早期學(xué)習(xí)使用的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGFs）主要來(lái)自牛腦和腦垂體的提取液，是大約150 個(gè)氨基酸結(jié)構(gòu)的酸性或堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（aFGF：FGF1或bFGF：FGF2）。其后分離的 癌基因產(chǎn)物的細(xì)胞增殖因子與上述FGFs結(jié)構(gòu)類(lèi)似，也被分類(lèi)在FGFs家族，并依次命名為FGF3 ~9〔1〕。目前已發(fā)現(xiàn)23種 FGFs�，F(xiàn)主要就多能FGFs結(jié)構(gòu)和相關(guān)功能機(jī)制 的學(xué)習(xí)進(jìn)展進(jìn)行綜述。? 1、發(fā)現(xiàn)和鑒定新的FGFs結(jié)構(gòu)? FGFs作為細(xì)胞間信號(hào)分子在胚胎發(fā)生和分化過(guò)程中起重要作用。FGFs 是由約150~200氨基酸 組成的多肽，相互之間的氨基酸序列有20%~50%是相同的〔2，3〕。其中心區(qū)域有大約 120個(gè)氨基酸序列存在高度的同源性（30%~70%）。利用該區(qū)域的同源性，以人、小鼠或大鼠 cDNA 和基因組DNA為模板、采用同源序列PCR法進(jìn)行新 FGFs基因檢測(cè)。當(dāng)然 ，還可以采用T7噬菌體?cDNA顯示法鑒定新FGFs。FGFs受體(FGFRs)是典型的膜結(jié)合酪氨 酸激酶型受體。將FGFRs的胞外結(jié)構(gòu)域在桿狀病毒群（baculovirus） 表達(dá)株表達(dá)，制成重組的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域（可溶性 FGF受體）。進(jìn)而利用可溶性 FGFRs與配體 結(jié)合的特性，通過(guò)T7噬菌體 cDNA顯示法對(duì)互補(bǔ)cDNA 文庫(kù)進(jìn)行篩選。? 通過(guò)同源序列PCR法，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了6種新的FGFs基因（ FGF10、 FGF16、FGF17、FGF18、 FGF20、FG F21）〔4〕。雖然T7 噬菌體 cDNA顯示法能獲得較多的陽(yáng)性克隆，但不能確認(rèn) 是新發(fā) 現(xiàn)的 FGFs。隨著人類(lèi)基因組結(jié)構(gòu)的解析及其DNA 數(shù)據(jù)庫(kù)被公開(kāi)，通過(guò)基因檢索進(jìn)而又發(fā)現(xiàn)3 種新的FGFs基因（FGF19、FGF22、FGF23）〔5，6〕，并發(fā)現(xiàn)FGF-22 mRNA 選擇性表達(dá)于皮膚毛囊的內(nèi)毛根鞘〔7〕。加上在探索視網(wǎng)膜特異性 表達(dá)基因的過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的4種新的FGFs基因（即FGF11、FGF12、FGF13和FGF14）〔1 〕，以及McWhirt er等〔8〕在探索嵌合體同源結(jié)構(gòu)域癌蛋白（chimeric homeodomain oncoprotein）E 2A-Pbx1 下游目標(biāo)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的FGF15，迄今共鑒定出23種人或鼠FGFs。但是 人FGF15和小鼠FGF19尚未被證實(shí)。 人FGF19與小鼠FGF15顯示很高的同源性（約50%），且這兩種基因都跟FGF3、 FGF4 基因的染色體鄰接〔3〕，由此推斷人FGF19是小鼠FGF15的相同體。由于人與小 鼠其他FGFs結(jié)構(gòu)之間的同源性達(dá)90%以上，因而除非FGF15和 FGF19 在進(jìn)化過(guò)程中意外地發(fā) 生大的變異，否則兩者將伴隨著進(jìn)化過(guò)程而逐漸消失。? 