馬 勇，鞠志花，王秀革，張 燕，王長法，劉樹真

(1.山東師范大學 生命科學學院,山東 濟南 250014; 2.山東省農(nóng)業(yè)科學院奶牛研究中心,山東濟南 250131)

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學科動態(tài)

粘著斑激酶FAK基因功能研究進展*

馬 勇1,2，鞠志花2，王秀革2，張 燕2，王長法2*，劉樹真*

(1.山東師范大學 生命科學學院,山東 濟南 250014; 2.山東省農(nóng)業(yè)科學院奶牛研究中心,山東濟南 250131)

粘著斑激酶FAK是一類胞質(zhì)非受體蛋白酪氨酸激酶，有細胞粘附、凋亡、分化、遷移/移動、細胞周期進程及連接重建等功能。論文概述了FAK的結構、蛋白定位和FAK的幾種可變剪切體的形式，重點闡述了FAK與腫瘤的關系，F(xiàn)AK在生殖和早期發(fā)育方面的作用，對FAK在腫瘤研究以及生殖方面研究提出了有意義的方向。

FAK；腫瘤促進；生殖

粘著斑激酶( focal adhesion kinase,FAK)是一類胞質(zhì)非受體蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase PTKs)，屬于蛋白酪氨酸激酶超家族，F(xiàn)AK在細胞信號轉導中發(fā)揮重要作用，它是胞內(nèi)外信號出入的中樞，介導多條信號通路。FAK可以接受來自整合素、生長因子以及機械刺激等的信號，激活胞內(nèi)PI3K/Akt、Ras/MAPK 等信號通路，調(diào)節(jié)細胞生長。FAK還與胚胎發(fā)育、腫瘤發(fā)生與遷移有關。Ryu關于轉移性乳腺癌細胞的研究表明：miR-708能靶向結合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白neuronatin(NNAT)，降低細胞內(nèi)鈣離子水平，導致ERK和FAK活性的降低，從而降低細胞遷移，降低腫瘤的轉移[1]。FAK作為細胞粘附和細胞移動起作用的信號分子在血睪屏障中也起到重要作用。精卵受精需要完成一系列事件，涉及到信號轉導途徑，參與這些途徑的一系列酪氨酸蛋白激酶的表達明顯高于其它細胞。本文對FAK的結構和蛋白定位以及FAK在腫瘤、生殖和早期發(fā)育方面的作用進行概述。

