14、之间有50的同源性。不同的结构域可能与某些特定神经元特异性基因表达相关。,BDNF的基因结构,人BDNF基因定位于11号染色体的11p15.5-p11.2，位于FSHB 和HVBS1基因座位之间，跨度约4 Mb 鼠BDNF基因定位于第2号染色体 大鼠BDNF基因5个外显子组成，5端的4个外显子与相互分离的启动子相连，3端的外显子则编码BDNF蛋白,BDNF的受体,BDNF的生物学活性由属于trk受体家族的酪氨酸特异性蛋白激酶介导 BDNF对gp140trk受体仅有弱结合力，也能与LNGFR结合 基于它们在受体结合上的共同性，将NGF、BDNF和NT-3组合成一个全能性神经营养因子，可能获得更强
15、的生物学功能,BDNF的生物学功能,选择性地支持感觉神经元和视网膜神经节的存活 在体外支持某些胆碱能神经元和多巴胺神经的存活的分化 防止培养的胚大鼠脊椎运动神经元的死亡，仅需picogram的BDNF；还能抑制胚鸡运动神经元的正常细胞死亡 BDNF对交感神经节无作用 在中枢神经系统的下丘脑和皮质中，BDNF的合成受神经元活动的影响：谷氨酸神经递质系统上调节BDNF的表达，GABA神经递质系统则下调BDNF的表达 在培养的神经肌肉突触系统发育中，BDNF能够快速激发突触的自发性和脉冲性突触活性，说明BDNF参与突触发育功能的调节,BDNF的生物学功能,某些神经元，包括三叉神经感觉神经元和小脑神经
16、元的生长则表现为对BDNF、NGF和NT-3之间的依赖性切换 BDNF可以自分泌的形式起作用，如许多海马神经元和皮质神经元共表面BDNF和相应的trkB受体 BDNF还可与其它神经营养因子协同作用，如与NT-3有协同增强作用，与LIF也有作用。 BDNG、NGF和NT-3的组织分布和神经元特异是显著不同的，BDNF及NT-3能对某些不与NGF反应的神经元起作用 糖皮质激素在大脑发育和衰老中具有重要的调节作用，能够影响海马神经元在不同神经损伤因素下的生存能力，可阻止培养的大鼠神经元细胞中活性依赖性BDNF转录升高，说明糖皮质的作用可能是通过调节脑内BDNF及其它神经营养因子的水平来发挥作用,BD
17、NF的临床应用价值,由于BDNF对感觉神经元、视网膜神经节、前脑基底部胆碱能神经元和间脑多巴胺神经元的存活的支持作用，提示其可能用于神经变性疾病如巴金森病的治疗 BDNF对运动神经元的作用，使它可能用于运动神经元疾病，包括肌萎缩性脊髓侧索硬化症的治疗 BDNF输注到大鼠的海马及皮质区能够提高神经肽Y及其它神经肽的表达,神经营养因子-3(Neurotrophin-3,NT-3）,命名： NT-3又称为NTF-3、海马源性神经营养因子（hippocampus-derived neurotrophic factor, HDNF) 基因序列分析表明：NT-3与NGF-2是完全相同的，为同一分子。 产生
18、： NT-3最早在中枢神经系统的神经元中发现 也在肌肉细胞中表达，而在肌萎缩中其表达下调 大多数神经胶质瘤细胞中表达NT-3,NT-3的蛋白质结构,NT-3 是一碱性蛋白，等电点pI =9.3，由119个氨基酸组成，以前体方式合成，有一18个氨基酸组成的信号肽和一121个氨基酸组成的前肽 从不同哺乳动物来源的NT-3与BDNF相同，也具有高度的同源性和保守的组织分布特征 鸡NT-3与哺乳动物的NT-3仅有一个氨基酸替换 某些NT-3的结构域与NGF及BDNF一致，同源性高达50，差异结构域则与特定神经元表达特异有关； NT-3与NT-4及NT-5的同源性高达60,NT-3的基因结构,人NT-3
