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缺氧激活的p38/丝裂原活化蛋白激酶通过微管相关蛋白4和oncoprotein18/stathmin磷酸化调控细胞微管结构

心肌缺氧损伤广泛存在于严重烧(创)伤和心血管疾病等多种疾病中。本研究旨在明确缺氧早期心肌细胞微管结构的改变并探讨其原因和调控机制。(1)体外培养 sd大鼠乳鼠心肌细胞和hela细胞,分为常氧组与缺氧15、30、60 min组;构建丝裂原活化蛋白激酶激酶(mkk)6(glu)重组腺病毒,建立mkk6(glu)高表达细胞模型。(2)观察不同缺氧时间微管结构和细胞 活力的变化:α微管蛋白免疫荧光染色,激光共聚焦显微镜观察微管结构变化;提取聚合/游离态微管蛋白,蛋白质印迹法半定量分析;cck8细胞计数法检测 细胞活力。(3)观察不同缺氧时间微管相关蛋白4(map4)、oncoprotein18/stathmin(op18)和p38/mapk活性(磷酸 化水平)和表达的变化;抑制/激活p38/mapk,观察微管结构和map4、op18活性的改变。(4)免疫共沉淀和免疫荧光共定位检测map4和 p38/mapk的相互作用。结果显示,(1)缺氧15 min心肌细胞微管排列紊乱、部分断裂;缺氧30 min微管变稀疏、断裂增加;聚合态微管蛋白减少;缺氧60 min微管呈片段状改变,聚合态微管蛋白进一步减少;与心肌细胞相比,hela细胞聚合态微管蛋白下降更快、幅度更大;2种细胞活力均随缺氧时间延长逐渐 下降。(2)在心肌细胞和hela细胞中,缺氧15 min p38/mapk即已激活,缺氧30 min 时p38/mapk活性达峰值并持续到缺氧60 min;缺氧时map4(ser 768)磷酸化增加,活性降低,磷酸化与p38/mapk活性变化趋势一致;op18(ser 16)磷酸化减少,活性升高。(3)在心肌细胞和hela细胞中,p38/mapk抑制剂sb203580(5 μmol/l)作用后,缺氧细胞map4(ser 768)磷酸化减少、活性增加,op18(ser 16)磷酸化增加、活性降低,微管结构好转,聚合态微管蛋白增加,细胞活力回升;mkk6(glu)高表达细胞中,p38/mapk持续激活,导致 map4(ser 768)磷酸化增加、活性降低,op18(ser 16)磷酸化减少、活性增加,微管解聚,聚合态微管蛋白降低,细胞活力下降。(4)免疫共沉淀和免疫荧光共定位证实map4和p38/mapk之间有相互 作用,p38/mapk可能是map4的上游激酶。综上所述,缺氧激活p38/mapk,导致map4(ser 768)磷酸化增加、活性降低,op18(ser 16)磷酸化减少、活性增加,二者协同作用引起微管解聚和结构破坏。抑制缺氧细胞p38/mapk激活可改善微管结构,提高细胞活力。这种现象和调控机制 在心肌细胞和hela细胞中具有普遍意义。     

胡炯宇,编译自《cell mol life sci》,2010,67(2):321333;黄跃生,审校