2、FGFs家族成員和基因定位? 在人類(lèi)的FGFs中，能細(xì)分出FGF 7、 FGF10、FGF22和FGF9、FGF16、FGF20等許多亞科(subfamily)。FGFs 亞科與各染色體定位之 間無(wú)明顯的相關(guān)性，人類(lèi)FGFs基因多數(shù)散在分布于全基因組中。但也有一些FGFs基因在基因 組 上形成群落，如FGF3、FGF4和FGF19位于染色體11q13，F(xiàn)GF6、FGF23位于染色體13p13，而FG F17、FGF20則位于染色體 8p21-p22 相互鄰接位置上。由此推斷FGFs基因家 族是在進(jìn)化、復(fù)制和易位等復(fù)雜過(guò)程中形成的〔1〕。人類(lèi)FGFs基因的翻譯區(qū)域多數(shù) 由3個(gè)基因構(gòu)成相似的外顯子(exon)構(gòu)成。但在FGF11~14的翻譯區(qū)域是由5個(gè)外顯子構(gòu)成的 〔3〕，F(xiàn)GFs 基因翻譯區(qū)域的大小約5~100 kb。此外，局部FGFs 可通過(guò)機(jī) 制不清的選擇性剪接（alternative splicing）形成FGFs亞型。? FGFs可以分為幾個(gè)亞組，F(xiàn)GF10和 FGF7同屬于角朊細(xì)胞生長(zhǎng)因子(KGF)組。除了FGF15外，以22種人類(lèi)FGFs氨基酸序列的中心區(qū) 域?yàn)?基礎(chǔ)制成以上進(jìn)化系統(tǒng)樹(shù)(FGF15使用小鼠的氨基酸序列)。樹(shù)中橫線顯示氨基酸序列偏離程 度，箭頭所指為人類(lèi)FGFs在染色體上的位置〔３，６〕(注：人類(lèi) FGF15基因和FGF16 基因位置未 確定)。 多數(shù)FGFs（FGF3~8、10、15、17~19、21~23）的N末端具有典型的信號(hào)序列分泌蛋白。 然而F GF19、FGF16和FGF20雖然沒(méi)有明確的信號(hào)序列卻能高效地分泌到細(xì)胞外〔3〕。FGF1 和FGF2也不足信號(hào)序列和正常的分泌途徑，卻能出現(xiàn)在胞外基質(zhì)，推測(cè)兩者可能來(lái)自受傷的 細(xì)胞，或者通過(guò)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體通路不同的細(xì)胞脫顆粒機(jī)制進(jìn)行釋放。此外 ，F(xiàn)GF11~14沒(méi)有信號(hào)序列，認(rèn)為這些FGFs被儲(chǔ)留在胞內(nèi)〔1〕。? FGFs不僅存在于脊椎動(dòng)物體內(nèi)，也存在于無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)。通過(guò)基因組的解讀，在果蠅和C. e legans分別找到1種FGF(branchless)〔1〕和2種FGFs (egl-17和let-756)〔9〕，斑馬魚(yú)（zebrafish）有4種FGFs （FGF3、8、17、18），爪蟾 （xenopus）則有6種FGFs〔（FGF（i）、(ii)和FGF3、8、9、20〕，雞有?7種FGFs （ FGF2、4、8、12、14、18、19），然而在E.coli和S.cerevisiae等單細(xì)胞生物中未檢到 FGFs，顯示FGFs家族成員在向脊椎動(dòng)物進(jìn)化的過(guò)程中呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)〔3〕。? 圖1是FGFs家族進(jìn)化樹(shù)及其基因定位〔1，3，6〕。FGFs可以分為幾個(gè)亞組，F(xiàn)GF10 和F GF7同屬于角朊細(xì)胞生長(zhǎng)因子(KGF)組。除FGF15外，以22種人 FGFs 氨基酸序列的中心區(qū)域 為 基礎(chǔ)制成該進(jìn)化系統(tǒng)樹(shù) （FGF15 使用小鼠的氨基酸序列）。