平滑肌22 alpha抑制细胞伪足形成和迁移的机制

The actin-associated protein smooth muscle 22 alpha (SM22α) is a vascular smooth muscle cell (VSMC) differentiated marker, and inhibits phenotype transformation, hypertrophy and proliferation in VSMCs. Our preliminary experiments suggested that SM22α is closely related to VSMC lamellipodia formation and migration. Our recent studies have shown that, the Ras-ERK signaling pathway is blocked by overexpression of SM22α in VSMCs. However, the molecular mechanisms by which SM22α controls Ras activition have not been characterized. Given the pivotal role of Ras signal pathway in cell migration, we hypothesize that SM22α may inhibit PDGF-BB-induced lamellipodia formation and migration via regulation of Ras signaling complex in VSMCs. Therefore, in this subject, to confirm the main way that SM22α inhibits Ras activation, the effects of SM22α on the formation of SOS-Ras and GAP-Ras complexes will be determined; and to reveal the mechanism of SM22α inhibiting SMC lamellipodia formation and migration, the roles of phosphorylation of SM22α and SM22α-mediated actin cytoskeletal dynamics in Ras activation and cell migration will also be investigated, which will provide the basis for exploration of mutiple functions of SM22α.

细胞骨架相关蛋白SM22α是血管平滑肌细胞（VSMC）的分化标志物，可抑制VSMC表型转化、增殖和肥大等过程。预实验结果表明，SM22α与VSMC伪足形成和迁移密切相关。我们已证实，过表达SM22α可阻断Ras-ERK轴活性，但分子机制尚不明确。鉴于Ras通路在迁移中的关键作用，我们假设SM22α干扰Ras信号复合物形成，进而抑制PDGF-BB诱导的平滑肌细胞伪足形成和迁移。本项目拟确定SM22α对Ras信号复合物中SOS-Ras和GAP-Ras相互作用的影响，明确SM22α抑制Ras激活的主要途径；明确SM22α磷酸化及其介导的actin动力学对Ras激活和细胞迁移的影响，揭示SM22α抑制平滑肌细胞伪足形成和迁移的分子机制，为探究SM22α功能的多样性提供研究依据。

平滑肌22 alpha（smooth muscle 22 alpha, SM22α）是一种血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）分化标志物，不仅作为一种肌动蛋白（actin）相关蛋白参与VSMC细胞骨架组构和收缩调节，还作为信号分子调节VSMC的增殖、炎症、氧化应激和葡萄糖代谢等进程。我室前期的研究表明，SM22α促进收缩型VSMC迁移活性，但其在合成型VSMC运动和迁移中的作用尚不明确。本研究结果表明，血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor, PDGF）-BB，一种强效的促有丝分裂原，显著促进VSMC运动和迁移，同时伴随VSMC表型由收缩型向合成转化以及SM22α表达下调，推测SM22α表达水平与细胞迁移呈负相关。为验证这一假设，利用腺病毒在合成型大鼠VSMC中过表达SM22α，结果显示，过表达SM22α显著抑制PDGF-BB诱导的VSMC伪足形成和迁移。同时，以SM22α-/-鼠为实验材料，体内外结果表明，敲除SM22α显著促进结扎损伤导致的颈总动脉粘附和迁移分子表达升高、血管内膜增厚及PDGF-BB诱导的VSMC迁移活性。为探讨SM22α抑制合成型VSMC迁移的作用机制，Western blot、免疫荧光染色结合免疫共沉淀等结果表明，过表达SM22α一方面通过提高胞质区actin骨架的稳定性抑制伪足形成；另一方面主要通过阻断Son of sevenless（SOS）-Ras的相互作用抑制Ras激活。前者导致细胞皮质区actin骨架重塑受阻，后者显著削弱肌动蛋白相关蛋白（actin-related protein , Arp）2/3复合物的皮质区actin成核活性。此外，为了明确PDGF-BB刺激早期，SM22α在伪足形成和迁移中的作用，我们检测了PDGF-BB对SM22α表观遗传学修饰的影响。生物信息学结合免疫沉淀结果表明，PDGF-BB急性刺激导致SM22α S181发生磷酸化修饰。磷酸化SM22α通过降低与actin的亲和力调节actin骨架重塑和激活SOS-Ras信号复合物形成促进VSMC伪足形成和迁移。上述结果表明，SM22α以表型依赖的方式调节VSMC伪足形成和迁移，为血管损伤后修复提供了理论依据和新的治疗靶点。