1 FAK基因家族的結構及其蛋白的定位研究

1.1FAK的表達和蛋白定位

目前，F(xiàn)AK家族共有兩個成員，PTK2(FAK)和Pyk2(proline-rich tyrosine kinasen 2, Pyk2)。Pyk2蛋白與FAK蛋白有48%的相同氨基酸，這兩種激酶都不含SH2和SH3結構，屬于非受體酪氨酸激酶。FAK幾乎表達于所有的細胞和組織類型，在睪丸和腦中高表達。FAK最先在v-Src[2]和BALB/c3T3[3]成纖維細胞轉化來的雞胚胎細胞中被發(fā)現(xiàn)，它是一種非受體125 kDa酪氨酸激酶，因其定位在粘著斑上所以命名為粘著斑激酶，它還具有酪氨酸激酶活性，能在受到原癌基因產(chǎn)物和胞外基質(zhì)-整合素的刺激后發(fā)生磷酸化。組織特異性表達的該基因RNA經(jīng)可變剪切可產(chǎn)生不同自身磷酸化率的FAK的亞型，在脊椎動物中高度保守[4-6]。為了便于區(qū)分，將沒有增添額外外顯子的FAK定為標準亞型，命名為FAK0，在903殘基之后插入的三個殘基的FAK亞型稱為FAK+[7-8]，在392殘基之后插入六個額外的殘基(box6)稱為FAK6，在411位置之后插入7個殘基(box7)的稱為FAK7，F(xiàn)AK6+7是指上述三種殘基插入均有，F(xiàn)AK+6,7,28是指在靠近N末端增添額外的28個殘基。FAK6+7插入的兩個短肽(box6和box7)在Tyr-397的兩邊，是在神經(jīng)細胞中表達的主要亞型，在嚙齒動物的海馬中，該亞型能夠被幾種神經(jīng)遞質(zhì)或者神經(jīng)調(diào)質(zhì)刺激從而自磷酸化，顯示該亞型在神經(jīng)元的發(fā)育和突觸的可塑性方面可能起重要作用。所有的亞型在細胞和體外都能自磷酸化，當Tyr-397被磷酸化后可募集Src家族激酶磷酸化FAK的其它殘基如Tyr-576和Tyr-577,從而增加FAK活性，Tyr-925的激活又為含有SH2結構域的Grb2蛋白提供結合位點，從而通過Ras途徑介導ERK1/2的激活。可變剪切還改變了FAK的自磷酸化率，細胞轉染和免疫沉淀激酶測試(CITIK assays)結果顯示FAK+與FAK0有相同的自磷酸化能力，F(xiàn)AK+6,7與FAK+6,7,28的自磷酸化能力增加，Boxes 6和7都有助于自磷酸化能力的增強[9]，單獨box7比單獨的box6具有更強的自磷酸化能力。研究表明FAK的N末端的刪除能夠增加酪氨酸的磷酸化活性和FAK的自磷酸化活性[10-11]，說明FAK的N末端FERM/JEF區(qū)域對于FAK的分子間自磷酸化有抑制作用。文獻來源研究結果還表明FAK+的自磷酸化是由于分子間的反應，且FAK+的二聚化足以引起Tyr-397的磷酸化。而FAK+6,7除了有分子間的磷酸化能力還存在分子內(nèi)的自磷酸化能力，并且對于N末端的抑制沒有那么敏感。在轉染的COS-7細胞中，C末端區(qū)域的刪除能夠阻止FAK+的Tyr-397的磷酸化，但對于FAK+6,7,28沒有影響。表明環(huán)繞在Tyr-397位點額外的殘基序列的增加改變了FAK的自磷酸化機制。

1.2FAK的結構

FAK是一種非受體125 kDa酪氨酸激酶，由1028個氨基酸組成，結構上可分為4個功能域:在N端附近的FERM區(qū)域、中央催化激酶域、三個富含脯氨酸的區(qū)域PRI, PRII, PRIII和在C末端附近的粘著斑目標域(focal adhension targeting sequence FAT)(圖1)。FAK的羧基端存在多個可與細胞骨架蛋白和信號轉導蛋白結合的位點，其功能可能是將多種蛋白聚集在一起。在FAK羧基末端的150個氨基酸中包含一個粘著斑定位序列，對于FAK與粘著斑相連是充分而且又必要的序列。已知FAK有6個可以磷酸化的位點：Tyr-397, -407, -576, -577,-861和 -925，其中Tyr397是主要的自身磷酸化位點，F(xiàn)AK的N末端附近和整合素受體如β1整合蛋白相互作用介導構象變化暴露Tyr-397位點，創(chuàng)造出與不同的調(diào)節(jié)蛋白如Src家族激酶、PI-3K,PLC-γ，Grb7，PTEN，和Nck-2結合的位點(圖1)。因此這些蛋白的SH2結構域可以與FAK結合。然而，盡管整合蛋白沒有內(nèi)在催化活性，它和FAK的相互作用和接下來它的配體和整合蛋白的耦合能介導下游信號影響細胞功能。事實上，在體外支持細胞-精子細胞共培養(yǎng)中[12]，p-FAK-Tyr397在結構上可以和β1整合蛋白、粘著斑蛋白、c-Src通過建立起來的錨定連接(橋粒連接、ES)相互作用。其它的五個磷酸化位點是Src家族激酶的靶位結合位點，通過這五個磷酸化位點的任何一個激活FAK介導內(nèi)在激酶活性，或者募集調(diào)節(jié)蛋白、信號蛋白到FAK來影響細胞功能。例如，F(xiàn)AK激酶域內(nèi)的Tyr-576 和 Tyr-577的磷酸化提高它的內(nèi)在激酶催化活性，被磷酸化的Tyr925可以與接頭蛋白Grb2 結合, 作為一個配體募集Sos與FAK相互聯(lián)系，激活下游ERK1/2、JNK、MAPK信號事件，有助于FAK介導的細胞生長和細胞生存。最后，F(xiàn)AK的FAT能夠與樁蛋白、踝蛋白及信號蛋白Stat-1相互聯(lián)系。FAT也能夠通過樁蛋白將FAK連接到整合蛋白(圖1)。