橫線顯示氨基酸序列偏離程度 。箭頭所指為人FGFs在染色體上的位置〔3，6〕 (注：人FGF15基因和FGF16基因位置 未確定)。 3、FGFs基因敲除(KO)與功能解析 目前已經(jīng)報(bào)告11種 FGFs KO小鼠，其表型多種多樣（表1）。FGF1和 FGF2因廣泛表達(dá)于胚胎 和成體組織器官，并因參與組織器官修復(fù)而倍受關(guān)注〔10〕，但在其基因敲除小鼠身上不是完全正常就是僅有輕微異常。此前曾推測(cè)，F(xiàn)GF1和 FGF2 KO小鼠幾乎不發(fā)生異常 的原因可能與兩者結(jié)構(gòu)和生物活性類(lèi)似、可相互彌補(bǔ)對(duì)方的功能缺失有關(guān)，然而在FGF1/ FG F2雙KO小鼠依舊顯示輕微的異�！�11〕。因此，需繼續(xù)加強(qiáng)FGF1 和FGF2 的生理功能 的學(xué)習(xí)。此外，F(xiàn)GF4，F(xiàn)GF8 ，F(xiàn)GF9和 FGF10 KO小鼠會(huì)導(dǎo)致胚胎死亡或出生即刻死亡。通過(guò)這些 FGFs KO 小鼠的表型的解析，將逐漸明確FGFs作為形態(tài)發(fā)生因子的重要性〔3〕。在所有FGFs中，F(xiàn)GF10是廣泛作用于上皮細(xì)胞（無(wú)論在外胚層上皮還是在內(nèi)皮層上皮）重要的間質(zhì)調(diào)控因子，在胚胎多種組織或器官發(fā)生中起著不可或缺的作用（表2）。FGF10 K O 小鼠不僅不能形成四肢、肺、甲狀腺、胸腺、垂體前葉和下頜下腺，還導(dǎo)致牙齒，腎臟，胰 腺等器官的發(fā)育不全〔1〕。已知FGFR2b的配體有FGF1、FGF7、FGF10，但FGF1 和FGF 7 KO小鼠表型正常或只有輕微異常（表1），而FGFR2b KO小鼠〔12〕表型與FGF10 KO 小鼠表型又非常相似（表2），從而推斷FGF10 是FGFR2b的主要配體，充當(dāng)上皮-間質(zhì)相互作用的重要信號(hào)，是多種器官發(fā)育必需的形態(tài)發(fā)生因子。 4、FGFs作用機(jī)制及其影響因素? 4.1 FGFs的信號(hào)通路：FGFs與存在于細(xì)胞表面的FGFRs結(jié)合，將信號(hào)傳遞到胞內(nèi)。FGFRs有4種基因型(FGFR?1~4) ， 同是一種跨膜蛋白質(zhì)，主要由?3個(gè)局部組成：即胞外段、跨膜區(qū)和胞內(nèi)段。胞外段為配 體結(jié)合區(qū) ，包括2個(gè)或3個(gè)免疫球蛋白樣功能區(qū)。根據(jù)FGFRs選擇性拼接的差異，目前已知存在7種 受體 蛋白的亞型結(jié)構(gòu)〔15〕。如FGFR1有FGFR1b，1c，2b，2c，3b，3c，4 7種〔2〕， 各自均有不同的配體特異性。同樣FGFR2也可產(chǎn)生FGFR2-Ⅲb和FGFR2-Ⅲc兩種受體亞型。FGFR2-Ⅲb主要在上皮細(xì)胞中表達(dá)，F(xiàn)GFR2-Ⅲ c主要在間質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)。間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的FGF7和FGF10能特異性地激活FGFR2- Ⅲb，而FGF2、FGF4、FGF6、FGF8和FGF9則特異性激活FGFR2-Ⅲc，這種結(jié)合的 特異性與細(xì)胞膜環(huán)境和硫酸乙酰肝素有關(guān)〔16〕。其中，F(xiàn)GF10與FGFR2Ⅲb有較高的 親和力，是特異性配體。當(dāng)FGFR2胞外段發(fā)生點(diǎn)突變(S252W)時(shí)，促使FGF7和FGF10激活FGF R2-Ⅲc和FGF2、FGF6、FGF9激活FGFR2-Ⅲb，導(dǎo)致表達(dá)這些配體的 細(xì)胞自分泌信號(hào)激活。 