14.3: Hedgehog 信号通路

刺猬基因 （Hh） 最初被发现是因为它控制了果蝇中杂乱无章的毛发状刚毛表型的生长，很像刺猬的刺。Hh 在无脊椎动物和脊椎动物的器官发育和维持体内平衡中起着至关重要的作用。然而，虽然果蝇只有一种 Hh 蛋白，但哺乳动物有多种功能性刺猬蛋白 – Sonic （Shh）、Desert （Dhh） 和印度刺猬 （Ihh）。所有这些同源蛋白都适应了在哺乳动物的不同发育过程中执行特殊功能。此外，与无脊椎动物 Hh 信号传导不同，哺乳动物 Hedgehog 信号传导还依赖于一种基于微管的细胞器，称为初级纤毛，该细胞存在于大多数脊椎动物细胞的细胞表面。

Hedgehog 信号机制

Hedgehog 基因编码 Hedgehog 前体蛋白，该前体蛋白在内质网内经历显着的翻译后修饰。Hedgehog 蛋白的这些脂质修饰在信号转导细胞分泌活性 Hedgehog 配体及其向靶细胞的迁移中起着至关重要的作用。在没有活性 Hedgehog 配体的情况下，靶细胞表面存在的 Patched 蛋白是下游 Hedgehog 信号传导的主要抑制剂。然而，当活性 Hedgehog 配体与 Patched 蛋白结合时，另一种称为 Smoothened 的跨膜蛋白会转位到细胞表面。然后，Smoothened 蛋白能够在降解 Cubitus Interruptus 时中断多蛋白微管相关复合物的活性。Cubitus Interruptus 是 Hh 信号通路中的主要转录激活剂，随后易位到细胞核以打开 Hh 靶基因的表达。

功能及相关疾病

Hh 信号转导对器官发育至关重要，胚胎发生过程中对 Hh 的任何破坏都可能导致严重的发育异常。此外，Hh 信号转导对于干细胞再生至关重要，干细胞再生负责成体组织的维持和再生。因此，Hh 信号通路的异常可导致某些类型的癌症，包括胰腺、肺、前列腺、乳腺癌和脑肿瘤。因此，Hh 基因和信号通路是制药行业的有效治疗靶标。