圖1 FAK結構及不同功能領域模式示意圖[13]

2 FAK的功能

FAK作為一種高酪氨酸磷酸化的蛋白定位在整合素豐富的細胞粘附位點，是整合素介導的信號轉導通路的調(diào)節(jié)者，可調(diào)節(jié)細胞表達、粘附、凋亡、分化、遷移/移動、細胞周期進程、連接重建及不同上皮細胞的緊密連接滲透性，大量研究顯示FAK在腫瘤細胞中的表達量上升，說明FAK在腫瘤細胞中起到一定作用。然而，F(xiàn)AK在睪丸中的表達量比非性腺組織要高20～100倍[14]，提示FAK在生理生殖和早期胚胎發(fā)育可能有重要作用。

2.1FAK與腫瘤

FAK在細胞增殖和生存過程中起作用大都是通過體外培養(yǎng)的細胞系研究證明的。中國倉鼠卵巢細胞的FAK的過表達導致了細胞周期中G1到S期的加速轉變，增加了細胞周期素D的表達，表明了FAK在促進細胞增殖方面的作用[15]。Zhao等[16]報道FAK在纖維母細胞的過表達促進了ERK的激活，加速了細胞周期進程，Western blot顯示星形細胞瘤中細胞周期蛋白D和E表達上升，為了探究腫瘤組織中FAK的下游信號或許對FAK的活性增強有影響，發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中主要表達Shc的52-kDa亞型，而在正常組織中主要表達Shc的46-kDa亞型，這兩種亞型在序列、區(qū)域及功能方面的同源性都很高，在正常組織與在腫瘤組織中表達不同的亞型意義不明確。此外，腫瘤組織中的FAK和磷酸化的Shc可發(fā)生免疫共沉淀現(xiàn)象，但非腫瘤腦組織中FAK卻不能和磷酸化的Shc發(fā)生免疫共沉淀現(xiàn)象，這和體外研究的惡性星形細胞瘤的FAK的表達和Shc與FAK的聯(lián)系增強的結果是一致的。Burgaya等通過SDS-PAGE電泳檢測發(fā)現(xiàn)在正常成年大鼠腦組織的FAK蛋白因為在自磷酸化位點有3個外顯子的插入[17]，電泳位置在129 kDa處。這些研究者用含有FAK可變剪切的片段轉染在體外培養(yǎng)的COS-7細胞，結果發(fā)現(xiàn)酪氨酸397的磷酸化水平提高。用體外FAK轉染COS細胞研究發(fā)現(xiàn)，自磷酸化位點的可變剪切體的表達能夠抑制Src對FAK酪氨酸397位點的磷酸化[18]。而Timothy的研究表明在缺乏可變剪切的腫瘤樣品與存在可變剪切的非腫瘤組織相比卻表現(xiàn)出高4倍的FAK磷酸化水平，因而FAK是否存在可變剪切體或許可作為惡性星形細胞瘤的診斷標志。Agochiya等[19]發(fā)現(xiàn)人的幾種腫瘤細胞系的FAK水平的升高和這幾種細胞的FAK基因的擴增相關，F(xiàn)AK基因位于人的8號染色體上，擴增時與FAK臨近的c-myc基因也擴增，F(xiàn)AK基因的擴增可能促進了FAK蛋白的表達。Western blot分析表明FAK蛋白在一級腫瘤中磷酸化水平很低，ERK-2的活性也很低，從而FAK活性很低，所以腫瘤細胞的增殖遷移能力都很低，這也就是為什么早期腫瘤易于治療而晚期腫瘤因為FAK表達量高使得腫瘤細胞易于轉移而難以治療的一個原因所在。上述研究表明FAK蛋白在多種腫瘤組織中的表達水平升高，伴隨著酪氨酸激酶生長因子受體的激活和升高，導致FAK、Src活性的升高以及Shc磷酸化的增加，ERK的激活，促進腫瘤細胞的增殖。

