磷酸化HSP27对抗TNF-α诱导HeLa细胞凋亡的分子机制研究

【摘要】肿瘤坏死因子(TNF)-a是一多功能的细胞因子,调节包括细胞凋亡在内的许多细胞生物学进程。TNF-a通过与其受体结合发挥生物学作用,与TNF-a作用的受体有受体1(TNFR1)和受体2(TNFR2),TNFR1表达于几乎所有的组织细胞,是TNF-a的主要受体。在大多数细胞中,TNF-a通过与TNFR1结合,诱发促存活和促凋亡两条相反的信号途径。热休克蛋白27(HSP27)是一个重要的分子伴侣,属于低分子量热休克蛋白家族(分子量12-43KD),主要生物学作用包括：保护细胞免受多种刺激诱发的细胞凋亡；调节细胞骨架重塑；参与细胞增殖、分化的信号调节等。HSP27在多种不同刺激的作用下可以被磷酸化修饰,其主要的磷酸化修饰位点位于15,78和82位的丝氨酸上,一旦HSP27被磷酸化修饰,其分子结构从大分子多聚体解聚为小分子寡聚体、二聚体或单体,其生物学功能亦随之改变。许多研究表明HSP27的磷酸化水平与肿瘤细胞的转移能力和放化疗抵抗正相关,然而,也有研究表明磷酸化HSP27与肿瘤的进展呈负相关。因此,磷酸化HSP27在肿瘤中的作用仍然存在着争议。在本研究中,我们观察了磷酸化HSP27在TNF-a诱导人宫颈癌细胞(HeLa)凋亡中的作用。通过研究我们发现：TNF-a刺激人宫颈癌HeLa细胞,HSP27被磷酸化,使用MK2特异性抑制剂CMPD1或下调MK2以及过表达HSP27磷酸突变体的方法证明：抑制HSP27磷酸化增强TNF-a诱导的HeLa细胞凋亡。而后,我们又分析了磷酸化HSP27对抗TNF-a诱导凋亡的分子机制。通过免疫共沉淀实验我们发现,TNF-a刺激HeLa细胞诱导HSP27与转化生长因子活化激酶1(TAK1)结合,有趣的是,CMPD1预处理HeLa细胞,抑制HSP27磷酸化,TNF-a诱导的两者间的结合量亦随之减弱,该结果意味着,在HSP27/TAK1复合物中包含磷酸化形式的HSP27。通过激光共聚焦实验检测两者间的共定位现象发现,未接受TNF-a刺激的HeLa细胞,HSP27和TAK1均匀分布于细胞胞质内,一旦接受TNF-a的刺激,两者均积聚在胞质的某一区域,并表现出明显的共定位现象。相反,抑制HSP27磷酸化,两者间的共定位现象明显减弱。采用MK2抑制剂或MK2干扰的方法,抑制HSP27磷酸化,及过表达HSP27磷酸化突变体HSP27-3D,我们进一步发现磷酸化HSP27可以调节TAK1的泛素化、磷酸化及下游信号促存活信号分子p38MAPK及ERK的活化。另外,我们的实验结果亦表明,抑制HSP27磷酸化促进了肿瘤坏死因子受体1相关死亡蛋白(TRADD)的泛素化,但是,HSP27磷酸化对TNF-a诱导的促凋亡复合体中TRADD-FADD复合物的形成并无明显影响作用。这些结果表明磷酸化HSP27对TAK1和TRADD的泛素化发挥相反的调节作用,而且,磷酸化HSP27主要通过影响TNF-a诱导的促存活信号发挥抗凋亡作用,对凋亡复合体中TRADD与FADD的结合并无明显影响。总之,我们的研究揭示,磷酸化HSP27通过与TAK1结合,调节其泛素化,磷酸化及下游分子p38MAPK和ERK的活化在TNF-a诱导的凋亡发挥抗凋亡作用。该研究表明,在HeLa细胞中磷酸化HSP27可以作为一个新的调节分子调控TNF-a诱导的细胞凋亡,为磷酸化HSP27在TNF-a诱导HeLa细胞凋亡中的保护作用提供了一个新的见解。
【作者】戚之琳；
【导师】殷志敏；
【作者基本信息】南京师范大学，生物化学与分子生物，2014，博士
【关键词】磷酸化热休克蛋白27；转化生长因子β活化激酶1；肿瘤坏死因子α；细胞凋亡；泛素化；p38丝裂原蛋白激酶；细胞外信号调节激酶；

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