張 穎 王學春

(泰山醫(yī)學院，山東 泰安 271016)

膠轉(zhuǎn)蛋白(TAGLN)是一種未知功能的22kDa蛋白質(zhì)，被命名為SM22[1]。該蛋白質(zhì)曾在多種樣本中被鑒別出，并在鼠p27、WS3-10、膠轉(zhuǎn)蛋白和SM22的一些不同命名下對其進行了研究[2]。物種間的基因和蛋白質(zhì)序列高度保留，且在果蠅[3]和秀麗隱桿線蟲[4]中鑒別出同源性。膠轉(zhuǎn)蛋白是肌動結(jié)合蛋白鈣調(diào)蛋白家族中的一種，存在于細胞骨架器官中[2]?，F(xiàn)將Transgelin研究綜述表述如下。

1 Transgelin的結(jié)構(gòu)

人類膠轉(zhuǎn)蛋白是由位于染色體11q23.2上的5.4kb基因轉(zhuǎn)錄形成的[5]。該蛋白含有5個外顯子，一個最大的首要基因內(nèi)區(qū)和3個短基因內(nèi)區(qū)(Fig, la)。大約800kb上游基因區(qū)域上含有一些推定啟動因子[5]。TAGLN產(chǎn)生一個1556bp的轉(zhuǎn)錄(Ensembl ID:ENST00000278968)。整個外顯子和外顯子2的第一個12bp代表5'未轉(zhuǎn)錄區(qū)域(Fig. la)，而外顯子5的最后432bp代表3'未轉(zhuǎn)錄區(qū)域。由該轉(zhuǎn)錄翻譯成的蛋白質(zhì)是201氨基酸肽鍵。鈣調(diào)蛋白家族的特征是含有兩個特異性基因序列：一個N-末端鈣調(diào)蛋白同源性區(qū)域(CH)和一個或幾個C-末端鈣調(diào)蛋白性模塊復制區(qū)域(CLIK)。膠轉(zhuǎn)蛋白特性是存在一個簡單的CLIK模塊和一個包含潛在鈣結(jié)合EF指示的N-末端CH區(qū)域[6][2]。因鈣調(diào)蛋白的CLIK復制，活性結(jié)合中需要具有膠轉(zhuǎn)蛋白的C-末端CLIK區(qū)域[6][7]。膠轉(zhuǎn)蛋白C-末端的截斷表明完全活性結(jié)合行為需要蛋白質(zhì)最后四分之一基因區(qū)內(nèi)含有多種基因區(qū)域[6]，包括154-KKAQEHKR-161的上游外部-CLIK序列。在該區(qū)域內(nèi)，帶有正電荷的氨基酸KK(154/155)和KR涉及到肌動蛋白結(jié)合過程中。使用不帶電的亮氨酸替換這些帶有正電荷的物質(zhì)會明顯降低肌動蛋白的結(jié)合能力但并不會完全破壞這一結(jié)合過程[6]。只有在缺乏上述基因序列和CLIK模塊的情況下才會消除肌動蛋白的結(jié)合[6]。氨基酸108-119中推定的EF-支持鈣結(jié)合位點是不起作用的，因膠轉(zhuǎn)蛋白-肌動蛋白結(jié)合在存在鈣元素的情況下不受影響。也可能存在三種蛋白激酶靶向位點。膠轉(zhuǎn)蛋白僅對體外的蛋白激酶C磷酸化作用表現(xiàn)出敏感性，其中蛋白激酶C磷酸化作用會削弱肌動蛋白結(jié)合[6]。然而，該作用的生理學重要性是不明確的，因為體外還未發(fā)現(xiàn)磷酸化的膠轉(zhuǎn)蛋白[8]。

