[發明專利]UNC-51激酶協調調節微管和微絲兩種細胞骨架構造并促進肌肉收縮

無效

• 申請號: 201110407704.7
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN103157098A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 田懷澤;李素云;田華希
• 申請（專利權）人: 彩虹天健康科技研究(北京)有限責任公司
• 主分類號: A61K38/45
• 分類號: A61K38/45;A61P21/00;A61P25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于生物化學，肌肉科學和神經腦科學等領域，提供了有關肌肉細胞的收縮機理的新發現，微管和微絲兩個細胞骨架系統各自在構造上以及兩者在功能上協調機制的新模式。?

背景技術：

肌肉的肌原纖維主要由細肌絲(肌動蛋白絲，actin?filament)和粗肌絲(肌球蛋白絲，myosin?filament)構成。作為肌肉收縮的主要機理的肌絲滑動模型(sliding?filament?model)主張，細肌絲和粗肌絲之間的相對滑動引起了肌肉收縮，但精確的調節機理還不清楚。微管/微絲與它們的傳送蛋白之間的精確調節機理是未知的。在神經/肌肉等細胞的形態形成中，微管和微絲兩個細胞骨架系統的協同作業是必須的，其精確的調節機理也不清楚。本研究首次揭示UNC-51激酶參與了肌肉的構造和收縮功能的調節，參與了微管/微絲與它們的傳送蛋白之間的調節，并提出了微管和微絲兩個細胞骨架系統的協同作業新模式。?

發明內容：

本發明的目的在于揭示UNC-51激酶是否直接地參與了肌肉的構造和收縮功能的調節，發現肌肉收縮的新機制；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節，并提出了微管和微絲兩個細胞骨架系統的協同作業新模式。本發明的內容為：?

(1)UNC-51激酶既參與調節了模式生物秀麗線蟲的微管構造，也參與調節了秀麗線蟲的肌肉構造。?

UNC-51激酶既能結合和磷酸化肌動蛋白和肌球蛋白，也能結合和磷酸化微管蛋白和驅動蛋白。如圖1所示，野生形秀麗線蟲A和C分別顯示了連續，完整并有秩序的微管構造和肌肉構造，而unc-51的e369突變體秀麗線蟲B和D則分別顯示了不連續，不完整并紊亂的微管構造和肌肉構造。這說明UNC-51激酶既參與調節了模式生物秀麗線蟲的微管構造，也參與調節了秀麗線蟲的肌肉構造。因為UNC-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激酶促進了肌肉的收縮。?

如圖2所示，和無激酶活性的突變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蛋白/肌球蛋白溶液的黏度(viscosity)要大；?這說明UNC-51激酶活性增強了肌動蛋白絲/肌球蛋白溶液的黏性，也意味著促進了肌肉的收縮。?

(3)UNC-51激酶通過調節微絲和微管兩細胞骨架系統的動態變化及協調從而誘導神經軸突形成的新競爭協調模式?

如圖3所示，我們首次提出UNC-51激酶通過調節微絲和微管兩細胞骨架系統的動態變化及協調從而誘導神經軸突形成的新競爭協調模式。UNC-51激酶可解聚細胞周邊的微絲，其后釋放的微管蛋白聚合成微管，產生對細胞膜的推力；相反地，UNC-51激酶又可解聚其后的微管，其前的肌動蛋白又再聚合成微絲而產生張力以保護細胞膜不被擠破；在這里，我們提議片狀偽足或突起的伸出和神經軸突的形成就是按照這樣的機制被協調誘導的。受這一機制影響的細胞功能還有細胞黏合，細胞運動，細胞收縮，細胞內輸送和細胞極性及可塑性等。?

附圖說明：

圖1UNC-51激酶參與調節了模式生物秀麗線蟲的微管構造(A，B)和肌肉構造的形成(C，D)。白尺寸棒：50μm。?

圖2UNC-51蛋白激酶活性增大肌動蛋白和肌球蛋白溶液的黏性?

圖3UNC-51激酶通過調節微絲和微管兩細胞骨架系統的動態變化及協調從而誘導神經軸突形成的新競爭協調模式?

具體實施方式：

【1】模式生物秀麗線蟲成蟲體的微管和肌肉構造的熒光染色觀察?

線蟲野生型N2和變異型unc-51(e369)成蟲體的微管染色根據Zwaal?RR(1996，Cell)的方法，利用抗α-微管蛋白抗體和德克薩斯紅結合抗免疫球蛋白G(TexasRed-anti-IgG)為二次抗體為其染色；肌肉的微絲染色根據Epstein?HF(1995，Methods?in?CellBiology)的方法，利用德克薩斯紅結合鬼筆環肽(Texas-conjugated?phalloidin)為其染色；Zeiss?LSM510共焦顯微鏡被用于被染色線蟲的觀察記錄。?

【2】肌動蛋白和肌球蛋白溶液的黏性測定觀察?

根據Humphrey?D(2002，Nature)的方法，在加ATP的Hepes緩沖液(pH7.4)中，進行了肌動蛋白/肌球蛋白溶液和UNC-51蛋白激酶或者無激酶活性的突變UNC-51(K39M)蛋白之間的反應。在塑料比色杯中做了反應溶液的黏性觀察。?