Clathrin-independent Endocytosis of Erbb2 in Human Breast Cancer Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Barr, Daniel

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页数:68

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价格:502.00 元

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isbn号码:9783639150698

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• Clathrin-independent endocytosis
• Erbb2
• Breast cancer
• Endocytosis
• Signal transduction
• Cell biology
• Cancer biology
• Receptor trafficking
• Human cells
• Molecular biology

人类乳腺癌细胞中ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用 引言 乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率居高不下。ERBB2（也称为HER2）是表皮生长因子受体家族中的一个关键成员，在约15-20%的乳腺癌病例中过度表达或扩增，与不良的预后密切相关。ERBB2的异常激活驱动细胞的增殖、迁移、侵袭和血管生成，是乳腺癌恶性进展的重要驱动因素。了解ERBB2的信号转导机制，特别是其在细胞内的摄取和调控方式，对于开发更有效的靶向治疗策略至关重要。 内吞作用是细胞摄取胞外物质、膜蛋白和信号复合物的重要途径。细胞可以通过多种内吞机制将物质送入细胞内，其中最主要的两种是网格蛋白依赖性内吞作用（clathrin-dependent endocytosis, CDE）和网格蛋白非依赖性内吞作用（clathrin-independent endocytosis, CIE）。网格蛋白依赖性内吞作用是细胞摄取多种受体和溶质的主要途径，依赖于细胞膜上的网格蛋白网架结构。而网格蛋白非依赖性内吞作用则是一个更加异质化的过程，包括小窝介导内吞作用（caveolae-mediated endocytosis）、巨胞饮作用（macropinocytosis）以及其他网格蛋白和线粒体外膜蛋白（TOMM）不依赖的内吞途径。 ERBB2作为一种跨膜受体，其在细胞内的动态转运和信号传递过程受到多种机制的调控。长期以来，人们认为ERBB2的内吞作用主要通过网格蛋白依赖性途径进行。然而，越来越多的研究表明，在某些生理或病理条件下，ERBB2也可能通过网格蛋白非依赖性的途径进入细胞。这些非依赖性途径的参与，可能对ERBB2的信号传递、下游效应以及对靶向药物的反应产生深远影响。 本研究聚焦于人类乳腺癌细胞中ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用。我们旨在深入探讨这一过程的分子机制，识别参与其中的关键蛋白和信号通路，并阐明其在ERBB2信号传导以及乳腺癌细胞行为调控中的功能和意义。通过揭示ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用的复杂性，我们期望为理解ERBB2驱动的乳腺癌发病机制提供新的视角，并为开发新的治疗策略提供理论基础。 研究背景与文献回顾 ERBB2（HER2）基因的扩增或ERBB2蛋白的过表达发生在约15-20%的浸润性乳腺癌中，尤其常见于人类表皮生长因子受体2（HER2）阳性亚型。HER2阳性乳腺癌通常具有侵袭性更强、复发风险更高以及预后更差的特点。靶向ERBB2的治疗药物，如曲妥珠单抗（trastuzumab）、帕妥珠单抗（pertuzumab）和T-DM1（ado-trastuzumab emtansine），已显著改善了HER2阳性乳腺癌患者的生存率。然而，部分患者仍然会对这些治疗产生原发性耐药或继发性耐药，这促使研究人员深入探索ERBB2信号传导和细胞内转运的复杂性，以期克服耐药机制。 