2 Transgelin的表達

有關(guān)膠轉(zhuǎn)蛋白的組織分布是存在爭議的。已發(fā)現(xiàn)其貫穿于正常成年脊椎動物的平滑肌組織中[9]。事實上，其mRNA水平在含有大量平滑肌的成年人類組織中是最高的，如子宮、膀胱、胃和前列腺[2][5]。同時，它還在含有少量或不含平滑肌的成年組織中有所表達，包括脊椎、腎上腺[2]和心臟[2][5]。膠轉(zhuǎn)蛋白的表達是平滑肌分化的一個最早的標志物。事實上，這些研究區(qū)分了膠轉(zhuǎn)蛋白表達的時間和空間模式。由TAGLN啟動子驅(qū)動的β-半乳糖苷酶報告基因的表達表明啟動子在胚胎(E)發(fā)育第9.5天是活躍的[10]。在發(fā)育的脈管系統(tǒng)和心肌細胞中發(fā)現(xiàn)了膠轉(zhuǎn)蛋白的表達，但在Xu , Ho, Ritchie , &Li[11]先前報道的體節(jié)中未發(fā)現(xiàn)膠轉(zhuǎn)蛋白的表達。胚胎發(fā)育和新生兒成長整個過程中心臟和動脈系統(tǒng)的啟動因子活性一直保持著，之后活性降低。靜脈和內(nèi)臟平滑肌中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的報告基因表達[11]。與之相對比，Lepore等[10]研究的小鼠中膠轉(zhuǎn)蛋白啟動因子報告基因在動脈和靜脈系統(tǒng)平滑肌發(fā)育以及內(nèi)臟平滑肌發(fā)育的最后階段表現(xiàn)出啟動因子活性。這種表達形式在成年期仍維持著，在膀胱、支氣管、胃和腸以及心肌細胞的平滑肌中有明顯的表達[10]。這些研究之間存在的差異可能是來源于啟動因子的結(jié)構(gòu)，啟動因子的作用是驅(qū)動β-半乳糖苷酶報告基因的表達。人類(和鼠)膠轉(zhuǎn)蛋白基因啟動因子區(qū)域在bp282和bp156位點含有兩個CArG盒[5](圖1a；Camoretti-Mercado等，1998)。CArG盒是一種同側(cè)作用調(diào)整元素，含有的共有序列CC(A/T)6GG為血清感應因子提供一個結(jié)合位點[12]。-283CArG盒子看起來是不需要的，因為在人類這個區(qū)域的缺失助催化劑不影響重要的或血清誘導的助催化劑的活性。的確，Xu等[11]使用的含有膠轉(zhuǎn)蛋白轉(zhuǎn)錄啟動位點445bp上游區(qū)域的膠轉(zhuǎn)蛋白啟動因子構(gòu)成部分足以驅(qū)動動脈的表達，但無法驅(qū)動內(nèi)臟中的表達。不過，存在細菌人造染色體克隆的轉(zhuǎn)基因小鼠中，在E13.5可看到動脈、靜脈和內(nèi)臟平滑肌中膠轉(zhuǎn)蛋白的表達，其中人造染色體克隆能生成人膠轉(zhuǎn)蛋白基因[11]。同樣，平滑肌豐富的組織中也出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)基因的表達，但心臟中的表達比較弱。該事實表明Lepore等[10]人使用的小鼠構(gòu)想中，血管平滑肌中膠轉(zhuǎn)蛋白在空間和時間上的完全表達所需要的是調(diào)節(jié)元素而不是CArG。轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)在平滑肌細胞基因的表達和分化中也起到了很重要的作用。已知TGF-β用來誘導膠轉(zhuǎn)蛋白的表達并部分處于啟動因子區(qū)域的TGF-β控制元素(TCE)的控制之下[13]。具有同樣表現(xiàn)的是一些Smad結(jié)合位點[14](2003)。TGF-β的信號傳遞是通過受體的磷酸化作用實現(xiàn)的，而受體與信號傳導蛋白R-Smads具有相關(guān)性。含有細胞質(zhì)Smads的磷酸化的R-Smads heterodimerise傳送至細胞核中，并在此通過Smas結(jié)合元素(SBE)誘導或抑制基因的表達。其中SBE存在于膠轉(zhuǎn)蛋白基因外顯子1的5'-UTR上[14][15]。這種基礎(chǔ)元素是膠轉(zhuǎn)蛋白通過Smad-3結(jié)合表達時TGF-β感應所必須的具備的[15]。有趣地是，CArG盒型血清反應聯(lián)合催化劑、心肌蛋白增強了獨立于CArG盒之外的膠轉(zhuǎn)蛋白表達的Smad-3活性。看起來平滑肌細胞之外的膠轉(zhuǎn)蛋白的表達是受TGF-β的驅(qū)動。

