專(zhuān)利名稱(chēng)：Unc-51激酶協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)微管和微絲兩種細(xì)胞骨架構(gòu)造并促進(jìn)肌肉收縮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于生物化學(xué)，肌肉科學(xué)和神經(jīng)腦科學(xué)等領(lǐng)域，提供了有關(guān)肌肉細(xì)胞的收縮機(jī)理的新發(fā)現(xiàn)，微管和微絲兩個(gè)細(xì)胞骨架系統(tǒng)各自在構(gòu)造上以及兩者在功能上協(xié)調(diào)機(jī)制的新模式。
背景技術(shù)：
:肌肉的肌原纖維主要由細(xì)肌絲(肌動(dòng)蛋白絲，actin filament)和粗肌絲(肌球蛋白絲，myosin filament)構(gòu)成。作為肌肉收縮的主要機(jī)理的肌絲滑動(dòng)模型(slidingfilament model)主張，細(xì)肌絲和粗肌絲之間的相對(duì)滑動(dòng)引起了肌肉收縮，但精確的調(diào)節(jié)機(jī)理還不清楚。微管/微絲與它們的傳送蛋白之間的精確調(diào)節(jié)機(jī)理是未知的。在神經(jīng)/肌肉等細(xì)胞的形態(tài)形成中，微管和微絲兩個(gè)細(xì)胞骨架系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)是必須的，其精確的調(diào)節(jié)機(jī)理也不清楚。本研究首次揭示UNC-51激酶參與了肌肉的構(gòu)造和收縮功能的調(diào)節(jié)，參與了微管/微絲與它們的傳送蛋白之間的調(diào)節(jié)，并提出了微管和微絲兩個(gè)細(xì)胞骨架系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)新模式
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于揭示UNC-51激酶是否直接地參與了肌肉的構(gòu)造和收縮功能的調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)肌 肉收縮的新機(jī)制；揭示UNC-51激酶參與了微管/微絲與它們的傳送蛋白之間的調(diào)節(jié)，并提出了微管和微絲兩個(gè)細(xì)胞骨架系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)新模式。本發(fā)明的內(nèi)容為:(1)UNC-51激酶既參與調(diào)節(jié)了模式生物秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的微管構(gòu)造，也參與調(diào)節(jié)了秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的肌肉構(gòu)造。UNC-51激酶既能結(jié)合和磷酸化肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白，也能結(jié)合和磷酸化微管蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白。如圖1所示，野生形秀麗線(xiàn)蟲(chóng)A和C分別顯示了連續(xù)，完整并有秩序的微管構(gòu)造和肌肉構(gòu)造，而unc-51的e369突變體秀麗線(xiàn)蟲(chóng)B和D則分別顯示了不連續(xù)，不完整并紊亂的微管構(gòu)造和肌肉構(gòu)造。這說(shuō)明UNC-51激酶既參與調(diào)節(jié)了模式生物秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的微管構(gòu)造，也參與調(diào)節(jié)了秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的肌肉構(gòu)造。因?yàn)閁NC-51激酶的保存性，在其他生物中也是存在這種模式的。(2) UNC-51激酶促進(jìn)了肌肉的收縮。如圖2所示，和無(wú)激酶活性的突變UNC-51蛋白加入的左邊比色斗(皿)相比，有激酶活性的UNC-51激酶蛋白加入的右邊比色斗里的肌動(dòng)蛋白/肌球蛋白溶液的黏度(viscosity)要大；這說(shuō)明UNC-51激酶活性增強(qiáng)了肌動(dòng)蛋白絲/肌球蛋白溶液的黏性，也意味著促進(jìn)了肌肉的收縮。(3) UNC-51激酶通過(guò)調(diào)節(jié)微絲和微管兩細(xì)胞骨架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化及協(xié)調(diào)從而誘導(dǎo)神經(jīng)軸突形成的新競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)模式如圖3所示，我們首次提出UNC-51激酶通過(guò)調(diào)節(jié)微絲和微管兩細(xì)胞骨架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化及協(xié)調(diào)從而誘導(dǎo)神經(jīng)軸突形成的新競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)模式。UNC-51激酶可解聚細(xì)胞周邊的微絲，其后釋放的微管蛋白聚合成微管，產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞膜的推力；相反地，UNC-51激酶又可解聚其后的微管，其前的肌動(dòng)蛋白又再聚合成微絲而產(chǎn)生張力以保護(hù)細(xì)胞膜不被擠破；在這里，我們提議片狀偽足或突起的伸出和神經(jīng)軸突的形成就是按照這樣的機(jī)制被協(xié)調(diào)誘導(dǎo)的。受這一機(jī)制影響的細(xì)胞功能還有細(xì)胞黏合，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，細(xì)胞收縮，細(xì)胞內(nèi)輸送和細(xì)胞極性及可塑性等。


:圖1UNC-51激酶參與調(diào)節(jié)了模式生物秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的微管構(gòu)造(A，B)和肌肉構(gòu)造的形成(C，D)。白尺寸棒:50μπι。圖2UNC-51蛋白激酶活性增大肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白溶液的黏性圖3UNC-51激酶通過(guò)調(diào)節(jié)微絲和微管兩細(xì)胞骨架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化及協(xié)調(diào)從而誘導(dǎo)神經(jīng)軸突形成的新競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)模式
