EGF家族的成員以其刺激細胞生長和增殖的能力而聞名,並在許多發育過程中發揮重要作用,包括促進間充質細胞和上皮細胞的有絲分裂和分化。 EGF家族成員至少有乙個共同的結構基序,即EGF結構域,它由六個形成三個二硫鍵的保守半胱氨酸殘基組成。 它主要以膜結合形式合成,並通過蛋白水解裂解釋放成可溶性形式。
1.EGF家族成員及其受體
表皮生長因子家族成員包括表皮生長因子 (EGF)、轉化生長因子 (TGF)、雙調蛋白 (AR)、乙醯球蛋白 β 纖維素 (BTC)、肝素結合表皮生長因子樣生長因子 (HB-EGF)、表面活性劑 (EPR)、表觀蛋白 (EPG)、神經調節蛋白 (NRG) 和神經調節素-2S (NRG2s)。 此外,選擇性轉錄剪接產生多種 NRG 和 NRG2 變體。
EGF家族成員的活性由4種受體酪氨酸激酶介導:表皮生長因子受體(EGFR,也稱為HER;erbb);ERBB2(也稱為 NEU、HER-2);ERBB3 (HER3) 和 ERBB4 (HER4)。 其中,ERBB2缺乏EGF家族配體,ERBB3缺乏激酶活性。
大多數EGF家族肽是作為跨膜前體合成的,可以蛋白水解釋放以釋放可溶性激素,或者它們可以作為膜錨定激素。 可溶性激素可以小至 50 個氨基酸,共享乙個包含約 50 個氨基酸的同源結構域。 該結構域的顯著特徵是具有特徵區間的六個半胱氨酸殘基,這些半胱氨酸殘基形成三個分子內二硫鍵並確定三環二級結構。 該結構域是 ERBB 家族受體結合和啟用所必需的。
2.EGF家族配體和受體的複雜作用方式
EGF家族配體表現出與四個ERBB家族受體相互作用的複雜模式。 首先,EGFR可以與八個不同的EGF家族成員結合,神經調節蛋白NRG2與EGFR、ERBB3和ERBB4結合(圖1)。 某個EGF家族成員對四種ERBB受體的親和力差異是配體訊號特異性的關鍵決定因素。 其次,EGF家族配體刺激相同的受體產生不同的生物學結果。 例如,已經發現與同一受體結合的不同EGF家族配體可以促進各種培養細胞模型系統中的不同生物學結果。 EGFR 配體 TGF 和 AR 都以相似的水平刺激 MDCK 細胞中的 DNA 合成。 AR 還刺激這些細胞中 E-鈣粘蛋白的形態變化和重新分布,但 TGF 不會。 在MCF10A人乳腺上皮細胞中,AR比EGF刺激更大的運動性和侵襲性。 第三,存在受體的反式啟用或不同受體之間的串擾。 例如,雖然EGF不與ERBB2結合或啟用ERBB2,但在同時表達EGFR和ERBB2受體的細胞中,EGF可以誘導兩種受體的酪氨酸磷酸化。 第四,ERBB3 幾乎沒有相關的激酶活性,需要伴侶才能發生磷酸化。 儘管單獨表達的 ERBB3 與 NRG 結合,但該受體的酪氨酸磷酸化僅在存在其他 ERBB 家族成員的情況下發生。 據推測,它們是 ERBB3 交叉磷酸化所必需的。
四個受體與不同的訊號效應器偶聯,引發不同的生物學反應。 受體的異二聚化允許生物活性的更大多樣性。 存在受體效應子,其中一些可能是受體特異性的。 例如,CBL 被 EGFR 而不是其他 ERBB 啟用並與之復合。 同樣,CHK-CSK 同源激酶與 ERBB2 結合,但不與 EGFR、ERBB3 或 ERBB4 結合。 ERBB家族受體還具有獨立於EGF家族激素的刺激效應。 G 蛋白偶聯蛇形素受體 (GPCR) 還調節 ERBB 家族受體訊號傳導。
3.EGF系列特性
EGF-ERBB訊號網路在哺乳動物的發育、增殖、分化和內部環境穩定中起著重要作用。
有證據表明,EGF家族配體和受體是神經系統等各種組織發育和維持的重要調節因子。 基因敲除、轉基因或其他體外和體內研究表明,神經元和神經膠質細胞產生的這些分子在調節神經膠質前體細胞或幹細胞的增殖、遷移、分化和存活、維持組織穩態、調節神經系統發育和維持所必需的中樞神經膠質增生和周圍神經損傷反應方面發揮著重要作用。 儘管單個EGF家族配體之間可能存在功能冗餘。
EGF家族成員在上皮細胞分化、增殖和修復中起著重要作用。 ERBB2通路的原發性缺陷限制了哮喘患者的上皮修復過程。 應將 ERBB2 穩態功能的恢復視為哮喘的新靶點**。
Bimodulin 在損傷引起的腎纖維化中起關鍵作用,在腎臟疾病中具有**或診斷價值。
肝素與EGF樣生長因子(HB-EGF)結合並啟用EGF受體(EGFR ERBB1)和ERBB4。 對幾種缺乏HB-EGF表達的突變小鼠的研究表明,HB-EGF與ERBB受體一起在正常心臟功能和正常心臟瓣膜形成中起關鍵作用。 通過 ERBB2 的 HB-EGF 訊號傳導對於維持心臟穩態至關重要,而通過 EGFR 的 HB-EGF 訊號傳導在心臟瓣膜發育過程中是必需的。
表皮生長因子家族在淚腺中發揮作用,與神經遞質刺激相互作用。
TGF-是細胞增殖和分化的調節因子,因此與多種癌症有關。 此外,它也是活動和睡眠晝夜節律難以捉摸的調節劑之一。
不受調節,該家族的成員及其受體參與腫瘤形成。 一些 EGF 家族成員(尤其是 TGF、AR 和 HB-EGF)中的腫瘤細胞表達與較差的患者預後或對化療藥物的耐藥性有關。