19、定位于12p13 小鼠则定位于第6号染色体,NT-3的生物学功能,选择性支持神经细胞的存活：防止培养的胚大鼠脊椎运动神经元的死亡，仅需pM的NT-3 增强个体神经发育时皮层脊髓管的延伸及在成人脊髓损伤时的修复过程，NT-3与BDNF具有协同增强作用，在无血清培养的神经嵴源性细胞时NT-3作为一种促分裂原，促细胞分裂 NT-3能够快速激活培养的神经肌肉突触发育中的自发性和脉冲激活的活性 NT-3的生物学活性通过NT-3受体介导，该受体属于trk受体家族 ，具有内源性酪氨酸特异性蛋白激酶的活性 NT-3对与NGF具有高亲和力的gp40trk受体仅弱亲和力,神经营养因子4(neurotrophin-
20、4, NT-4),NT-4由123个氨基酸组成，以前体方式合成，前体由236个氨基酸组成 NT-4的氨基酸序列与其它神经营养因子相比较不保守 NT-4与NT-3、NGF及BDNF有50-60的同源性 NT-4具有NT-3相同的生物学活性，对三叉神经节具有靶向性作用 NT-4与低亲和力的LNGFR及trk-B受体结合 NT-4基因定位于染色体19q13.3,NT-4/5,即NT-5,(后述),神经营养因子 5（neurotrophin-5, NT-5),NT-5是NT-4的一个同源性分子，从非洲爪蟾中分离到 NT-5与NT-3具有相似的功能，能够防止培养的胚脊椎运动神经元的死亡 人NT-5基因定
21、位于19号染色体,神经营养因子 6（neurotrophin-6, NT-6),NT-6由三个酸性蛋白组成，分别是NT-6-alpha，NT-6-beta和NT-6-gamma，三个蛋白之间95同源，整个NT-6与NT-5则有75的同源性 NT-6胚小脑，在某些组织也可持续表达 NT-6对交感神经和感觉神经元的功能与NGF相似，但功能要弱些 NT-6是非分泌的，因此与其它神经营养因子不同，肝素能使NT-6从细胞表面和细胞外基质中释放出来，而硫酸软骨素则不能,神经营养因子7（neurotrophin-7, NT-7）,NT-7是神经营养因子家族蛋白的一个成员 NT-7最早从斑马鱼从分离到，其氨基
22、酸序列与从鱼中分离的NGF和NT-6相接近，同源性约65 重组NT-7能够与人的p75神经营养因子受体结合，并使大鼠的trkA受体酪氨酸激酶的酪氨酸磷酸化,睫状神经营养因子 (Ciliary neurotrophic factor, CNTF）,别名：膜相关神经递质刺激因子（membrane-associated neurotransmitter stimulating factor, MANS） 来源：CNTF主要在外周神经组织中存在，主要来源于外周神经组织中的髓磷脂相关的斯旺细胞及中枢神经系统中的星形(胶质)细胞 CNTF在眼内组织中具有极高的水平，在体内该类组织包含有受睫状神经节支配的肌
23、肉细胞，某些胆碱能神经元的分化作用和睫状神经营养活性可能与CNTF或其它相似分子有关。,CNTF的蛋白质结构,CNTF是一个酸性胞质蛋白，分子量约24kD CNTF与NGF及其它神经营养因子无同源性，在蛋白质水平上，人CNTF与兔CNTF存在76的同源性，与大鼠的CNTF则存在84的同源性 CNTF与某些细胞因子，如aFGF, bFGF及PD-ECGF相似，并不含有信号肽分子，因此不能以经典方式：内质网-高尔基体-细胞外途径分泌，对于CNTF的分泌机制目前还不甚清楚,CNTF基因的结构,人CNTF编码基因定位于11q12.2.,CNTF受体,CNTF受体仅仅在神经系统和骨骼肌细胞中表达 CNT
24、F受体的alpha亚基通过 glycosyl-phosphatidylinositol连接固定于细胞表面，这一连接的可能功能是控制其受调节的释放到细胞外 可溶性的CNTF受体的生理功能：CNTF存在于脑脊液中以及在外周神经受损伤时其从骨骼肌中释放出来，说明其可能参与炎症反应的损伤修复过程 CNTF受体的另一个亚基，分子量为130kD，因此称为gp130，其也是LIF、Oncostatin M、IL6及IL11受体的组分，可能参与CT-1的信号传递过程，说明它们之间存在功能上的相似性，而且CNTF的二聚体受体可转换成为三聚体受体，第三个成分即是LIF结合蛋白 CNTF诱导刺激肝细胞纤维蛋白原基因