2.2FAK在生殖和早期胚胎發(fā)育方面的作用

2.2.1FAK與血睪屏障(blood-testis barrier，BTB) 在雄性哺乳動物的睪丸中，存在一種重要的屏障結構-血睪屏障。血睪屏障在生理上將生精上皮分為兩個腔室：基底小室和近腔小室?；仔∈覂?nèi)主要有精原細胞和早期精母細胞，而近腔小室有精子發(fā)生過程中各個階段的生精細胞。前細線期精母細胞必須穿過血睪屏障才能進入近腔小室，該過程涉及多種分子及相關的信號傳導通路。免疫組化和免疫熒光研究結果顯示FAK存在于生精上皮周期血睪屏障的所有階段，但在生精上皮周期的階段八初級精母細胞經(jīng)過BTB處時，BTB處的FAK大大減少，表明FAK可能是BTB完整性的調(diào)節(jié)成分。免疫共沉淀顯示FAK是在BTB處的occludin/zonula occludens-1蛋白復合物的組成成分，免疫共染睪丸切片顯示FAK與occludin/ZO-1共定位[20]。當用鎘處理血睪屏障而導致BTB最終破壞時，檢測到FAK與閉合蛋白(occludin)和ZO-1的聯(lián)系的瞬間增加[21]，表明FAK對occludin和ZO-1的磷酸化的增加導致BTB的紊亂。為研究FAK的重要性，在體外培養(yǎng)FAK敲除的支持細胞，支持細胞建立緊密連接屏障結構和basal ectoplasmic specialization(basal ES)超微結構，當跨膜電阻經(jīng)過支持細胞的時候，敲除FAK的支持細胞建立起來的緊密連接屏障丟失，這種屏障功能的丟失伴隨著occludin和Junctional adhesion molecule A(JAM-A)在支持細胞分布的變化，可能因為蛋白質(zhì)內(nèi)吞作用的提升，使得這些蛋白質(zhì)從細胞-細胞接觸面移到細胞質(zhì)。FAK的敲除導致occludin的Tyr(P<0.05)和Ser(P<0.01)的磷酸化降低，但Thr的磷酸化沒有降低，這和先前的研究報道，F(xiàn)AK調(diào)節(jié)閉合蛋白的磷酸化，使得磷酸化的閉合蛋白能夠募集到BTB組裝成緊密連接纖維，從而保持BTB的完整性[22-23]結論一致。FAK及時調(diào)節(jié)BTB“開”、“關”，從而促進精子發(fā)生過程中生精上皮周期處于階段八的前細線期精母細胞通過血睪屏障進入近腔室中。在生精上皮周期期間BTB必須保持“關閉”狀態(tài)(圖2右頂端)，然而，當外部刺激、雄激素/雄激素受體水平的降低、睪丸暴露于環(huán)境毒物(如鎘)等這些情況都能介導FAK從occludin/ZO-1蛋白復合體分離或者功能喪失。這會導致FAK對閉合蛋白occludin的磷酸化水平降低，引起內(nèi)吞作用和內(nèi)吞作用介導的蛋白質(zhì)降解的加速，導致BTB不穩(wěn)定允許BTB“打開”，從而使得在生精上皮周期中發(fā)育到階段八的前細線期精母細胞進入近腔室(圖2)。

