BMP简介_原创文档.pdf

BMP(Bonemorphogeneticprotein)的研究进展简介

骨形成蛋白（BMP）实际上是一组蛋白质，其组成多于30多种。从氨基酸的序列上看，BMP

属于转化生长因子（TGF-β）家族成员，BMP是十分保守的分子，在脊椎动物、节肢动物

和线虫中都相应的分子存在。

1BMP的分子结构及种类

BMP来源于不同的种属，其分子量的大小及cDNA的结构也不同。如:人的BMP2的ORF

为1191bp编码396个氨基酸，文昌鱼BMP2/4的ORF为1236bp编码411个氨基酸，与人

的BMP2和BMP4相似。BMP在细胞内以前体的形式生成，在细胞的高尔基体内通过furin

convertase在前体Arg-X-X-Arg保守位点剪切加工，生成C端117个氨基酸的BMP成熟肽，

分泌到细胞外。通过对TGF-β家族成员的晶体结构分析，TGF-β2和BMP7单体的中心

是一个在C端包括6个保守的半胱氨酸组成的半胱氨酸链，通过这些保守的氨基酸序列与

其它单体形成二聚体，更好的发挥其功能。

BMP在进化过程中是高度保守的，在不同的生物体中都存在，包括脊椎动物、文昌鱼、海

鞘、海胆、果蝇、线虫。根据目前所发现的30多种BMP的结构和功能不同，可分为不同

的亚型，有骨形成蛋白(BMPs)，成骨蛋白(OPs)，生长和分化因子(GDFs)等。

2BMP的基因表达模式及其调控

基因的表达反映了它潜在的功能，BMP由于具有广泛的生物学功能，除了在间充质皮层分

布外，在其它部位也有广泛的分布。

小鼠交配后的8.5天，BMP2在羊膜的中胚层细胞和内脏、尿囊、头褶下的侧板中胚层绒毛

膜细胞中表达。8.5-9.5天在神经管下方的外胚层背面以及大约在9.5-10.5天的心脏心肌细胞

层、发育肢的极化活性区域中表达。而在12.5天后，BMP2则在间充质细胞层中表达，形

成肋骨脊椎，同时在牙齿发育和眼的发育过程中也能看到，在后来的发育过程中BMP2在

长骨和正在形成的趾骨软骨细胞中也表达。

BMP4与BMP2的同源关系最近，在小鼠胚胎的原肠胚形成时开始表达。在7.5天时，BMP4

在胚胎中广泛的分布，比如:尿囊、羊膜。但在鸡的此时胚胎发育时，BMP4的表达仅限于

外胚层中。在8.5-9.5天，BMP4在神经管、中胚层的后侧、间脑、以及外胚层的背部表面

和神经脊细胞中高丰度表达，随着发育的进行，BMP开始在发育的内脏、心肌、眼、听囊

向背中线的端脑脉络膜皮层周围的中胚层也开始表达。从BMP2和BMP4的表达模式中可

以看出，它们在发育的肢芽和齿芽的上皮细胞和间充组织中都表达，这也暗示了这两种分子

在上皮和间充质的相互作用中起着重要的作用，从而调节骨骼和牙齿以及其它器官的发育。

BMP5在发育的肺间充质细胞、输尿管、消化道相连的组织、心室、脑脊膜、端脑中表达。

同时在骨骼发育过程中，BMP5在胸骨、甲状腺软骨、气管软骨环、以及脊椎的部分形成细

胞中也有分布。BMP6也有广泛的分布模式，分布于鳃陷、卵黄囊的内胚层、神经管、心脏

表皮层、皮肤、骨骼的软骨细胞。BMP7的表达是另一个研究较为深入的BMP成员，在早

期的原肠胚时期，分布于胚胎周边的外胚层，且在外胚层、脊索、消化道高丰度表达。同时

其表达贯穿着在心脏发育的整个过程。在眼的发育过程中，BMP7在晶状体基板、视觉小泡

中也表达。另外，BMP7在发育的肢、肾脏、尿道表皮层都有分布。

对于其它的BMP成员来说，其表达模式也不尽相同，分布于特定的组织中。如：Gdf9在卵

巢、精巢和下丘脑中表达。Gdf8则仅限于骨骼肌中表达。BMP10也只在心脏中表达。另外，

Gdf1、Gdf7、Gdf11只分布在发育的神经系统中。

Harris等人将BMP2的启动子与荧光素酶的基因连接后转染成骨细胞发现，加入BMP2时，

荧光素酶的活性增加，从而得出BMP2可促进BMP2mRNA表达，这是BMP2对BMP2的

启动子正反馈调节的结果。另外TGF-β、P53和Rb也可作为转录调节因子参与调控BMP2

基因的表达。近年来发现Sonichedgehog分泌蛋白在脊椎动物肢体发育过程中控制BMP2