25、表达可能部分是通过与IL6受体的作用实现 与CNTF受体相关的引起基因表达的信号转导成分，已被鉴定，为一分子量为91kD蛋白，称p91。它同时也是一个参与IFN受体信号传递的分子，另外还有两个p91相关蛋白,CNTF的生物学功能,CNTF与其它神经营养因子不同，在个体发育上其表达相对较晚，它被认为是一个损伤因子，在神经受损伤后被释放，与其它细胞因子一起，促进神经元的存活及神经再生 但有证据表明，CNTF的合成在神经损伤后可能降低 在鸡胚培养中，CNTF可防止神经系统发育过程中运动神经元的细胞凋亡，也能防止少突神经胶质细胞的自然死亡和TNF诱导的细胞凋亡，但不能防止由补体诱导的细胞坏死 在新生大
26、鼠中，局部注射CNTF可防止脊椎切断后的运动神经元变性过程，在患进行性运动神经元变性疾病小鼠，其含有一与进行性向脑侧的运动神经元变性相关的常染色体隐性突变，当以CNTF治疗时可部分防止这一变性过程，并使动物的生存期延长。,CNTF的生物学功能,在体外实验中，CNTF能够促进副交感神经元和交感神经无、感觉神经及脊运动神经元的生长，CNTF在O-2A前体细胞中分化中也起着十分重要的作用，使其分化为少突神经胶质细胞和2型星形胶质细胞 CNTF可诱导神经节神经元合成P物质（SP）、VIP及Somatostatin 在体内CNTF刺激胆碱乙酰转移酶的合成及一低亲和力NGF受体的合成 CNTF能够与斯旺细
27、胞源细胞因子协同，提供新生大鼠交感神经元的营养支持，并下调这些神经元对NGF的反应,CNTF的其它生物学功能,CNTF诱导合成肝急性期反应蛋白的基因表达，如人肝癌细胞HepG2中的Haptoglobin, Alpha-1-antichymotrypsin,Alpha-2-Macroglobulin 及Beta-fibrinogen的表达，在大鼠的原代培养肝细胞中的时间和剂量依赖性IL6的表达 CNTF被认为是一种内在致热原，具有额外的内源性致热活性,CNTF的临床应用价值,CNTF作为神经营养因子可以促进运动神经元的存活，如在肌萎缩性侧索硬化症的治疗中的应用,胶质细胞源性神经因子 Glial
28、cell line-derived neurotrophic factor, GDNF,GDNF是在大鼠B49胶质细胞的条件培养基中发现的，因此也称为B49源性神经营养因子（B49-derived neurotrophic factor GDNF是一个通过二硫键连接同二聚体分子，由134个氨基酸组成，分子为18-22kD 大鼠GDNF与人GDNF氨基酸序列的同源性为93 GDNF有7个高保守的半胱氨酸残基，属于于TGF-beta家族蛋白的共同特征，各个半胱氨酸残基间距离也高度保守,GDNF基因结构,人GDNF基因定位于 5p13.1-p13.3，相关的因子有Neurturin, Perseph
29、in和Artemin GDNF基因转录后经过不同的RNA剪接可产生两种不同的cDNA分子，其蛋白被命名为星形胶质细胞源性营养因子（Astrocyte-derived trophic factor,ATF) 大鼠ATF-1存在一78bp的缺失突变，因此在GDNF的前肽原分子中少了26个氨基酸残基，大鼠中的RNA加工过程在人GDNF加工过程中也保守。 人ATF-2转录本编码的蛋白质与GDNF和ATF-1在前18个氨基酸残基上存在差异，但后面的115个氨基酸残基则与GDNF和ATF-1完全相同,GDNF的生物学功能,在胚中脑培养中，GDNF促进多巴胺神经元的存活和形态分化，提高高亲和力多巴胺的摄取
