细胞迁移ppt课件

①伪足向前伸展 ②伸出的伪足黏附胞外基质 ③细胞体迁移 ④细胞后缘缩回
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细胞迁移
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二、伪足的形成
丝状伪足（探测周围 环境信号）
伪足
片状伪足（推动细 胞前缘向前运动）
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13-2 微丝骨架在细胞迁移中的作用
一、微丝的装配与解聚
微丝，也称为纤维状肌动蛋白(F-actin),是由球状肌动蛋 白(G-actin)单体聚合而成的纤维状结构。
24 称为“周转”。
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13-4 Rho家族小GTP酶的调节作用
一、 Rho家族小GTP酶的活性调节
小GTP酶具有 信号传导开关 的作用，当结 合GTP/GDP时， 会分别处于激 活/失活状态， 从而传递或关 闭信号。
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GEF:鸟嘌呤核苷酸交换因子
GAP:GTP酶激活蛋白
GDI:尿苷酸解离抑制因子
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细胞迁移
迁移方式分类：
1.依据细胞迁移的支撑物的几何性质的不同可分 为三类，一维（线状支撑物上）、二维（培养 皿上）、三维（胞外基质构成的凝胶层上）
2.依据迁移方向可分为两类，无规律的自由迁移 （散在培养的细胞）和定向迁移（胚胎、组织 发生和免疫系统中）
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13-1细胞迁移的基本过程
一、细胞迁移的步骤
Rho亚家族以RhoA为代表。Rho通常被 认为在细胞后端发挥作用，其主要功能包括 黏着斑动态性和应力纤维收缩力的调节。但 是，也有报道发现RhoA在前端有激活。
➢ 当ATP-actin浓度下降时,微丝结合的ATP转为ADP,当 ADP-actin暴露出来后,微丝去组装变短。
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微丝装配中ATP的作用
➢当ATP-actin处于临界浓度时，ATP-actin 可能继续在（+）端添加、而在（-）端开始 分离，表现出踏车现象。
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踏车行为
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微丝的动态性
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Rho、Rac、Cdc42在细胞迁移中的作用
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二、Cdc42与细胞极性
极性是指细胞结构和形态在特定条件下 表现出的方向性。
微丝骨架：前缘 拖尾缘
分枝状微丝组成的伪足 分应力纤维组成的片层 胞中后部
拱状微丝束 部 应力纤维为主的细
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微管组织中心
在培养的上皮细胞、
成纤维细胞、星形胶质细
胞等类型的细胞中，微管
17 所在。
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肌球蛋白家族
依赖于微丝的肌球蛋白是一类分子马达， 利用水解ATP产生的能量有规则的沿微丝骨 架运输所携带的“货物”。在细胞迁移过程 中，Ⅱ型肌球蛋白在应力纤维中提供收缩力， Ⅶ型肌球蛋白与细胞和胞外基质的黏附有关。
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肌球蛋白家族
肌球蛋白结构域
马达区，具有ATP结合位点和肌动蛋白结合位点 调控区，决定肌球蛋白的亚型 尾部区，促进肌球蛋白自身寡聚化
新生黏着位点 黏附结构 黏着复合物
黏着斑
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黏附结构的动态性
新生黏着位点的建立
黏着复合物的形成
黏着斑的产生
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黏附结构的组成
胞内的黏着分子，如距蛋白、Paxillin、黏着斑激
酶（FAK)、Vinculin、Zyxin等，会结合或被招募到黏附
结构中整合素的胞内结构域上，形成复杂而且巨大的蛋
白质复合物，并最终与微丝骨架相连。 Paxillin和Tali可
在细胞中过量表达激活的Rac1，会 诱导伪足在细胞周边大量形成。这些细
胞尽管伪足发达，但没有前-后极性，内 部力量互相抵消，因此缺乏迁移能力。
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片状伪足的形成
Rac
WAVE复合物 WAVE/Scar、Abi、 Nap125、Sra1、
HSPC300
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Arp2/3
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四、Rho与黏着斑和应力纤维
第13章 细胞迁移
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主要内容
一、细胞迁移的过程 二、微丝骨架在细胞迁移中的作用 三、整合素介导的黏附结构的装配和解聚 四、Rho家族小GTP酶的调节作用 五、微管骨架在细胞迁移中的功能 六、细胞迁移参与的生理活动及相关疾病
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细胞迁移
概念：细胞在胞外信号的激活和引导下，通过 一系列黏附与去黏附过程而在支持物上 产生的整体位移。
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伪足中的微丝
片状伪足与丝状伪足的形成有赖于微丝
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弹性布朗棘轮模型
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应力纤维与收缩力
应力纤维，也称张力丝，
由大量平行和反平行排列
的微丝构成的束状结构。
两端与整合素介导的黏附
结构—黏着斑紧密结合，
是胞体前移和尾部回缩所
需的牵引力和收缩力的主
要提供者，而其中的肌球Байду номын сангаас
蛋白家族是收缩力的来源
组织中心(MTOC)会定位
于细胞核与前缘之间。由
于高尔基体等内膜细胞器
主要富集在MTOC周围，
因而它们的分布也发生了
极性化
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细胞极性的建立
胞外信号
GEF、GAP
Cdc42 Par6 PKCζ GSK3β
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APC复合物
MTOC极性建立
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三、Rac与片状伪足
Rac亚家族主要在细胞前端被活化并 发挥作用，其代表成员为Rac1。Rac主 要调控分枝状微丝的聚合，因而面对片 状伪足的形成和功能有关键作用。
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肌动蛋白单体和微丝的结构图
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微丝的装配
第一步：成核反应
原料：2~3个肌动蛋白单体组成的寡聚
体、肌动蛋白相关蛋白Arp2/3复合物
第二步：纤维延长
原料：肌动蛋白单体、ATP
由于微丝两端在结构上的差异，新的肌动
蛋白亚基一般在倒刺端加入，而很少在负极端
加入。
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微丝装配中ATP的作用
➢ 当ATP-actin浓度高时,微丝加快生长,在微丝末端形 成一连串的ATP-actin,称为ATP帽；
以直接结合整合素的胞内区，因此在最早期的黏附结构
中就可能会出现。FAK和Vinculin都能结合Paxillin。
FAK出现在黏着复合物和黏着斑中，而Zyxin则主要出现
在黏着斑中，并在细胞受到周期性牵张力作用时可转位
到应力纤维上。黏着复合物和黏着斑都能够完全解聚，
解聚所得的蛋白质分子会被再次投入使用，这个过程被
肌球蛋白可以被肌球蛋白轻链激酶（MLCK）激活 或被肌球蛋白轻链磷酸酯酶（MLCP）抑制。
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13-3整合素介导的黏附结构的装配和解聚
细胞与胞外基质的黏附主要依赖于整合素这个 跨膜蛋白质家族所介导的黏着复合物、黏着斑等黏 着结构。这些结构不仅能为微丝产生产生的力提供 支撑点，还是细胞对机械力的一种感受器。
G-actin是一种ATP酶，结构具有极性，它们聚合而成的 微丝同样具有极性。因此，微丝的两端根据末端单体肌动 蛋白暴露出的形状分别称为倒刺端(正端)和尖端(负端)。
微丝的聚合和解聚是动态的过程。当一根微丝上倒刺端 的聚合与尖端的解聚速率相等时，这根微丝的长度不变， 即所谓的“稳定期”，这一现象称为踏车行为。