EGF家族的成员以其刺激细胞生长和增殖的能力而闻名,并在许多发育过程中发挥重要作用,包括促进间充质细胞和上皮细胞的有丝分裂和分化。 EGF家族成员至少有一个共同的结构基序,即EGF结构域,它由六个形成三个二硫键的保守半胱氨酸残基组成。 它主要以膜结合形式合成,并通过蛋白水解裂解释放成可溶性形式。
1.EGF家族成员及其受体
表皮生长因子家族成员包括表皮生长因子 (EGF)、转化生长因子 (TGF)、双调蛋白 (AR)、乙酰球蛋白 β 纤维素 (BTC)、肝素结合表皮生长因子样生长因子 (HB-EGF)、表面活性剂 (EPR)、表观蛋白 (EPG)、神经调节蛋白 (NRG) 和神经调节素-2S (NRG2s)。 此外,选择性转录剪接产生多种 NRG 和 NRG2 变体。
EGF家族成员的活性由4种受体酪氨酸激酶介导:表皮生长因子受体(EGFR,也称为HER;erbb);ERBB2(也称为 NEU、HER-2);ERBB3 (HER3) 和 ERBB4 (HER4)。 其中,ERBB2缺乏EGF家族配体,ERBB3缺乏激酶活性。
大多数EGF家族肽是作为跨膜前体合成的,可以蛋白水解释放以释放可溶性激素,或者它们可以作为膜锚定激素。 可溶性激素可以小至 50 个氨基酸,共享一个包含约 50 个氨基酸的同源结构域。 该结构域的显着特征是具有特征区间的六个半胱氨酸残基,这些半胱氨酸残基形成三个分子内二硫键并确定三环二级结构。 该结构域是 ERBB 家族受体结合和激活所必需的。
2.EGF家族配体和受体的复杂作用方式
EGF家族配体表现出与四个ERBB家族受体相互作用的复杂模式。 首先,EGFR可以与八个不同的EGF家族成员结合,神经调节蛋白NRG2与EGFR、ERBB3和ERBB4结合(图1)。 某个EGF家族成员对四种ERBB受体的亲和力差异是配体信号特异性的关键决定因素。 其次,EGF家族配体刺激相同的受体产生不同的生物学结果。 例如,已经发现与同一受体结合的不同EGF家族配体可以促进各种培养细胞模型系统中的不同生物学结果。 EGFR 配体 TGF 和 AR 都以相似的水平刺激 MDCK 细胞中的 DNA 合成。 AR 还刺激这些细胞中 E-钙粘蛋白的形态变化和重新分布,但 TGF 不会。 在MCF10A人乳腺上皮细胞中,AR比EGF刺激更大的运动性和侵袭性。 第三,存在受体的反式激活或不同受体之间的串扰。 例如,虽然EGF不与ERBB2结合或激活ERBB2,但在同时表达EGFR和ERBB2受体的细胞中,EGF可以诱导两种受体的酪氨酸磷酸化。 第四,ERBB3 几乎没有相关的激酶活性,需要伴侣才能发生磷酸化。 尽管单独表达的 ERBB3 与 NRG 结合,但该受体的酪氨酸磷酸化仅在存在其他 ERBB 家族成员的情况下发生。 据推测,它们是 ERBB3 交叉磷酸化所必需的。
四个受体与不同的信号效应器偶联,引发不同的生物学反应。 受体的异二聚化允许生物活性的更大多样性。 存在受体效应子,其中一些可能是受体特异性的。 例如,CBL 被 EGFR 而不是其他 ERBB 激活并与之复合。 同样,CHK-CSK 同源激酶与 ERBB2 结合,但不与 EGFR、ERBB3 或 ERBB4 结合。 ERBB家族受体还具有独立于EGF家族激素的刺激效应。 G 蛋白偶联蛇形素受体 (GPCR) 还调节 ERBB 家族受体信号传导。
3.EGF系列特性
EGF-ERBB信号网络在哺乳动物的发育、增殖、分化和内部环境稳定中起着重要作用。
有证据表明,EGF家族配体和受体是神经系统等各种组织发育和维持的重要调节因子。 基因敲除、转基因或其他体外和体内研究表明,神经元和神经胶质细胞产生的这些分子在调节神经胶质前体细胞或干细胞的增殖、迁移、分化和存活、维持组织稳态、调节神经系统发育和维持所必需的中枢神经胶质增生和周围神经损伤反应方面发挥着重要作用。 尽管单个EGF家族配体之间可能存在功能冗余。
EGF家族成员在上皮细胞分化、增殖和修复中起着重要作用。 ERBB2通路的原发性缺陷限制了哮喘患者的上皮修复过程。 应将 ERBB2 稳态功能的恢复视为哮喘的新靶点**。
Bimodulin 在损伤引起的肾纤维化中起关键作用,在肾脏疾病中具有**或诊断价值。
肝素与EGF样生长因子(HB-EGF)结合并激活EGF受体(EGFR ERBB1)和ERBB4。 对几种缺乏HB-EGF表达的突变小鼠的研究表明,HB-EGF与ERBB受体一起在正常心脏功能和正常心脏瓣膜形成中起关键作用。 通过 ERBB2 的 HB-EGF 信号传导对于维持心脏稳态至关重要,而通过 EGFR 的 HB-EGF 信号传导在心脏瓣膜发育过程中是必需的。
表皮生长因子家族在泪腺中发挥作用,与神经递质刺激相互作用。
TGF-是细胞增殖和分化的调节因子,因此与多种癌症有关。 此外,它也是活动和睡眠昼夜节律难以捉摸的调节剂之一。
不受调节,该家族的成员及其受体参与肿瘤形成。 一些 EGF 家族成员(尤其是 TGF、AR 和 HB-EGF)中的肿瘤细胞表达与较差的患者预后或对化疗药物的耐药性有关。