受体酪氨酸激酶（RTKs）的内吞作用是其信号传导调控的关键环节。内吞作用可以将受体从细胞膜上移除，从而终止其信号传导，或者将其转运至内体-溶酶体途径进行降解，或者将其重新循环回到细胞膜表面，继续发挥信号作用。对于ERBB2而言，其在细胞内的命运受到多种转运途径的影响。 传统的观点认为，ERBB2在细胞膜上的激活和信号传导后，主要通过网格蛋白依赖性内吞作用被摄取。这一过程涉及到网格蛋白笼的形成，以及一系列适应器蛋白（如AP-2复合物）和连接蛋白的招募，最终形成内吞小泡。一旦进入细胞，ERBB2会进入早期内体，然后根据细胞信号和内体分选的机制，可能被重新循环回细胞膜，或者被导向晚期内体并最终被溶酶体降解。网格蛋白依赖性内吞作用的抑制剂，如苯磺酸镁（magnesium sulfate）和降胆碱（dynasore），通常可以抑制ERBB2的内吞和随后的信号传递。 然而，近期的研究逐渐揭示了ERBB2参与网格蛋白非依赖性内吞作用的可能性。网格蛋白非依赖性内吞作用是一类更为多样化的摄取机制，包括： 1. 小窝介导内吞作用（Caveolae-mediated endocytosis）: 小窝是细胞膜上存在的特殊脂质筏结构，富含胆固醇、鞘磷脂以及小窝蛋白（caveolins）和空腔蛋白（cavin-1）。小窝可以独立于网格蛋白形成内吞小泡，常用于摄取脂质、胆固醇、某些GPCRs以及一些RTKs。有研究表明，在某些细胞类型中，ERBB2的水平或其与某些配体的结合状态可能影响其是否会被小窝介导的途径摄取。 2. 巨胞饮作用（Macropinocytosis）: 巨胞饮是一种形成大尺寸内吞囊泡（macropinosomes）的非特异性胞吞过程，主要通过细胞膜的跹跹运动（ruffling）实现。巨胞饮在细胞吞噬、物质输送和细胞迁移中发挥作用。尽管巨胞饮通常被认为是非受体介导的，但一些研究表明，某些受体可以通过与胞外基质或细胞表面分子相互作用，间接参与巨胞饮的招募和摄取。 3. 其他网格蛋白和线粒体外膜蛋白（TOMM）不依赖的途径: 除了上述机制，还有一些研究提示可能存在其他未被充分定义的网格蛋白不依赖的内吞途径，可能涉及其他的膜蛋白、细胞骨架相互作用以及脂质筏的动态变化。 在乳腺癌细胞中，ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用可能具有重要的生物学意义。例如： 逃避网格蛋白依赖性内吞作用的抑制: 如果ERBB2主要通过网格蛋白依赖性途径内吞，那么使用抑制网格蛋白依赖性内吞作用的药物可能会有效。然而，如果ERBB2能够利用网格蛋白非依赖性途径进行内吞，那么这些药物的疗效可能会受到限制，从而解释部分患者的耐药性。 信号传导的特异性: 不同的内吞途径会将受体转运到细胞内不同的区室，这可能会影响受体的激活状态、下游信号的激活以及信号持续的时间。例如，通过小窝内吞的受体可能被导向不同的信号复合物，从而引发与网格蛋白依赖性内吞不同的信号响应。 ERBB2的稳定性和降解: 网格蛋白非依赖性内吞作用是否会影响ERBB2的稳定性和降解速率，进而影响其在细胞内的整体水平和信号活性，也是一个值得关注的问题。 与肿瘤微环境的相互作用: 肿瘤微环境中的信号分子、细胞外基质成分以及细胞间的相互作用，都可能影响ERBB2的内吞模式。 鉴于ERBB2在乳腺癌中的关键作用以及内吞作用对其功能调控的重要性，深入研究ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用，对于全面理解ERBB2的信号传导机制，探索新的治疗靶点以及克服现有治疗耐药性具有重要的理论和临床意义。 研究目标与内容 本研究旨在系统地探究人类乳腺癌细胞中ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用，并阐明其潜在的分子机制和功能意义。具体研究目标和内容包括： 1. 鉴定ERBB2在网格蛋白非依赖性内吞途径中的参与： 利用多种人类乳腺癌细胞系（如MCF-7、SK-BR-3、BT-474等，选择ERBB2表达水平不同或对靶向药物敏感性不同的细胞系），通过药物抑制（如使用网格蛋白依赖性内吞抑制剂 Dynasore、Monastrol）和基因沉默（如siRNA或shRNA敲低网格蛋白重链）等方法，阻断网格蛋白依赖性内吞作用。 在网格蛋白依赖性内吞作用被抑制的情况下，观察ERBB2的细胞表面表达水平和细胞内积累情况。 利用荧光标记的ERBB2或抗ERBB2抗体，结合共聚焦显微镜成像和流式细胞术，量化ERBB2在不同内吞条件下进入细胞内的程度。 