Eph受體(Eph receptors)是一組能夠通過與Eph受體相互作用的蛋白質(ephrins)結合而被激活的受體。這些受體是已知最大的受體酪氨酸激酶(RTKs)亞家族。Eph受體和其對應的ephrin配體都是膜結合蛋白,需直接的細胞間相互作用才能激活Eph受體。Eph/ephrin信號傳遞在胚胎發育的許多過程中發揮了重要作用,包括軸突引導、組織邊界形成、細胞遷移和分段等。此外,這種信號傳遞在成人體內維持長期增強作用、血管生成、幹細胞分化及癌症等多個過程中也被證明至關重要。
Eph/ephrin信號傳遞能夠介導細胞間的多種相互作用,這使得Eph/ephrin系統成為調節胚胎發育過程的理想位置。
Eph受體可以根據序列相似性及其對糖脂鎂質酯(glycosylphosphatidylinositol,簡稱GPI)鏈接的ephrin-A配體或跨膜的ephrin-B配體的結合親和力,分為兩個亞類別,即EphAs和EphBs。已知人類表達九個EphAs(EphA1-8和EphA10)和五個EphBs(EphB1-4和EphB6)。Eph受體的特定亞類別通常優先與相應亞類別的所有ephrin結合,而對對立亞類別的ephrin則幾乎不會進行交叉結合。有研究表明,EphAs和EphBs的結合機制差異可能是造成其結合特異性的原因之一。
Eph受體的胞外區域由一個高度保守的球狀ephrin配體結合區域、一個富含半胱氨酸的區域以及兩個纖維連接蛋白III型結構域組成。胞內區域則包含一個與膜相鄰的區域,裡面有兩個保守的酪氨酸殘基,以及酪氨酸激酶區域、一個無性α結構域(SAM)和一個PDZ結合基序。當ephrin配體與Eph受體的胞外球狀域結合後,Eph的胞內酪氨酸激酶轉變為活性形式,並隨之激活或抑制下游的信號傳導。
與大多數RTK不同,Eph受體具備在細胞間接觸後在接收受體的細胞(“前向”信號傳遞)和相對的ephrin-bearing細胞(“反向”信號傳遞)中啟動細胞內信號的獨特能力,這被稱為雙向信號傳遞。雖然這一信號傳遞的功能後果尚未完全闡明,但可以確定的是,這一獨特的信號過程使得Eph的ephrin能夠在生長錐存活方面產生相反的影響,並促進Eph表達細胞與ephrin表達細胞的隔離。
分段是胚胎發育的一個基本過程,在大多數無脊椎動物和所有脊椎動物中,通過這一過程身體最初被劃分為功能單元。在胚胎的分段區域,細胞開始呈現出生化和形態界限,在這些界限處細胞行為有所不同,對於未來的分化和功能至關重要。Eph信號被認為是這些分段邊界的形成和維持的關鍵因素。
隨著神經系統的發展,Eph/ephrin信號在神經元連接模式形成中發揮了作用。Eph/ephrin信號通過降低軸突生長錐的存活率並驅趕遷移的軸突,來調節其向目標目的地的遷移。這一過程的成功依賴於Eph和ephrin的相對表達水平,使得不同的Eph和ephrin表達梯度能夠指導生長錐的遷移。
Eph受體在血管生成和心血管系統的早期發展中起著重要作用。缺乏Eph會干擾這一過程,影響動脈和靜脈內皮的分化以及毛細血管芽的產生。而且,Eph在癌症中的作用也逐漸受到關注,特別是在腫瘤的成長和轉移過程中高表達的情況。
綜上所述,Eph受體的雙向信號傳遞不僅在開發過程中扮演關鍵角色,而且在調控細胞行為和維持組織穩定性方面也同樣重要。這一獨特的信號傳遞機制是如何影響我們對生物體發育及其相關疾病的理解的呢?