细胞外基质与整合蛋白对细胞分裂

五、细胞外基质与整合蛋白对细胞分裂、分化状态的影响

我们知道，细胞周期是细胞基本生命活动的枢纽，涉及细胞的增殖、分化或凋亡。但是目前在ECM和整合蛋白对细胞增殖和分化转换的调控机制方面了解甚少，其中相对比较明确的观点大致如下。

（1）ECM不同组分和其受体相互作用可以调控细胞的增殖或分化。例如肌母细胞接种于Fn表面时可以诱导增殖，但若生长于Ln上则分化成为肌管；乳腺上皮细胞也需在Ln上才能诱导分化。在基底细胞中，KSC（keratinocyte stem cells）和TAC（transit amplifying cells）高效表达α6、β1亚基（整合蛋白α6β4参与半桥粒形成，介导永久性基膜黏附；整合蛋白α2β1、α3β1可以介导细胞细胞黏附），但是在分裂后的分化细胞中（如棘细胞等）中α6表达下调，β1表达水平仍然较高，说明α6β4在维持干细胞特性方面具有不可替代的作用。

对鹌鹑肌母细胞研究发现，整合蛋白α亚基特性和其胞内域可以控制细胞撤离细胞周期和起始终末分化。其中α5亚基（特别是胞内域的GFFKR模体）促进细胞增殖，而α6亚基则有利于细胞分化起始。继而又发现α5胞内域对增殖途径具有许可作用，而α6亚基胞内段C端可以抑制增殖、促进分化，并且这些效应在于α亚基对β1亚基介导的信号途径的调控。例如α5亚基表达可以增强Paxillin蛋白和MAPK的表达与活性，但不影响FAK活性；相反，α6亚基表达能够抑制FAK、MAPK活性，而不影响Paxillin蛋白功能。最近发现，α5亚基（例如α5β1，还有α1β1）通过小窝蛋白－1作用于Fyn／Shc，从而激活Ras－MAPK通路，促进细胞增殖；α6亚基（例如α6β1，还有α3β1，配体都是LN，即基膜中的一种重要成分）与4次跨膜蛋白（TM4protein）相互作用，TM4蛋白结合PI4K（phosphatidylinositol－4－OH kinase），从而偶联整合蛋白与肌醇磷脂信号途径，有助于重塑细胞骨架微丝系统。而且TM4蛋白可以提供一个PKC的停靠位点（docking site），PKC反过来可以磷酸化α6（或α3）C端残基。这些信号分子的相互作用可能提供一种解释整合蛋白在细胞增殖、分化、铺展和迁移中的作用机制。

（2）一般而言，细胞分裂和分化是相互排斥的。有资料显示，cyclin D－CDK4／6在促进细胞增殖的同时，可以抑制成肌性（myogenic）转录因子MyoD的功能，从而抑制肌母细胞分化；而MyoD在诱导肌肉分化过程中，可以同时诱导p21^CIP1蛋白的表达以维持分化细胞的周期阻滞。这样，不能有效活化FAK或Shc（促进细胞增殖）的整合蛋白，可能通过诱导细胞周期阻滞（撤离）而参与分化的调控。

（3）整合蛋白对细胞分化的调节作用，可能与其协同生长因子以促进细胞增殖一样，也是一种许可作用，并不充分，也仍需在可溶性分化诱导因子（如组织特异性转录因子）作用下才能诱导分化。例如，在研究NHBEs（normal human bronchial epithelial cells）分化机制时发现，ECM（collagen gel）对细胞的（长时程）黏附提供了一种抑制EGF－MAPK活性的信号，主要在于抑制Shc磷酸化及与Grb2的结合，以及阻断Raf的激活。在这种条件下，维甲酸与其受体RAR／RXR结合并作用于相关基因的RARE元件，诱导RARβ（NHBEs的分化标志）基因表达，促进NHBEs分化。

（4）最近在细胞分裂和分化转换的分子机制方面有所突破。Opitz OG等在研究角膜鳞状上皮分化过程中，利用角蛋白4（keratin4，K4）作为分化标志基因（接受SP1转录因子的正性调控），结果发现SP1对K4启动子的转录激活受到细胞周期素D1（cyclin D1）的抑制，而异位表达的pRb蛋白可以逆转这一抑制作用。进一步研究发现SP1可以分别与细胞周期调控蛋白细胞周期素D1和pRb相互结合，从而调控细胞分裂和分化的转换。