研究凝血酶調節素細胞質功能區參與細胞-細胞間黏著的可能角色
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Mei-Shing Chen · 研究凝血酶調節素細胞質功能區參與細胞-細胞間黏著的可能角色 · Investigating the putative role of thrombomodulin cytoplasmic domain on cell-cell ...
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凝血酶調節素(Thrombomodulin,TM)是一種表現於血管內皮細胞表面的醣蛋白,主要的功能是藉著結合凝血酶而活化蛋白質C進而達到抑制凝血反應。
TM基因轉譯出557個胺基酸,其蛋白質結構從氮端依序被分為lectin-like結構區,EGF-like結構區,serine/threonine-rich結構區,transmembrane結構區及碳端的cytoplasmic結構區。
在先前的研究中,將突變的TM基因轉染至黑色素瘤細胞中顯示了TM基因調節細胞的生長速率是同時需要完整的lectin-like結構區及cytoplasmic結構區。
因此我們認為TM的cytoplasmic結構區可能參與一些生理的功能。
本篇研究中,我們觀察到在穩定表現TM基因的人類黑色素瘤A2058細胞中,細胞是以很緊密相鄰的群落型態聚集生長,而且TM會明顯地聚集在細胞間的邊界上。
相反的,在穩定表現缺失TMcytoplasmic結構區基因的人類黑色素瘤A2058細胞中,細胞是獨立分散生長且失去了細胞與細胞間的黏著,這暗示著TMcytoplasmic結構區有參與調節細胞與細胞間黏著的角色。
再更進一步,TMcytoplasmic結構區顯示有四個可能發生磷酸化的胺基酸位置包括534Tyr,540Ser,550Thr,及553Thr,還有經由電腦軟體預測出含有PDZ蛋白結合的位置、WW蛋白結合的位置以及PKC磷酸化的位置;我們已藉由定點突變的方式將上述的胺基酸突變來分析它們對細胞形態的影響;我們注意到在PDZ蛋白結合位置上542Glu以及WW蛋白結合位置上兩個threonine(550,553)對於維持細胞聚集的形態是很重要的。
除此之外,藉由MTTassay分析HEK293細胞的生長速率,發現表現野生型TM1.7的細胞其生長速率比起表現TM△lec,TM△Cyt及空白載體的HEK293細胞慢了許多,顯示TMlectin-like結構區及cytoplasmic結構區對於調節細胞生長扮演很重要的角色。
最後,pERK以及PKC訊息傳遞路徑在表現TM的細胞中似乎有參於調節的角色。
Thrombomodulin(TM)expressesonendothelialcellsurface,andfunctionsasathrombinreceptortoinhibitprocoagulantreactionofthrombinbyactivationofproteinC.TMgeneencodes557aminoacids,consistingoffivedistinctdomainsincludingN-terminallectin-likedomain,sixepidermalgrowthfactor-like(EGF-like)domain,serine/threonine-richdomain,transmembranedomain,andanintraceullarcytoplasmictail.Inpreviousstudy,transfectionofmelanomacellswithmutatedTMconstructsindicatedthattheeffectofTMonproliferationrequiredintactcytoplasmicandextracellularN-terminallectin-likedomain.Itispossiblethatthecytoplasmicdomainparticipatesinsomephysiologicalfunctions.Inthisreport,weobservethatTM-expressedA2058cellsgrowascloselyclusteredcolonies,withTMlocalizedprominentlyintheintercellularboundaries.Conversely,TMdetectedcytoplasmicdomain-expressedA2058cellsgrowsinglywithloosecell-celladhesion.ItimpliesthatTMcytoplasmicdomainplaysaroleinregulatingcell-celladhesion.Furthermore,TMshows4potentialphosphorylatedsitesincludingonetyrosine534,oneserine540,andtwothreonine(550,553),acomputerpredictedPDZproteinbindingsite,WWproteinbindingsiteandaproteinkinaseCphosphorylationsiteonitscytoplasmicdomain.Weanalyzetheroleoftheseresiduesoncellmorphologybysite-directedmutagenesis.Wenoticethatglutamineacid542inthePDZbindingregionandthreonine(550,553)inWWbindingsiteareimportantinaffectingcell-celladhesionmorphology.Furthermore,theproliferationratesofHEK293celllinesareperformedbyMTTassaythatresultshowsthatwildtypeTM1.7-expressedHEK293cellswithadecreasedgrowthratethanHEK293-△lec,△cyt,andvectorcontrol.ItsuggeststhatTM’slectin-likedomainandcytoplasmicdomainplayanimportantroleinregulatingcellproliferation.Finally,pERKandPKCsignalingpathwayseemtoplayaroleinmodulatingTM-expressedcell’sfunction.