30、GDNF并不增加神经元的总数和星形胶质细胞的数量，且并不影响5-羟色胺神经元对神经递质的摄取 GDNF和其它相关因子，如Neurturin, Persephin及Artemin通过多组分受体系统进行信号转导，该受体系统包括高亲和力的结合成分GFRalpha1-GFRalpha4以及一个共同信号传导组分RET,GDNF的临床应用价值,GDNF治疗帕金森病(Parkinsons disease)，该疾病以进行性中脑多巴胺能神经元变性为特征,紫红素(Purpurin),Purpurin是一个分泌蛋白，分子量为20kDa，由196氨基酸组成，仅存在于神经视网膜，而在其它组织如脑、心、肝及肌肉中均不存在
31、 该蛋白在色素表皮细胞和外层光受体细胞之间以极高浓度存在，由光受体细胞合成 紫红素与肝源性视网膜结合蛋白（liver-derived R-BP，serum retinol binding protein)存在50的同源性，属于alpha2微球蛋白超家族(Alpha-2-Microglobulin superfamily)成员，紫红素与视黄醇结合，在视黄醇光受体细胞基质转运中起重要的作用 紫红素可与肝素、硫酸肝素蛋白聚糖（细胞外基质分子, extracellular matix ECM）相互作用，但与其它氨基葡萄糖糖苷不起作用 紫红素能够刺激神经视网膜细胞与基质的粘附，并延长培养的神经视网膜细胞
32、的生存时间 紫红素也能支持分离的睫状神经节神经元的存活，即具有睫状神经营养因子功能,全能神经营养素 (Pan-Neurotrophin，PNT-1),PNT-1是一种人工合成的营养因子，通过基因工程技术将NGF，BDNF和NT-3的活性结构域有效地结合于NT-3的骨架分子中，产生的一个多功能蛋白 其特点是表现为对所有trk受体的高亲和力，能够有效地阻断NGF、BDNF和NT-3与它们相应的受体及LNGFR的化学交链 该神经营养因子表现多种神经营养特性，支持多种类型神经细胞的存活,神经元特异性烯醇酶 neuron-specific enolase,NSE,NSE是一种糖解酶，至少有三个基因编码三
33、个不同异构体烯醇酶 NSE-gamma, EC4.2.1.11是一种中唯一在神经元细胞和神经相关细胞(包括神经内分泌细胞，松果体细胞，许多肿瘤细胞，但除外胶质细胞)特异性表达的异构体 该基因含有12个外显子，基因长度 9213bp 血清中NSE被作为具有神经内分泌癌症的肿瘤标志物，可用免疫染色法进行检测 NSE被证实与从牛脑中分离到的分子量为 44 kD的神经存活因子相一致,表皮生长因子 Epidermal growth factor, EGF,别名： 人乳生长因子（human milk growth factor, HMGF) 前列腺生长因子（prostatic growth factor,
34、PGF) 尿抑胃素（Urogastrone） 来源：乳液、唾液、尿液、浆液及其它体液中广泛存在，不同器官的细胞，包括脑、肾、唾液腺及胃产生EGF 睾酮能够刺激EGF产生，而雌激素则抑制其产生,EGF蛋白质结构,EGF是一球形蛋白，分子量 6.4 kD，由53氨基酸残基组成，含有三个分子内二硫键，对其功能是必需的 EGF蛋白在进化上高度保守，人和鼠EGF的37氨基酸相同 ，人与其它来源的EGF有70的同源性，且半胱氨酸残基的位置极保守 人EGF以极在前体分子合成，含1207的氨基酸，成熟蛋白为970-1023，通过蛋白水解产生；EGF前体是一N-糖基化的糖蛋白，含有亲水性区域，锚着于细胞膜上 肾
