2018TGF-β細胞信號轉導綜述專刊
TGF-β是一個成員眾多的細胞因子家族,包括TGF-β、Activin、Nodal、骨形成蛋白(BMP)、生長與分化因子(GDF)等。它們具有廣泛的細胞生物學功能,參與調控細胞增殖、分化、衰老、死亡、胞外基質重塑、遷移,以及細胞命運決定等,並在早期胚胎髮育、組織器官形成,和成體組織穩態平衡中發揮重要作用;這也解釋了為何TGF-β信號轉導異常與多種人類疾病密切相關,如腫瘤發生、組織纖維化、心血管疾病、代謝性疾病等。自從上世紀90年代克隆TGF-β受體和胞內信號分子Smad的編碼基因,並闡明其信號轉導功能以來,TGF-β如何發揮多樣而特異性的生理與病理功能一直是領域內的重大問題,這涉及TGF-β信號調控、Smad通路與非Smad通路的協同作用、與其他信號通路的交互作用(crosstalk)等。
應Acta Biochim Biophys Sin雜誌常務副主編徐明華博士邀請,南昌大學嚴曉華教授和浙江大學張龍教授作為共同客座編輯,組織了一期TGF-β細胞信號轉導專刊,於2018年第一期出版。專刊邀請清華大學生命科學學院陳曄光院士、浙江大學生命科學研究院院長馮新華教授,諾貝爾基金會主席、歐洲科學院院士、瑞典Uppsala Ludwig癌症研究所所長Carl-Henrik Heldin等來自中、美、歐、日的科學家,總計撰寫1篇社論(Editorial)【1】和15篇綜述文章【2-16】。
在專刊中,4篇綜述文章與TGF-β信號轉導與調控機制相關。Carl-Henrik Heldin等介紹了TGF-β受體內吞及其胞內轉運分選機制的最新進展,並討論了仍然存在的科學問題和未來研究方向【2】;荷蘭Leiden University的Peter ten Dijke和德國University Hospital Würzburg的Joachim Nickel共同綜述了TGF-β家族輔助受體(co-receptor)在TGF-β信號轉導與功能中的重要性,並突出了近年來在結構與功能研究方面的最新成果【3】;陳曄光和嚴曉華共同總結了反饋機制在TGF-β信號調控中的意義、主要模式與分子機制,涉及蛋白質類與miRNA類調控因子【4】;中科院化學研究所方曉紅等介紹了他們通過單分子顯微鏡等技術檢測活細胞中TGF-β信號動態變化方面的最新成果,如信號分子之間的相互作用、受體內吞與分選等【5】。這些成果有助於深入理解TGF-β信號轉導過程的控制機制與分子基礎。
TGF-β信號通路是細胞信號網路的重要組成部分;了解它與其他信號通路之間的crosstalk對於全面理解TGF-β的功能基礎具有重要意義。在此方面,專刊中有3篇綜述文章進行闡述。來自日本University of Yamanashi的Keiji Miyazawa等綜述了Smad3和STAT3兩個信號分子與轉錄因子之間的相互關係,及其在腫瘤發生、上皮細胞-間充質細胞轉變(EMT)、組織纖維化、免疫細胞分化等過程中的重要意義【6】;清華大學郗喬然等重點關注TGF-β/Smad信號與表觀遺傳之間的相互聯繫,以及它們在早期胚胎髮育和腫瘤等疾病中的功能【7】;南昌大學羅志軍等介紹了細胞能量感應與調控激酶AMPK與TGF-β之間的相互調控關係,及其在組織纖維化、細胞EMT、腫瘤轉移和血管新生等過程中的功能關係【8】。
TGF-β是一個多效性細胞因子,參與調控正常胚胎髮育到成體組織穩態維持。中科院生化與細胞研究所景乃禾等總結了TGF-β信號在胚胎幹細胞和小鼠發育中的作用與機制【9】;中科院動物所王強進一步關注早期胚胎髮育中胚層的形成過程,尤其是此過程中TGF-β信號轉導的時空特異性調控機制與功能【10】。
TGF-β信號調控機制異常與各種人類疾病相關,包括癌症。與此相關的是,馮新華等以TGF-β在腫瘤發生中的兩面性為對象,即TGF-β在早期抑制而在晚期促進腫瘤發生,分析和總結其背後的分子機制,並討論了靶向TGF-β信號通路以治療癌症的潛力【11】;中科院生化與細胞研究所宋建國等總結了TGF-β誘導的EMT與細胞凋亡在腫瘤發生過程中的相互關係與病理意義【12】;美國University of Colorado的王曉京長期從事TGF-β與鱗狀細胞癌相互關係的研究,她與同事在專刊中進一步介紹了這方面的最近進展與面臨的問題【13】;張龍和蘇州大學周芳芳等共同綜述了Smad通路與非Smad通路在腫瘤轉移中的作用與分子機制,尤其是近年來的最新進展【14】。除了癌症,另外兩篇綜述文章關注神經性疾病和心臟相關疾病。美國University of California的Akiko Hata與同事總結了TGF-β信號轉導異常與神經退行性疾病關係,尤其是以病人和動物模型進行研究所獲得的最新成果【15】;美國University of Southern California的徐儉等介紹了TGF-β家族細胞因子在心臟發育與損傷修復中的生理功能,以及在心臟功能紊亂中的病理作用與分子機制【16】。
上述綜述文章儘管不能覆蓋TGF-β研究的所有方面,但是在TGF-β信號轉導調控、crosstalk,及其在發育與癌症等疾病中的功能與分子機制方面,為讀者提供了較為深入的總結,有助於理解TGF-β作為一個多面手發揮各種生理與病理功能的分子基礎。重要的是,在綜述中還提出了很多相關的、有待進一步闡述的科學問題,為未來研究指明了方向。
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