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細(xì)胞學(xué)堂 | 走近堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子——bFGF

來(lái)源:Pricella  瀏覽量:  發(fā)布時(shí)間:2024-05-23 13:47:24


早在1940年,Hoftman等人在腦和垂體的抽提物中發(fā)現(xiàn)一種具有促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)作用的物質(zhì)。1974年,這種物質(zhì)經(jīng)過(guò)成功分離純化后被命名為成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor,F(xiàn)GF)。隨后,科研人員又分離出了一種與FGF高度同源的物質(zhì),由于它富含酸性氨基酸堿基,且等電點(diǎn)為酸性(pH=5.6),因此被命名為酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(aFGF)。而先發(fā)現(xiàn)的FGF因?yàn)閷?duì)酸和熱較為敏感,且等電點(diǎn)呈堿性(pH=9.6),所以被稱(chēng)為堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)。


本期,我們將通過(guò)本篇文章深入探討FGF家族中的重要成員——bFGF,旨在幫您輕松理解并順利開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。







bFGF的結(jié)構(gòu)


bFGF是一種含有155個(gè)氨基酸的陽(yáng)離子多肽,具有促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂的作用。其氨基酸序列中有55%與aFGF相同,分子量在16~18.5 KD之間。在bFGF分子結(jié)構(gòu)中,存在4個(gè)半胱氨基酸,它們?cè)谛纬煞肿拥娜S空間結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。值得注意的是,由絲氨酸取代半胱氨酸的重組bFGF的生物學(xué)活性不變。此外,單鏈多肽的結(jié)構(gòu)使得它更易在大腸桿菌中表達(dá)。

bFGF的空間結(jié)構(gòu)

bFGF的空間結(jié)構(gòu)


bFGF有很強(qiáng)的肝素親和力,特別是在其114~123位氨基酸處,顯示出高親和力,其它部位則有低親和力??筨FGF與受體結(jié)合的單克隆抗體并不會(huì)影響它與肝素的結(jié)合能力。然而,如果去除bFGF分子中有羥基端的第42位氨基酸,其肝素親和力將消失,并可能導(dǎo)致部分生物學(xué)活性的喪失。

bFGF與肝素的相互作用

bFGF與肝素的相互作用





bFGF的作用機(jī)理


bFGF通過(guò)與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合來(lái)發(fā)揮其生物學(xué)功能,因此,在細(xì)胞內(nèi)合成的bFGF需要被分泌到細(xì)胞外才能發(fā)揮其作用。然而,bFGF的mRNA翻譯產(chǎn)物缺少指導(dǎo)其向細(xì)胞外分泌的信號(hào)序列,這表明其分泌途徑與經(jīng)典途徑不同。除了可能是細(xì)胞受損或死亡后釋放外,bFGF還可能通過(guò)自分泌和旁分泌的方式起作用。

bFGF與受體結(jié)合后,可能通過(guò)以下途徑將信號(hào)傳至細(xì)胞核:


bFGF可能激活腺苷酸環(huán)化酶與鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶,使磷脂酶C(PLC-rl)發(fā)生磷酸化。這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致磷脂酰肌醇-4,5二磷酸(PIP2)分解為甘油二酯(DG)和三磷酸肌醇(IP3),進(jìn)而激活蛋白激酶C并引發(fā)Ca2+內(nèi)流;

bFGF與受體結(jié)合后,可能定位于細(xì)胞核,影響RNA聚合酶Ⅰ的功能,從而增強(qiáng)核蛋白體基因的轉(zhuǎn)錄。這有助于細(xì)胞加速?gòu)腉0期到G1期及G1期到S期的轉(zhuǎn)換,刺激細(xì)胞的DNA合成增強(qiáng),促進(jìn)細(xì)胞的分裂與增殖;

bFGF還可能通過(guò)與受體FGFR結(jié)合形成復(fù)合物,進(jìn)而通過(guò)內(nèi)化過(guò)程來(lái)傳導(dǎo)信號(hào)。

bFGF的信號(hào)傳導(dǎo)示意圖

bFGF的信號(hào)傳導(dǎo)示意圖



   

在細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用


1

bFGF在原代內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

在原代內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)中,bFGF發(fā)揮著重要的生物學(xué)作用。一般將bEGF和肝素配合使用,能夠顯著促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖,還能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移,對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖以及形態(tài)的維持具有重要作用。

2

bFGF在干細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

bFGF是干細(xì)胞培養(yǎng)中的一種關(guān)鍵生長(zhǎng)因子,它不僅是重要的促有絲分裂因子,還是形態(tài)發(fā)生和分化的誘導(dǎo)因子。

bFGF對(duì)細(xì)胞增殖以及維持細(xì)胞的未分化狀態(tài)非常重要。在鼠源干細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,添加白血病抑制因子(Leukemia inhibitory factor, LIF) 通常能有效抑制干細(xì)胞的分化。然而,在人源干細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,需要使用bFGF來(lái)抑制細(xì)胞的分化。在使用飼養(yǎng)層細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),飼養(yǎng)層細(xì)胞分泌的bFGF也發(fā)揮著類(lèi)似作用。

3

bFGF對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的作用

bFGF是一個(gè)重要的促有絲分裂因子,能夠刺激神經(jīng)干細(xì)胞的增殖。以幼鼠為例,在皮下注射bFGF的實(shí)驗(yàn)中,可以觀察到海馬體和小腦的顆粒層等神經(jīng)生發(fā)區(qū)域的神經(jīng)干細(xì)胞增殖明顯增加。此外,bFGF還能與胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)和血小板衍生的生長(zhǎng)因子(PDGF)等協(xié)同作用,共同調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖。

然而,bFGF不僅能夠促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖,還能影響神經(jīng)干細(xì)胞的分化過(guò)程。在促進(jìn)增殖的過(guò)程中,bFGF會(huì)抑制神經(jīng)干細(xì)胞的分化。當(dāng)減少bFGF的加入量時(shí),神經(jīng)干細(xì)胞便能夠分化為神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞,這表明bFGF在神經(jīng)干細(xì)胞分化過(guò)程中起重要調(diào)節(jié)作用。

此外,bFGF在神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)中可能還具有促進(jìn)神經(jīng)再生和修復(fù)的功能?;赽FGF能夠全面啟動(dòng)皮膚各層的更新功能并促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng),因此,推測(cè)在神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)中,bFGF可能發(fā)揮類(lèi)似的作用,有助于神經(jīng)細(xì)胞的再生和修復(fù)。



參考文獻(xiàn)

[1] 

林麗.bFGF對(duì)人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞膠原表達(dá)及對(duì)5-Aza誘導(dǎo)向成肌分化的調(diào)節(jié)作用研究[D].暨南大學(xué),2013.

[2] 

Song X ,Fan Z ,Tian Z , et al.Phase separation on cell surface facilitates bFGF signal transduction with heparan sulphate[J]. Nature Communications, 2022, 13(1):1112-1112.


以上就是關(guān)于堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)的概念、作用機(jī)理及其應(yīng)用的解讀,更多細(xì)胞培養(yǎng)干貨,請(qǐng)持續(xù)關(guān)注細(xì)胞學(xué)堂專(zhuān)欄~


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