與多數(shù)生長(zhǎng)因子受體一樣，F(xiàn)GFRs都是酪氨酸激酶型受體，在與配體結(jié)合后發(fā)生二聚體化，從而激活酪氨酸激酶，在激活Shc/Frs-Raf/MAPKKK-MAPKK-MAPK通路的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量釋放磷脂酶C (PLC )、蛋白激酶C(PKC)、磷脂酰肌醇3 -激酶系統(tǒng)(?IP3 K)和Ca2+，向細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)〔2，17〕。目 前，對(duì)細(xì)胞內(nèi) FGF-FGFR系統(tǒng)下游其他信號(hào)的傳遞作用仍所知甚少，有待學(xué)習(xí)揭示。? 4.2 胞外基質(zhì)對(duì)FGFs的調(diào)節(jié)作用：FGFs與肝素和硫酸肝素等酸性多糖結(jié)合〔13〕。這些酸性多糖不僅能提高FGFs的熱穩(wěn) 定性和對(duì)蛋白酶解（proteolysis）的抵抗性，也能起到濃集和釋放FGFs等作用。最近學(xué)習(xí)顯示，F(xiàn)GFs與酸性多糖結(jié)合可提高與FGFRs的親和力和穩(wěn)定性。而且，通過(guò)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，已經(jīng) 明確了 FGFs 與FGFRs 和酸性多糖的結(jié)合部位〔18〕。目前已知23種FGFs均分別作用 于硫酸乙酰肝素(HSPG)鏈的不同特異性部位，并通過(guò)選擇性形成FGFRs-FGFs-HS(硫酸乙酰肝素)復(fù)合體以調(diào)控生長(zhǎng)因子濃度及其信號(hào)傳遞，由此證實(shí)酸性多糖 是FGFs 信號(hào)的必需因子。? 4.3 FGFs拮抗劑的調(diào)節(jié)：屬于Wnt、Bmp和Hedgehog家族等分泌性信號(hào)分子存在分泌性拮抗劑，通過(guò)信號(hào)和拮抗劑的雙 調(diào)節(jié)（dual regulation）作用精細(xì)而巧妙地控制各自的信號(hào)系統(tǒng)〔19〕。最早被確 認(rèn)的FGFs拮抗劑是來(lái)自果蠅的sprouty(spry)。起初曾認(rèn)為spry是一種分泌性信號(hào)，其后的 學(xué)習(xí)證實(shí)spry是一種與細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)結(jié)合的胞內(nèi)蛋白質(zhì)，spry 通過(guò)阻礙Ras信號(hào)傳遞來(lái)阻斷FG Fs 信號(hào)〔20〕。隨后，spry也在脊椎動(dòng)物得到確認(rèn)。學(xué)習(xí)顯示，spry表達(dá)受FGFs 信號(hào)的誘導(dǎo)，如肢芽形成區(qū)域spry過(guò)表達(dá)將阻礙肢芽形成〔21〕。? 5、結(jié)語(yǔ) 龐大的FGFs家族成員是對(duì)多種細(xì)胞顯示多樣生理和(或)藥理作用的多能信號(hào)分子〔2〕 。隨著FGFs基因組工程的完成和蛋白組工程（結(jié)構(gòu)、功能和作用機(jī)制）的學(xué)習(xí)深入，作為細(xì)胞增殖因子、血管形成因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、形態(tài)發(fā)生因子、組織修復(fù)-再生因 子的FGFs，有望在發(fā)育學(xué)、生理學(xué)和臨床藥理學(xué)方面作出貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn) 〔１〕Itoh N.FGFs as multifunctional signaling molecules:diversity of st ructure and ?function〔Ｊ〕.Seikagaku，2001，73(7):?525-535.? 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