圖2 FAK-閉合蛋白-ZO-1蛋白復合物(左)調(diào)節(jié)睪丸BTB的重建示意圖[24]

在上皮細胞周期中，階段I-VII(右圖頂端)，F(xiàn)AK使得位于BTB的緊密連接纖維處的閉合蛋白保持最優(yōu)的磷酸化狀態(tài)。然而，外界刺激如在階段VIII-IX由精子或者支持細胞釋放的細胞因子或者外界毒物(如鎘)，介導閉合蛋白的脫磷酸化，引起復合物從ZO-1的分離和重新分布，或許是通過內(nèi)吞作用介導的，使得BTB不穩(wěn)定(右圖底部)。

晚期精母細胞進入近腔室，經(jīng)歷減數(shù)第一次分裂和第二次分裂之后形成圓形精子。圓形精子經(jīng)歷形態(tài)變化和1-19(在大鼠中經(jīng)歷19個步驟，在小鼠中經(jīng)歷16個步驟，在人中經(jīng)歷6個步驟)個步驟分化后成為完全成熟的精子[25]。而在步驟8-19的精子和支持細胞之間出現(xiàn)一種新的特有的錨定連接形式稱為apical ectoplasmic specialization (apical ES)[26-28]。有研究報道在apical ES存在一種FAK-p130Cas -DOCK180-RhoA-vinculin信號蛋白復合物，也是一種以β1整合蛋白為基礎的粘附復合物。免疫組化顯示除了p-FAK-Tyr397 和 p-FAK-Tyr576，β1整合蛋白、p130Cas、RhoA 和 vinculin在生精上皮周期中都是階段特異性表達。β1整合蛋白結合到p-FAK，創(chuàng)建了一個獨一無二的蛋白質(zhì)復合物β1整合蛋白-p-FAK-p130Cas-DOCK180-RhoA-vinculin。這一復合物的產(chǎn)生，或許是通過激活FAK的Tyr397和Tyr576位點而募集p130Cas、Dock180和粘著斑蛋白，同時這一過程也涉及Crk、R-ras和Grb2激活RhoA，共同調(diào)節(jié)apical ES以肌動蛋白絲束為基礎的細胞骨架網(wǎng)絡，通過和其它肌動蛋白質(zhì)，共同調(diào)節(jié)肌動蛋白絲束的“可塑性”和“流動性”，來調(diào)節(jié)apical ES的“粘附”和“脫粘附”，協(xié)調(diào)精子發(fā)生過程中發(fā)育中的精子能及時通過生精上皮。從而促進精子發(fā)生過程中的細胞事件進行。P-糖蛋白( P-glycoprotein)隸屬于ABC轉運蛋白超家族，是研究最為透徹的一員，主要功能是防止機體對外來有害物質(zhì)的攝入。P-糖蛋白和FAK都定位在BTB支持細胞中[29]，F(xiàn)AK是閉合蛋白/ZO-1復合物的組成成分，該復合物能夠通過磷酸化BTB處的閉合蛋白來調(diào)節(jié)細胞粘附。體外培養(yǎng)支持細胞3天后建立功能性緊密連接屏障，免疫共沉淀發(fā)現(xiàn)P-糖蛋白可和FAK結構上相互作用，然后用RNA干擾技術敲除P-糖蛋白，發(fā)現(xiàn)閉合蛋白幾乎和ZO-1失去聯(lián)系，但是和FAK的相互作用增加。FAK能夠使閉合蛋白的絲氨酸和蘇氨酸磷酸化位點的磷酸化分別降低和增加，但酪氨酸磷酸化不變，在P-糖蛋白敲除后FAK和閉合蛋白的相互作用增加，改變了閉合蛋白正常的磷酸化狀態(tài)，使得BTB處支持細胞之間的粘附連接降低，從而引起支持細胞緊密連接屏障的瞬間干擾。而P-糖蛋白敲除后，閉合蛋白/ZO-1復合物失去平衡，從而導致閉合蛋白和ZO-1蛋白-蛋白相互作用的丟失，也導致支持細胞粘附的丟失，從而干擾支持細胞緊密連接功能?？傊?，P-糖蛋白能與FAK發(fā)生作用從而產(chǎn)生Occludin/ZO-1/FAK/P-糖蛋白調(diào)節(jié)復合體。將P-糖蛋白基因敲除后會使支持細胞之間的血睪屏障緊密連接出現(xiàn)漏洞，其機制是通過改變由FAK引起的閉合蛋白/ZO-1的蛋白質(zhì)復合物的磷酸化狀態(tài)，進而影響內(nèi)吞蛋白囊泡狀態(tài)并弱化屏障作用來實現(xiàn)。