很多實驗組都沒有成功證明出平滑肌之外的膠轉(zhuǎn)蛋白表達[2]。事實上，這一觀點可有前面描述的轉(zhuǎn)基因報告小鼠研究來證明。然而，在這些小鼠中，外顯子1的SBE被排除在啟動因子構(gòu)造之外。因此，將無法觀察到TGF-β驅(qū)動的膠轉(zhuǎn)蛋白表達現(xiàn)象。已知TGF-β能增加成人前列腺[16]間充質(zhì)細胞以及正常間充質(zhì)細胞和纖維母細胞[2][17]中膠轉(zhuǎn)蛋白的mRNA。同時還鑒定出腸上皮細胞、血管上皮細胞、胸導管上皮細胞和前列腺上皮細胞中有膠轉(zhuǎn)蛋白的表達[18]。我們也發(fā)現(xiàn)前列腺上皮干細胞和一些前列腺癌細胞型中有膠轉(zhuǎn)蛋白的表達。

3 Transgelin的生物學功能

膠轉(zhuǎn)蛋白是一種肌動蛋白壓力纖維素相關(guān)的蛋白質(zhì)[2]，與凝膠劑起反應并能穩(wěn)定體外的肌動蛋白凝膠劑。它還與平滑肌中的激動蛋白絲有相關(guān)性[21]?？紤]到膠轉(zhuǎn)蛋白是一種最早的平滑肌細胞分化標志物且其與肌動蛋白有關(guān)，很久之前就假設(shè)它有調(diào)節(jié)這些細胞發(fā)育和收縮的功能。但是，無膠轉(zhuǎn)蛋白(SM22α-/-)的小鼠能正常發(fā)育、繁殖，且沒有出現(xiàn)血壓、心率、組織學或組織形態(tài)學上的任何改變[22]。不過，對無膠轉(zhuǎn)蛋白小鼠血管平滑肌的進一步檢查發(fā)現(xiàn)小鼠對興奮劑-誘導的、鈣獨立收縮的收縮性反應度增加[23][24]。膠轉(zhuǎn)蛋白可能也涉及到細胞的轉(zhuǎn)移。膠轉(zhuǎn)蛋白也可能與細胞的移動有關(guān)。已證明其與肌動蛋白絲束的一種特異性亞群有關(guān)聯(lián)，而肌動蛋白絲束足體會形成足體[21]。該事實表明鈣調(diào)蛋白的缺失能引起鈣調(diào)蛋白與膠轉(zhuǎn)蛋白轉(zhuǎn)化率的較低，從而有利于足體的形成并致使細胞向侵略性、惡性細胞方向發(fā)展。最近的證據(jù)表明某些細胞中的腫瘤抑制功能與膠轉(zhuǎn)蛋白有關(guān)，而與細胞骨架本身沒有關(guān)系。在前列腺腫瘤細胞中，已顯示膠轉(zhuǎn)蛋白能通過阻止雄性激素受體聯(lián)合活化劑與雄性激素受體的結(jié)合來抑制雄性激素所刺激的細胞生長，以及隨后向細胞核的移位[20]。膠轉(zhuǎn)蛋白也有抑制間質(zhì)金屬蛋白酶MMP-9表達的作用[25]。MMP-9涉及到組織的重組過程，而組織的重組導致癌癥細胞的移動和對周圍組織的侵犯。

4 Transgelin在病理學中的作用

越來越明顯的是膠轉(zhuǎn)蛋白可能存在抑制腫瘤的作用。細胞骨架肌動蛋白纖維的分解是癌癥細胞表型發(fā)展的一個基本證據(jù)。一些蛋白質(zhì)結(jié)合肌動蛋白后形成交聯(lián)，增加蛋白絲的硬性，防止其出現(xiàn)去極化，并使蛋白絲凝結(jié)為應力纖維。正如RNA和DNA病毒的永生狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄一樣，含TGB-β的細胞孵化的延長減少了應力纖維的形成，阻礙了細胞的移動，并抑制了膠轉(zhuǎn)蛋白的表達[25]。乳腺癌和結(jié)腸癌[17][26]以及前列腺癌[20]中膠轉(zhuǎn)蛋白的表達下降。已清楚知道的是前列腺癌對TGB-β不敏感，且在前列腺、乳腺和結(jié)腸癌中MMP-9膠轉(zhuǎn)蛋白的表達下降。因此，膠轉(zhuǎn)蛋白表達的缺失能夠解釋腫瘤中某些癌癥細胞標志物的發(fā)展。同樣，膠轉(zhuǎn)蛋白可能會對這些常見癌癥介入治療的發(fā)展提供一定的目標。

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