35、等细胞不能水解EGF前体，使其可能作为某种受体，其相应的配体目前还未发现，可能参与旁分泌机制有关 从人尿中还分离到一分子量为 160 kD的结合肝素的EGF前体分子，其能够与EGF受体结合，并激活EGF受体的酪氨酸激酶活性，能够竞争性抑制EGF与成纤维细胞的结合，促进其增殖，其还可作为胚鼠细胞无血清培养时的生长因子,EGF的基因结构,编码EGF前体分子的基因约110 kb，包括24个外显子，其中15个外显子编码蛋白区域 人EGF基因定位于4q25-q27.,EGF相关因子 （EGF超家族，EGF Family）,EGF是EGF样蛋白超家族的原型 TGF-alpha的前45个氨基酸与EGF高度同
36、源且半胱氨酸的位置相似，但EGF抗体并不中和TGF-alpha，它们在功能是为类似物，与同一受体结合 痘病毒感染细胞分泌生19 kD蛋白（Vaccinia virus-infected Cell Growth Factor, VVGF）与EGF具有同源性，并具有相同的有丝分裂原活性 其它EGF样家族蛋白则或依据氨基酸序列的同源性，或依据蛋白分子中含有EGF样重复结构，含有保守的半胱氨酸位置排列，例如：Beta-细胞素，Delta，表皮调节素（Epiregulin)，Notch，Lin-12，两性调节素(Amphiregulin,AR)和尿EGF-1等，它们中大多数与胚胎发育有关,EGF受体（E
37、GFR）,EGF受体在几乎所有细胞表面表达，受体密度约 20000-50000 copies/cell，但内胚层、成熟骨骼肌细胞及造血细胞不表达 EGF受体，命名为HER-1（human EGF receptor-1）是一分子量为 170 kD的跨膜糖蛋白，由1186氨基酸组成。与种族特异性抗原 (species antigen 7，SA-7)系同一物。受体的细胞外区域包括621氨基酸，有11个糖基化的天冬酰胺和51个半胱氨酸残基，包括EGF结合域，并能与TGF-alpha结合。 受体的细胞内区域由542氨基酸组成，具有内源性酪氨酸特异蛋白激酶活性。可催化ATP的第三位磷酸基团到受体本身的酪氨
38、酸残基及其它细胞内蛋白的酪氨酸上，EGFR的丝氨酸和苏氨酸也可被蛋白激酶C所磷酸化。 人EGFR存在两种受体形态，表现出与EGF低或高和力 人EGFR还能与EGF样蛋白，如VGF结合和AR，绵羊EGFR能够区别EGF和TGF，对TGF-alpha的亲和力比EGF高200倍 鸡EGFR则可能与人EGFR不同，发挥不同的功能，可能参与红细胞系的新存代谢，果蝇的EGFR则被称DER,EGFR功能的调节,许多其它细胞因子可调节EGF受体的功能：PDGF，FGF和Bombesin等 NGF可诱导EGFR的合成，神经节苷脂和神经鞘氨醇可调节EGFR细胞内区域而影响其激酶活性，后者还激活蛋白激酶C的磷酸化过
39、程，而调节EGF细胞内区域的活性 IFN-gamma则可降低EGFR细胞表面密度 EGF细胞内结构域的250个中的97个氨基酸残基与癌基因erbB相一致，其可能是一截短了的EGFR，其异常表达导致细胞恶性转化 另一个癌基因产物，neu也与EGF受体相关，其能够与EGF结合，也称EGF-BP,EGFR基因,EGFR基因长超出50 kb，定位于人 7p14-p12 基因的 5区不含典型的TATA box或CAAT box，目前已经发现6个可能的转录起始点，有些编码受体的可溶性类型,EGF的信号转导,EGF结合后最初的表现：细胞形态改变，糖含量增高及离子转运，这些作用需要酪蛋白激酶的活性 EGF结合
40、的细胞其DNA，RNA和蛋白质合成持续升高可达8小时，同样需要受体相关蛋白激酶活性，突变的EGFR当仍结合EGF但不具有内源性蛋白激酶活性时则不具有有丝分裂原作用 EGF与受体结合引起受体构象改变包括二聚体化和自身磷酸化，受体与配体结合后形成聚族并内化，最终在内吞小泡中被降解 二聚体化和磷酸化激活受体相关的磷酸脂酶gamma，引起inositol-1,4,5-triphosphate和1,2-diacylglycerol的产生，同时Ca离子从细胞内释放 蛋白激酶C使EGFR磷酸化可使EGFR丧失对EGF的高亲和力结合位点 自身磷酸化的酪氨酸残基992突变成苯丙氨酸可防止 inositol ph