2.2.2FAK與精子釋放 排精是成熟精子從支持細胞釋放的過程。在早期排精之前，精子是靠apical ES粘附到支持細胞。先前研究顯示ES這種粘附連接，在精子釋放前30 h會被移除，推測還有一種新的未被識別的粘附連接調(diào)節(jié)精子釋放[30]。免疫組化分析表明，α6整合蛋白和FAK的磷酸化形式FAK-Tyr397，在ES移除之后直到精子釋放，一直存在于晚期精子和支持細胞之間。這兩種蛋白都和激素介導的排精失敗導致的精子保留有關。β1整合蛋白可能是調(diào)節(jié)精子與支持細胞分離復合物的一個組成成分，它存在于精子釋放期間，還存在于ES移除之后，直到精子與支持細胞分離，它都存在于精子頭部的背面。在成年大鼠體內(nèi)由于激素抑制的保留精子(未被成功釋放的精子)處能夠看到。ILK和FAK是兩種存在于睪丸中與β1整合蛋白介導的細胞粘附作用的兩種激酶[31](圖3)。免疫定位研究表明FAK并不存在于排精位點，但用抗FAK特定磷酸化形式的抗體進行研究，發(fā)現(xiàn)它的磷酸化形式P-FAK在排精期間存在于精子周圍，能與β1整合蛋白免疫共沉淀。免疫組化顯示，在排精期間，F(xiàn)AK-Tyr397存在于階段七、階段八、第19步驟中，環(huán)繞精子頭的背側。α6整合蛋白、β1整合蛋白、FAK-Tyr397這些蛋白存在于精子釋放的最后時刻，也存在于性激素抑制的未被釋放的精子周圍，表明這些蛋白在精子釋放期間起著重要作用(圖3)。性激素抑制而導致的精子釋放失敗也說明激素可調(diào)節(jié)α6β1整合蛋白和磷酸化FAK的復合物釋放精子。

圖3 相關分子參與的精子分離的示意圖[32]

(A)在階段VII期間，ES連接和相關的微管相聯(lián)系。α6β1整合蛋白存在于支持細胞的質(zhì)膜，支持細胞的質(zhì)膜還和精子的背側相聯(lián)系，磷酸化的FAK和整合蛋白相關的激酶ILK大概通過β1整合蛋白與之相聯(lián)系。(B)在階段VIII精子分離之前ES連接連同ILK一同被移走。相反，包含有磷酸化FAK以及α6β1整合蛋白的“分離復合物”存在于精子和支持細胞之間，微管存在于支持細胞胞質(zhì)莖中，但此時卻和精子沒有聯(lián)系。

