骨形态发生蛋白及其相关结合蛋白在骨与软骨形态发生

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1、骨形态发生蛋白及其相关结合蛋白在骨与软骨形态发生【摘要】骨形态发生蛋白（bonemorphogeicproteins，BMPs）是一类生长分化因子家族，作用具有浓度依赖性，与相应感受器结合会产生一系列BMP反应基因的信号表达和转录，诱导间质细胞分化为骨或软骨。而BMP结合蛋白（如noggin，chordin，DAN）和细胞外基质、xTsg（torphogenesis　　【Abstract】Thismentaryisaconcisediscussionoftheinteractionsbetorphogeicproteins（BM

2、Ps）andtheirbindingproteinsinboneandcartilagemorphogenesis.BMPsareafamilyofgroesenchymalcellstoinducecartilageandbonedifferentiationinconcentration-dependentthresholds.TheBMP-BMPreceptorbindingleadstoacascadeofsignalingandtranscriptionofBMPresponsegenes.BMPbindingprot

3、eins，noggin，chordinandDAN，actasantagonistsanddeterminethebioavailabilityofBMPsforbindingtocognatereceptorstoelicitthebiologicalresponse.Nogginnullmiceorphogenesis.BMPsandtheirbindingproteinsmayreciprocallyregulatethedynamictopographyofjoints，muscle，tendonsandligament

4、sduringmorphogenesisoftheskeleton.Inaddition，BMPactionsmaybepotentiatedbytayplayacriticalroleinregenerationofcartilageinosteoarthritis.　　【Keyorphogeicproteins，BMPs）　　是一类生长和分化因子家族，首次在脱钙骨基质中发现［1～4］，是多效性的形态发生素，具有趋化性、浓度依赖性、促有似分裂和分化诱导的特性，目前已有超过15种BMP被克隆并在人和鼠体内表达。在结构方面，BMP

5、s是以二硫键相连的二聚体，这种结构决定着BMPs的生物学活性。象胚胎时期肢体形态发生一样，BMPs也可在异位诱导骨与软骨形成，调节骨与软骨的排列、分化模式和方向；同样，遗传学显示BMPs还在除骨之外的其他组织内发挥作用。例如，BMP4能够促进胚胎肢芽间质细胞的软骨形态发生，并保持关节软骨的表型；BMP2和BMP4缺乏会导致中胚层缺陷；BMP5突变会引发鼠短耳畸形；BMP7缺乏引起鼠眼、肾脏和骨骼的发育障碍。　　2软骨源性形态发生蛋白（cartilage-derivedmorphogeicproteins，CDMPs）　　　　Lu

6、yten等［5］首次在关节软骨中发现CDMP－1，而且性质与生长分化因子5相同；Lee等通过更加深入的研究，克隆出了生长分化因子5，6，7，并发现短足畸形鼠体内生长分化因子5的变异［6］；进一步证实，Hunter-Thompson型软骨发育不良、C型短趾（短指）畸形、Grebe型软骨发育不良伴有严重的肢体短小和形态发生障碍的患者体内，CDMP－1发生突变［7，8］。因此，BMPs和CDMPs对骨与软骨以及其他组织的形态发生起关键性作用，而BMPs最早诱导软骨形成，进而产生骨。因此，所有的BMPs均可看作软骨形态发生素。从上述角度

7、出发，BMPs应当被称作机体形态发生蛋白。　　3BMP感受器　　　　两类BMP感受器（Ⅰ型和Ⅱ型）均为丝氨酸－苏氨酸激酶。成熟BMP单体形成两个手指形投射，含有7个标准半胱氨酸，其中6个涉及链内二硫键，1个参与链间二硫键，家族各成员与特定的感受器发生相互作用，如重组人类BMP4和BMP7与两个Ⅰ型BMP感受器结合，BMPR-ⅠA和BMP-ⅠB；BMP7和Ⅰ型activin感受器结合；BMPs和Ⅱ型BMP感受器也结合；秀丽隐杆线虫（Caenorhabditiselegans）体内的基因daf4与重组人类BMP4结合，抑制幼虫成形；

8、同时，daf4信号表达时发现了秀丽隐杆线虫体内Sma2、Sma3和Sma4三种基因；通过对果蝇体内系统的基因检测，发现了MAD（motheragainstdecapentaplegic）基因。进一步实验发现秀丽隐杆线虫体内Sma2、Sma3和Sma4三种基因，和