中文摘要...........................................1英文摘要...........................................3誌謝...............................................5目錄...............................................6表、圖目錄..........................................8附錄目錄...........................................9縮寫檢索表.........................................10儀器...............................................12藥品...............................................15序論...............................................19一.人類凝血酶調節素---------------------------------19二.人類凝血酶調節素的結構與功能---------------------20三.凝血酶調節素與細胞生長---------------------------22四.凝血酶調節素與細胞間的黏著-----------------------23五.凝血酶調節素細胞質結構區的功能性分析-------------24六.研究動機與目的-----------------------------------27實驗方法...........................................28一.小量質體抽取-------------------------------------28二.構築質體之方法-----------------------------------29三.細胞培養方法-------------------------------------35四.穩定性DNA轉染系統(Stabletransfection)-------------38五.以西方墨點法確認TM蛋白表現----------------------40六.MTTassay-----------------------------------------45七.Co-immunoprecipitation---------------------------46結果...............................................49討論...............................................59參考文獻...........................................64結果圖表...........................................68表.................................................88附錄...............................................89自述...............................................95
1BajzarL.Thrombinactivatablefibrinolysisinhibitorandanantifibrinolyticpathway.ArteriosclerThrombVascBiol.20:2511-8(2000)2BoffaMC,BurkeB,HaudenschildCC.Preservationofthrombomodulinantigenonvascularandextravascularsurfaces.JHistochemCytochem.35:1267-1276(1987)3BrozeGJJr,HiguchiDA.Coagulation-dependentinhibitionoffibrinolysis:roleofcarboxypeptidaseandtheprematurelysisofclotsfromhemophilicplasma.Blood88:3815-23(1996)4CollinsCL,OrdonezNG,ScharferR,CookCD,XieSS,GrangerJ,HsuPL,FinkL,HsuSM.Thrombomodulinexpressioninmalignantpleuralmesotheliomaandpulmonaryadenocarcinoma.AmJPathol.141:827-833(1992)5ConwayE,NowakowskiB,Steiner-MosonyiM.Thrombomodulinlackingthecytoplasmicdomainefficientlyinternalizesthrombinvianonclathrin-coated,pit-mediatedendocytosis.J.CellPhysiol.158:285-98(1994)6ConwayEM,PollefeytS,CollenD,Steiner-MosonyiM.Theaminoterminallectin-likedomainofthrombomodulinisrequiredforconstitutiveendocytosis.Blood89:652-61(1997)7ConwayEM,VandeWouwerM,PollefeytS,JurkK,VanAkenH,DeVrieseA,WeitzJI,WeilerH,HellingsPW,SchaefferP,HerbertJM,CollenD,TheilmeierG.Thelectin-likedomainofthrombomodulinconfersprotectionfromneutrophil-mediatedtissuedamagebysuppressingadhesionmoleculeexpressionvianuclearfactorkappaBandmitogen-activatedproteinkinasepathways.JExpMed.196:565-77(2002)8deMunkGA,ParkinsonJF,GroeneveldE,BangNU,RijkenDC.Roleoftheglycosaminoglycancomponentofthrombomodulininitsaccelerationoftheinactivationofsingle-chainurokinase-typeplasminogenactivatorbythrombin.Biochem.J.290:655-9(1993)9DeBaultLE,EsmonNL,OlsonJR,EsmonCT.Distributionofthethrombomodulinantigenintherabbitvasculature.Lab.Invest.54:172-8(1986)10EsmonCT.Thrombomodulinasamodelofmolecularmechanismthatmodulateproteasespecificityandfunctionatthevesselsurface.FASEBJ.9:946-55(1995)11EsmonCT,EsmonNL,HarrisKW.Complexformationbetweenthrombinandthrombomodulininhibitsboththrombin-catalyzedfibrinformationandfactorVactivation.J.Biol.Chem.257:7944-7(1982)12HondaG,MasakiC,ZushiM,TsurutaK,SataM.TherolesplayedbytheD2andD3domainsofrecombinanthumanthrombomodulininitsfunction.J.Biochem.118:1030-6(1995)13HondaG,MasakiC,ZushiM,TsurutaK,SataM.TherolesplayedbytheD2andD3domainsofrecombinanthumanthrombomodulininitsfunction.J.Biochem.118:1030-6(1995)14HungAY.PDZdomains:structuralmodulesforproteincomplexassembly.JBiolChem22;277(8):5699-702(2002)15HuangHC,ShiGY,JiangSI,ShiCS,WuCM,YangHY,WuHL.Thrombomodulin-mediatedcelladhesion:involvementofitslectin-likedomain.J.Biol.Chem.278:46750-9(2003)16JeanPB.ERBIN:abasolateralPDZproteinthatinteractswiththemammalianERBB2/HER2receptor.NatureCellBiology2,407-414(2000)17KokameK,ZhengX,SadlerJE.Activationofthrombin-activablefibrinolysisinhibitorrequiresepidermalgrowthfactor-likedomain3ofthrombomodulinandit’sinhibitedcompetitivelybyproteinC.J.Biol.Chem.273:12135-9(1998)18KoyamaT,ParkinsonJF,AokiN,BangNU,Muller-BerghausG,PreissnerKT.Relationshipbetweenpost-translationalglycosylationandanticoagulantfunctionofsecretablerecombinantmutantsofhumanthrombomodulin.Br.JHaematol.78:515-22(1991)19KurosawaS,GalvinJB,EsmonNL,EsmonCT.Proteolyticformationandpropertiesoffunctionaldomainsofthrombomodulin.J.Biol.Chem.262:2206-12(1987)20MizutaniH,OhyanagiS,HayashiT,GrovesRW,SuzukiK,ShimizuM.Functionalthrombomodulinexpressiononepithelislskintumoursasadifferentiationmarkerforsuprabasalkeratinocytes.Br.J.Dermatol.135:187-93(1996)21PolgarJ,LerantI,MuszbekL,MachovichR.ThrombomodulininhibitstheactivationoffactorXIIIbythrombin.Thromb.Res.43:685-90(1986)22RaifeTJ,LagerDJ,PetersonJJ,ErgerRA,LentzSR.Keratinocyte-specificexpressionofhumanthrombomodulinintransgenicmice:effectsonepidermaldifferentiationandcutaneouswoundhealing.J.Investig.Med.46:127-33(1998)23SanduskyG,BergDT,RichardsonMA,MyersL,GrinnellBW.Modulationofthrombomodulin-dependentactivationofhumanproteinCthroughdifferentialexpressionofendothelialSmads.J.Biol.Chem.277:49815-9(2002)24Schenk-BraatEA,MorserJ,RijkenDC.Identificationoftheepidermalgrowthfactor-likedomainsofthrombomodulinessentialfortheaccelerationofthrombin-mediatedinactivationofsingle-chainurokinase-typeplasminogenactivator.Eur.J.Biochem.268:5562-9(2001)25ShengM,SalaC.PDZdomainsandtheorganizationofsupramolecularcomplexes.AnnuRevNeurosci.;24:1-29(2001)26ShiraiT,ShiojiriS,ItoH,YamamotoS,KusumotoH,DeyashikiY,MaruyamaI,SuzukiK.Genestructureofhumanthrombomodulin,acofactorforthrombin-catalyzedactivationofproteinC.J.Biochem.103:281-5(1988)27SonyaWS.IIp45,aninsulin-likegrowthfactorbindingprotein2(IGFBP-2)bindingprotein,antagonizesIGFBP-2stimulationofgliomacellinvasion.ProcNatlAcadSci100(24):13970–13975(2003)28StrickerNL.PDZdomainofneuronalnitricoxidesynthaserecognizesnovelC-terminalpeptidesequences.NatBiotechnol15(4):336-42(1997)29TamuraA,MatsubaraO,HirokawaK,AokiN.Detectionofthrombomodulininhumanlungcancercells.AmJPathol.142:79–85,(1993)30TeasdaleM,BirdC,BirdP.Internalizationoftheanticoagulantthrombomodulinisconstitutiveanddoesnotrequireasignalinthecytoplasmicdomain.ImmunolCellBiol.72:480-488(1994)31TonyN.EzrinisadownstreameffectoroftraffickingPKC-integrincomplexesinvolvedint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