2.2.3FAK與精子獲能 精子獲能對于哺乳動物是成功受精的關鍵，精子獲能的標志之一就是酪氨酸磷酸化(PY)的全面增加[33]。為了探究FAK家族蛋白是否參與種馬精子的酪氨酸磷酸化過程，González-Fernández等將不同濃度(1 μM, 5 μM 和10 μM)的FAK抑制劑 (PF-431396)[34]，分別添加到不含鈣和含鈣但不含鈣調(diào)抑制劑的兩組培養(yǎng)基中，結果顯示兩組的酪氨酸磷酸化的增加都被抑制[35]。在不含鈣和含鈣但不含鈣調(diào)抑制劑的兩組培養(yǎng)基中均能檢測到PTK2和PTK2B的磷酸化，但在添加了FAK抑制劑的上述兩種培養(yǎng)基中，F(xiàn)AK家族的兩種蛋白的磷酸化都被抑制。上述結果顯示FAK家族蛋白參與了種馬精子的獲能，研究結果還表明在種馬精子中有兩種獨立的途徑介導酪氨酸磷酸化，PRKA途徑和不涉及PRKA的鈣刺激途徑。此外，在大鼠血管平滑肌細胞中，PTK2B可被CAMK2激活[36]，所以人們推測CAMK2是PRKA的靶標，CAMK2作為PRKA和FAK的信息傳遞者，F(xiàn)AK是PRKA途徑和鈣刺激途徑的作用位點。PRKA途徑和鈣刺激途徑在獲能條件下有很多蛋白經(jīng)歷酪氨酸磷酸化，所以激酶特異性對選擇性細胞信號是關鍵的，F(xiàn)AK或許是這兩種途徑下游的其它酪氨酸激酶的激活劑。

2.2.4FAK與卵母細胞成熟FAK的激酶活性起初是在斑馬魚卵母細胞中被檢測到[37]，F(xiàn)AK在卵母細胞中高表達，主要定位在卵母細胞皮質(zhì)[38]。免疫復合物激酶測試表明，斑馬魚卵母細胞中總FAK激酶活性在受精時下降百分之五十。通過磷酸特異性位點的抗體可檢測到在減數(shù)第二次分裂后期卵母細胞皮質(zhì)的局部性激活，表明雖然FAK的總體活性在受精后下降，但是卻可能激活了局部的FAK激酶池。Steven Pelech等[39]在豬卵母細胞成熟過程中用抗體微陣列分析信號轉導蛋白的表達和磷酸化，發(fā)現(xiàn)從GV期到MI期FAKSer-732 的磷酸化降低30%。相比之下，從MI到(減數(shù)第二次分裂)MII期間FAKSer-722、FAKSer-732磷酸化的分別增加60%、46%，用牛的卵母細胞做了抗體微陣列分析，發(fā)現(xiàn)豬和牛的卵母細胞FAKSer-722的磷酸化增加具有一致性變化。FAKSer-722的免疫印跡結果和抗體微陣列分析結果一致，說明從MI期到MII期FAK的磷酸化增加，F(xiàn)AK蛋白激酶磷酸化參與卵母細胞的減數(shù)分裂周期的調(diào)控。