41、osphate的合成，EGFR的C-末端的截短也显著影响其对inositol phosphate代谢的调节,EGF的生物学活性,EGF的活性不具有种属特异性，主要参与胚胎发育过程 EGF能够抑制胃酸的分泌，也能调节许多激素的合成，如泌乳刺激素，绒毛膜促性腺激素；在中枢神经系统可影响某些GABA性和多巴胺能性神经元的功能，当脑内注射EGF可抑制动物的摄食 EGF对许多细胞是强烈的促分裂原，可作为某些类型细胞的分化因子，此外它还增强血管生成 EGF是成纤维细胞和内皮细胞的强化学招引因子，参与创伤愈合过程,EGF的临床应用价值,EGF作为胃肠粘膜的营养物质，刺激粘膜细胞增殖而保护粘膜组织 EGF促进
42、溃疡愈合：重组人EGF被用于治疗静脉曲张性皮肤溃疡 抗EGF抗体可能用于某些肿瘤的治疗，EGFR受体表达的改变可能用于肿瘤的诊断 EGF可能在某些男性不育中发挥作用，尤其是不明原因的精子减子症的治疗,肝素结合神经突触促进因子 heparin-binding neurite-promoting factor,HBNF,命名： HARP(heparin affin regulatory peptide) HBBM(heparin-binding brain mitogen) HB-GAF(heparin-binding growth-associated factor) HB-GAM(hepari
43、n-binding growth-associated molecule) HBGF-8(heparin-binding growth factor-8) HBNF(heparin-binding neurotrophic factor) OSF-1(osteoblast-specific factor) p18 PTN(pleiotrophin),HBNF的产生与蛋白结构,HBNF主要存在于脑组织中，选择地在人脑膜细胞中转录表达，此外在骨组织中也有表达，HBNF基因的表达受PDGF调节 HBNF是一高度碱性的非糖基化蛋白，分子量 15 kD，由136氨基酸组成（此为HBNF-a），其与肝素有
44、极高的亲和力 HBNF存在两种异构蛋白，即HBNF-b和HBNF-c，它们可能是纯化过程中产生的剪切物 HBNF是一个分泌蛋白，前体分子为 168氨基酸 HBNF进化高度保守，在人，小鼠，牛及大鼠间同源性为98,HBNF基因结构,人HBNF基因取名NEGF-1(neurite growth-promoting factor-1)由7个外显子组成，跨约65 kb，定位于人7q22 -7q 鼠的基因称为OSF-1，由5个外显子，4 个内含子组成，基因跨32 kb 人HARP基因得到克隆，重组蛋白具有有丝分裂原活性 HBNF受体是去垢剂可溶性的脑神经元成分，能够特异性结合HB-GAM，其与N-syn
45、decan (syndecan-3)相一致,HBNF的生物学活性,HBNF主要在出生后表达，参与大脑的发育成熟过程，可引起培养神经细胞的过度生长 HBNF是毛细血管内皮细胞，成纤维细胞及某些表皮细胞的有丝分裂原，可能促进肿瘤的转移过程 从一些乳腺癌细胞中分离到的HB-GAM-like因子可能以自分泌方式调节细胞生长,胰岛素样生长因子 Insulin-like growth factor,IGF,别名： Erythropoietic factor(IGF-1) Growth-promoting activity for vascular endothelial cells(=IGF-2) MSA