通过实验设计，排除ERBB2通过其他非内吞性机制进入细胞的可能性（例如，通过外泌体释放再被摄取等）。 2. 解析ERBB2参与网格蛋白非依赖性内吞作用的具体途径： 小窝介导内吞作用的评估: 检测细胞内小窝蛋白（caveolin-1）和空腔蛋白（cavin-1）的表达水平。 使用胆固醇提取剂（如MβCD）或抑制小窝形成的关键蛋白（如caveolin-1的siRNA）来干扰小窝的结构和功能。 观察在小窝功能受损后，ERBB2的内吞效率是否受到影响。 通过免疫荧光共定位实验，检测ERBB2是否与小窝蛋白在内吞过程中共定位。 巨胞饮作用的评估: 观察细胞膜的跹跹运动（ruffling）是否与ERBB2的内吞事件相关。 使用巨胞饮抑制剂（如Amiloride）或干扰其关键信号通路（如PI3K/Akt通路），评估ERBB2的内吞是否受到影响。 通过标记巨胞饮示踪剂（如葡聚糖）来评估ERBB2是否与巨胞饮泡共定位。 其他潜在途径的探索: 根据初步结果，探索可能参与的脂质筏动态变化，或特定的膜蛋白（如Tetraspanins）是否与ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用相关。 3. 鉴定参与ERBB2网格蛋白非依赖性内吞作用的关键分子： 通过质谱（Mass Spectrometry）分析，从被诱导进行网格蛋白非依赖性内吞的ERBB2的膜蛋白复合物中，鉴定可能与之相互作用的蛋白质。 重点关注已知参与脂质筏组装、膜泡运输、信号转导和细胞骨架调控的蛋白。 通过RNA测序（RNA-seq）和蛋白质组学（Proteomics）分析，比较ERBB2网格蛋白依赖性内吞和非依赖性内吞在细胞内的分子特征差异。 利用基因沉默（siRNA/shRNA）或过表达技术，验证候选关键分子的功能，评估其在ERBB2网格蛋白非依赖性内吞中的作用。 4. 阐明ERBB2网格蛋白非依赖性内吞作用的功能和意义： 对ERBB2下游信号通路的影响: 检测ERBB2在网格蛋白非依赖性内吞途径中被内吞后，其磷酸化状态（如p-ERBB2, p-ERBB3, p-AKT, p-ERK）的变化。 通过Western Blotting或ELISA等方法，比较在网格蛋白依赖性内吞和非依赖性内吞条件下，下游信号通路的激活程度和持续时间。 对乳腺癌细胞行为的影响: 评估ERBB2网格蛋白非依赖性内吞是否影响乳腺癌细胞的增殖、迁移、侵袭能力。 利用细胞培养和体内模型（如异种移植模型），研究ERBB2网格蛋白非依赖性内吞与肿瘤生长、转移相关的生物学过程。 与靶向治疗耐药性的关系: 在对曲妥珠单抗等ERBB2靶向药物产生耐药性的乳腺癌细胞株中，检测ERBB2网格蛋白非依赖性内吞的发生情况。 通过干预ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞途径，尝试恢复细胞对靶向药物的敏感性。 研究意义与展望 通过深入研究人类乳腺癌细胞中ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用，本研究有望在以下几个方面做出重要贡献： 拓宽对ERBB2信号转导的认识: 揭示ERBB2可能存在的新的内吞模式，将丰富我们对ERBB2在细胞内转运和信号调控机制的理解，挑战以往的单一模型。 阐明潜在的耐药机制: ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞作用可能为肿瘤细胞逃避现有靶向治疗提供新的途径。识别这一机制，有助于解释部分患者对靶向药物治疗的耐药性。 发现新的治疗靶点: 如果ERBB2的网格蛋白非依赖性内吞途径中的关键分子被鉴定出来，它们可能成为开发新型靶向治疗药物的潜在靶点。通过特异性地抑制这些分子，有望克服现有药物的耐药性，提高治疗效果。 为个体化治疗提供理论依据: 了解不同乳腺癌细胞系或不同患者对ERBB2内吞途径的依赖性差异，将有助于为患者选择更精准、更有效的治疗方案，实现个体化治疗。 展望未来，本研究的成果将为开发新的诊断工具、预测治疗反应的生物标志物以及设计更有效的联合治疗策略奠定基础。通过多学科的合作，结合分子生物学、细胞生物学、生物化学、影像学和临床研究，我们相信能够最终将对ERBB2网格蛋白非依赖性内吞作用的理解转化为对乳腺癌患者生存率和生活质量的显著改善。

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