具體實(shí)施方式
:I模式生物秀麗線(xiàn)蟲(chóng)成蟲(chóng)體的微管和肌肉構(gòu)造的熒光染色觀察

線(xiàn)蟲(chóng)野生型Ν2和變異型unc-51 (e369)成蟲(chóng)體的微管染色根據(jù)ZwaalRR(1996，Cell)的方法，利用抗α -微管蛋白抗體和德克薩斯紅結(jié)合抗免疫球蛋白G(TexasRed-ant1-1gG)為二次抗體為其染色；肌肉的微絲染色根據(jù)Epstein HF(1995,Methods in CellBiology)的方法，利用德克薩斯紅結(jié)合鬼筆環(huán)肽(Texas-conjugatedphalloidin)為其染色；Zeiss LSM510共焦顯微鏡被用于被染色線(xiàn)蟲(chóng)的觀察記錄。2肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白溶液的黏性測(cè)定觀察根據(jù)Humphrey D (2002, Nature)的方法,在加 ATP 的 Hepes 緩沖液(ρΗ7.4)中，進(jìn)行了肌動(dòng)蛋白/肌球蛋白溶液和UNC-51蛋白激酶或者無(wú)激酶活性的突變UNC-51(K39M)蛋白之間的反應(yīng)。在塑料比色杯中做了反應(yīng)溶液的黏性觀察。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)了線(xiàn)蟲(chóng)UNC-51激酶能夠調(diào)節(jié)并協(xié)調(diào)線(xiàn)蟲(chóng)微管和微絲兩個(gè)細(xì)胞骨架系統(tǒng)，也能促進(jìn)肌肉收縮。其關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)為:UNC-51激酶既參與調(diào)節(jié)了模式生物秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的微管構(gòu)造，也參與調(diào)節(jié)了秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的肌肉構(gòu)造，是連續(xù)，完整并有秩序的微管構(gòu)造和肌肉構(gòu)造所必需的，因?yàn)閁NC-51激酶有保存性，在其他生物中也是存在這種模式的。
2.UNC-51激酶活性增強(qiáng)了肌動(dòng)蛋白/肌球蛋白溶液的黏性，因而能促進(jìn)肌肉的收縮。
3.我們首次提出，在細(xì)胞內(nèi)，UNC-51激酶通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)微絲和微管的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性磷酸化和競(jìng)爭(zhēng)性脫聚合，導(dǎo)致片狀偽足(或突起)的伸出和神經(jīng)軸突的形成，稱(chēng)其UNC-51激酶競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)細(xì)胞骨架誘導(dǎo)神經(jīng)軸突形成的競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)模式。
4.UNC-51激酶作為第一個(gè)和細(xì)胞骨架系統(tǒng)的主要蛋白(微管蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白，肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白)在構(gòu)造和功能上都相互作用的酶，且是對(duì)微管及微絲都有脫聚合作用的第一個(gè)酶，在這里首次提議也稱(chēng)其為細(xì)胞骨架激酶-1 (Cytoskeleton kinase-1 or-Tian)或細(xì)胞骨架酶 _1 (Cytoskeletonase-1 or-Tian)。
5.上記三項(xiàng)要求的技術(shù)原理在生命科學(xué)，腦科學(xué)，腫瘤科學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，宇宙科學(xué)，交通科學(xué)，醫(yī)學(xué)，藥學(xué)和制藥學(xué)，中藥科學(xué)，各種疾病的治療法，醫(yī)療技術(shù)以及所有其他方面的應(yīng) 用和推廣。
全文摘要
在神經(jīng)形成，肌肉收縮，細(xì)胞分裂，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞凋亡等各種細(xì)胞生命活動(dòng)中，微管和微絲兩種細(xì)胞骨架系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)是非常重要的，但這種協(xié)調(diào)的分子機(jī)理還不清楚。組成肌肉的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白之間的協(xié)調(diào)作用機(jī)理也還不清楚。本研究從模式生物秀麗線(xiàn)蟲(chóng)由來(lái)的UNC-51激酶既和微管蛋白也和肌動(dòng)蛋白作用，既和肌動(dòng)蛋白也和肌球蛋白作用的事實(shí)出發(fā)，首次顯示UNC-51激酶對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)體的正常微管構(gòu)造，肌肉構(gòu)造的形成以及肌肉收縮都有不可缺少的重要影響；并首次提出了UNC-51激酶通過(guò)調(diào)節(jié)微絲和微管兩細(xì)胞骨架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化及協(xié)調(diào)從而誘導(dǎo)神經(jīng)軸突形成的競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)新模式。
文檔編號(hào)A61P21/00GK103157098SQ20111040770
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者田懷澤, 李素云, 田華希 申請(qǐng)人:彩虹天健康科技研究(北京)有限責(zé)任公司