46、(multiplication stimulating activity) NSILA(non-suppressible insulin-like activity) Somatomedins SF(sulfation factor SFA(sulfation factor activity) SGF(skeletal growth factor) SMP(somatomedin/insulin-like polypeptides) T3M-11-derived growth factor(IGF-2),IGF的来源,在许多胚胎和成年组织中均表达IGF，IGF-1在肝中组成性大量表达，可达10
47、 mg/day，在其它组织如肾，心，肺，脂肪组织及不腺体组织中局部表达，此外还成软骨细胞，成纤维细胞和破骨细胞中表达 正常人血清中IGF-1含量为150-250 微克/L，IGF-2为400-900微克/L，与年龄、性别、激素水平和营养状态有关，在人乳中也有IGFs,IGF蛋白质结构,IGF-1，又称为somatomedin C，由70个氨基酸组成，分子量为7.6kD，它可产生N端截短分子，称为Des-1-3 IGF-1 IGF-2由67个氨基酸组成，分子7.4 kD。此外有报导一IGF-2的变构体，可能由独立基因编码，分子量10 kD，其以cys-gly-asp替人ser-33并且在3端延伸
48、21个氨基酸 IGF的结构与人前胰岛素原具有同源性，约50。 IGF均含三个分子内二硫键，相互间有67的序列同源性，但与相应的抗体无交叉反应,IGF基因结构,IGF-1和IGF-2由不基因编码，并在不同组织和发育时间表达 人IGF-1基因含有5个外显子，基因长90 kb，定位于12q23，与苯基丙氨酸羟化酶相邻，鼠IGF-1基因定位于 10号染色 体 人IGF-2基因含有5个外显子，长30 kb，定位于11p15，其5端为酪氨酸羟化酶而3端为胰岛素基因，IGF-2与胰岛素基因相同的方向，间隔 12.6 kb的中度重复Alu序列,IGF-1受体,IGF-1受体为分子量350 kD的跨膜糖蛋白，从
49、由1367个氨基酸组成的前体加工产生，是异四聚体结构，借二硫键连接，其中二个135kD的alpha亚基结合IGF-1，另外两个beta亚基，分子量90kD，具有内源性酪氨酸激酶活性，其与胰岛素受体具有84的同源性 IGF-1也能与胰岛素受体结合，同样 胰岛素也能与IGF受体结合，但结合力要低约100倍。 IGF-1与受体结合后，能够引起后者自身磷酸化，也能磷酸化某些胞浆蛋白 IGF-1受体基因定位于15q25-q26，与癌基因fes邻近,IGF-2受体,IGF-2受体是一单链蛋白，分子量为250 kD，对IGF-2具有极高的亲和力，对IGF-1的结合力极低，不结合胰岛素，也发现有截短受体存在
50、受体的细胞部分并不具有内源性酪蛋白激酶活性 该受体与阳离子不依赖性甘露糖-6磷酸受体系同一物，参与溶酶体功能 IGF-2R基因定位于6号染色体 在血清存在许多IGF结合蛋白，而未发现相应的受体信号转导机制，说明这些结合参与调节IGF的功能,IGF的生物学功能,两种IGF分子从血清中分离到，具有胰岛素样活性，但不被抗胰岛素抗体所中和 外源性IGF-1可引起血糖降低和血清游离脂酸的一过降低，IGF-1与载体蛋白可防止永久的低血糖症，即使IGF-1浓度很高时，这些载体蛋白同时增强IGF-1的稳定性，延长半衰期 许多细胞对IGF起反应：脂肪细胞，软骨细胞，表皮细胞，成纤维细胞，神经胶质细胞，肝细胞，肌细胞，成软骨细胞等 ，IGF作为有分裂原促进细胞增殖，可以旁分泌或自分泌形式起作用 IGF影响孵巢粒层细胞的分化 IGF-1促进骨细胞的胶原和基质合成 IGF-2可能是IGF-1的胚胎期分子 调节IGF的主要因子是生长激素，HG可促进IGF基因表达，IGF建立一负反馈途径抑制GH的分泌 IGF-1在胚胎期促进骨骼生长和成肌细胞分化 IGF还可能影响骨髓细胞中增殖，刺激造血,