2.2.5FAK與早期胚胎發(fā)育 在小鼠早期胚胎發(fā)育過程中如缺乏FAK會死亡，表明了FAK的重要生理意義。FAK在早期發(fā)育過程中高度磷酸化，F(xiàn)AK在正常胚胎中的表達無所不在，但在中胚層中的表達尤為強烈。以FAK敲除的小鼠作為實驗材料，發(fā)現(xiàn)交配后第7.5天時(E 7.5)胚胎仍表現(xiàn)正常，開始形成正常的原腸胚，但到E 8.0的胚胎就表現(xiàn)異常，而且體外培養(yǎng)E 8.0胚胎的細胞遷移性下降，粘著斑位點的數(shù)目增多，表明FAK參與了粘著斑位點的更新[40]，到E8.5的胚胎異常表現(xiàn)特別明顯，前后軸的發(fā)育明顯弱化，中胚層發(fā)育缺陷，頭部間質(zhì)內(nèi)卷消失，不能形成脊索和體節(jié)。在非洲爪蟾的早期胚胎的細胞質(zhì)、細胞核和細胞膜中檢測到FAK，而磷酸化的FAK幾乎只存在于細胞膜上。FAT對于FAK靶定到粘著斑位點是必要的，但研究表明單獨的FAT或者FERM都不能使得FAK結合到胚胎細胞的細胞膜上[41]。已有證據(jù)表明FAK在粘著斑位點的更新過程中通過Rho的激活和抑制發(fā)揮了關鍵作用，F(xiàn)AK的FERM區(qū)域和發(fā)動蛋白2的相互作用促進了依賴微管的粘著斑位點的分解[42-45]。FAK敲除的小鼠表型和纖連蛋白及整合蛋白α5敲除的小鼠表型相似，也表現(xiàn)出中胚層衍生組織的缺陷，前后軸的縮短，和異常血管組織的發(fā)育。FAK敲除和纖連蛋白(FN)及整合蛋白α5敲除的表型相似，表明了FAK介導早期胚胎發(fā)育過程中的FN-整合蛋白信號。這些相互作用的干擾會導致徑向夾層的失敗和動物極深層外胚層細胞的極性的丟失，這兩個過程都是外包需要的，形態(tài)發(fā)生運動使得在原腸胚形成結束時外胚層變薄和擴展將整個胚胎包括進去[46]。Fonar等研究表明FAK在神經(jīng)胚形成過程中調(diào)節(jié)Wnt3a的表達和細胞命運的特化[47]；Doherty等研究表明FAK在非洲爪蟾的心臟發(fā)生過程中扮演重要角色[48]；Petridou[49]等構造了一個包含F(xiàn)AK的FERM和C末端(FRNK)的結構，命名為FF。在非洲爪蟾胚胎內(nèi)，F(xiàn)F主要定位在細胞-細胞接觸面。實驗結果表明FERM對于募集FAK到新生粘附位點起作用，而且對于調(diào)節(jié)FAK對粘附斑位點的親和力和動態(tài)也是重要的；FF能將磷酸化的FAK從粘著斑位點替換掉，體現(xiàn)了FF的顯性抑制活性；表達FF的細胞與對照組相比，粘著斑位點的數(shù)量和強度顯著增加，表明FF導致粘著斑位點更新的顯著降低，從而降低了細胞遷移；FF的表達導致了囊胚腔頂?shù)募雍?，外包和徑向夾層被阻斷，從而干擾外包過程，外包也可能與FF降低細胞遷移相關；FF表達導致了嚴重的原腸胚形成的缺陷，胚孔的關閉；胚胎的變小，彎曲和嚴重縮短，并導致大多數(shù)實驗胚胎在蝌蚪期死去。關于FAK在多種多樣的發(fā)育過程的作用還有待于未來進一步的研究。

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Advances in the FAK Gene Function Research

MA Yong1,2, JU Zhi-hua2,WANG Xiu-ge2, ZHANG Yan2,WANG Chang-fa2*,LIU Shu-zhen1*

(1.CollegeofLifeSciences,ShandongNormalUniversity,Jinan,Shandong250014,China; 2.DairyCattleResearchCenter,ShandongAcademyofAgriculturalScience,Jinan,Shandong250131,China)

FAK is a kind of cytoplasmic non-receptor protein tyrosine kinase which can regulate cell adhesion, apoptosis, differentiation and migration/mobile, cell cycle progression and connection reconstruction, etc. The study briefly reviewed the structure, the protein localization, kinds of variable spliceosome of FAK, illustrated its relationship with tumor, its role in the reproduction and early development, and proposed reasonable predictions for future FAK study in tumour and reproduction research.

FAK; tumor induction；reproduction

2014-07-09，

2014-11-19

國家科技支撐計劃項目(2011BAD19BO4)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系(編號CARS-37)；山東省良種工程項目(2013LZ015-06)；山東省自然科學基金項目(ZR2013CQ035)

馬勇(1990-),女,山東泰安人，碩士,研究方向：動物學。E-mail：1095407574@qq.com

*[通訊作者] 王長法(1967-)男，江蘇淮安人，博士，研究員，研究方向：動物遺傳育種與繁殖。E-mail:wangcf1967@163.com劉樹真(1972-)，女，山東聊城人，副教授，博士，碩士生導師，研究方向：動物發(fā)育機理。E-mail:shuzhen26@163.com

S811.6

A

1005-5228(2015)02-0001-08