骨形成蛋白调控成骨分化的信号机制

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1、第17卷第1期生命科学Vol.17,No.12005年2月ChineseBulletinofLifeSciencesFeb.,2005文章编号：1004-0374(2005)01-0034-06骨形成蛋白调控成骨分化的信号机制王茸影，易静*（上海第二医科大学细胞生物学教研室，上海200025）摘　要：骨形成蛋白(bonemorphogeneticproteins,BMPs)能诱导成骨细胞和软骨细胞的分化成熟，并能在体内诱导异位成骨。BMPs与骨形成蛋白受体BMPR结合，通过Smads和p38MAPKs途径进行信号转导，并通过下游

2、转录因子Cbfa1、Osterix、Dlx等与相应的成骨细胞特异蛋白碱性磷酸酶、骨钙素、OPN等基因启动子连接，促进细胞向成骨方向分化。另外，还通过转录因子CIZ、AJ18等对成骨进行负调控，维持胚胎发育正常，保持骨量平衡。由于BMPs在骨修复中的重要作用，现已成为基因治疗用于骨缺损的一个研究热点。关键词：骨形成蛋白;核心结合因子-1;Osterix;Smad;Dlx;CIZ;AJ18中图分类号：Q513.2;Q254　　文献标识码：ASignalingmechanismofosteoblasticdifferentiation

3、ofbonemorphogeneticproteinsWANGRong-Ying,YIJing*(DepartmentofCellBiology,ShanghaiSecondMedicalUniversity,Shanghai200025,China)Abstract:Bonemorphogeneticproteins(BMPs)caninducethedifferentiatedfunctionofosteoblasticlineageandnonosteoblasticlineagecellsandformationofec

4、topicbone.BMPsbindtospecificreceptorsandsignalsbyphosphorylatingdownstreamR-Smads,whichformheterodimerswithSmad4,andafternucleartransloca-tionregulatetranscriptionfactorsincludingCbfa1,OsterixandDlx.BMPscanalsoup-regulatethetranscrip-tionfactorsCIZandAJ18,I-Smad,solu

5、bleproteinnogginandgermlin,whichcanantagonizetheosteoblasticactivitiesofBMPstomaintaintheskeletalhomeostasis.Becauseoftheirpowerfulosteoblasticactivities,BMPshavebecomeaclinicresearchfocusonboneregionalgenetherapy.Keywords:BMP;Cbfa1;Osterix;Smad;Dlx;CIZ;AJ18Hanamura和

6、Urist[1]将植入肌肉的脱钙骨基质中成、肾的发生、肝脏的发育等均具有非常重要的意能诱导异位成骨的因子命名为骨形成蛋白(bonemor-义。对于BMPs多方面的功能以及生物医学上的应phogeneticproteins，BMPs)。目前已克隆了至少15用人们已较为了解，本文将近年对于BMPs结构及种BMP(BMP1~15)，BMPs可在体内通过旁分泌和调控成骨分化信号机制的研究作一介绍。自分泌的形式诱导骨、软骨及骨有关的结缔组织的1骨形成蛋白及其信号通路简介形成，还能在体内非骨组织诱导骨源和非骨源性细1.1骨形成蛋白特点胞的异

7、位成骨。胚胎发育期，BMPs对神经管的形BMPs是一组分泌性、疏水性、酸性糖蛋白，收稿日期：2004-03-26；修回日期：2004-04-22基金项目：国家自然科学基金(30170943)作者简介：王茸影(1970－)，女，博士生；易　静(1957－)，女，博士，教授，博士生导师，*通讯作者。第1期王茸影，等：骨形成蛋白调控成骨分化的信号机制35除BMP-1外，其他BMPs均属于TGF-b超家族成活化的BMPR-I作用于下游的Smads[7]。Smads分为员，含有7个半胱氨酸的保守结构域，参与形成链三组：受体激活Smads(

8、receptor-activatedsmads,内二硫键并连接两个单体形成二聚体的前蛋白，前R-smads)，包括Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、蛋白经转化酶作用形成成熟的蛋白质。Smad8；共介导Smad(common-mediatedsmad