吳利俊(綜述) 劉 杰(審校)
(復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院消化科 上海 200040)
鈣離子依賴型凝集素受體超家族成員之一——鈣離子依賴型凝集素樣受體2(calcium-dependent lectin-like receptor 2,CLEC-2)是近年發(fā)現(xiàn)的血小板表面受體,相對分子質(zhì)量(Mr)約32 000,屬于Ⅱ型跨膜受體,主要介導(dǎo)血小板聚集和活化效應(yīng)[1]。蛇毒蛋白Rhodocytin和唾液酸樣糖蛋白Podoplanin是目前被分別鑒定出的CLEC-2的外源性和內(nèi)源性配體。CLEC-2與配體相互作用對于血栓形成和維持粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性至關(guān)重要[2]。同時(shí),Podoplanin 與CLEC-2結(jié)合后可通過活化血小板后促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和進(jìn)展[3]。此外,CLEC-2的抗血清還能阻斷HIV-1與血小板的結(jié)合,而血小板又參與了呈遞HIV-1至靶細(xì)胞,繼而感染宿主細(xì)胞的過程,提示CLEC-2可能參與血小板捕獲HIV-1的過程[4]?;贑LEC-2與多種疾病的相關(guān)性,阻斷其與配體相互作用可能是治療上述疾病的新方法。本文就CLEC-2及其與腫瘤等疾病的關(guān)系作簡要綜述。
CLEC-2的結(jié)構(gòu)與功能
CLEC-2的來源和表達(dá) CLEC-2屬于鈣離子依賴型凝集素受體超家族一員,該家族至少含有70種人類跨膜蛋白,含有鈣離子依賴型結(jié)構(gòu)域(C-type lectin like domain,CTLD),共分為 14 個組[1]。而按照是否含有鈣離子和糖類識別位點(diǎn)共有序列,又可將該家族分為典型和非典型兩大類。CLEC-2屬于第5組非典型凝集素樣受體。
CLEC-2的編碼基因位于12號染色體,其相對分子質(zhì)量為32 000。CLEC-2最早從人骨髓細(xì)胞內(nèi)被克隆出來,其cDNA最早被報(bào)道是選擇性表達(dá)在肝細(xì)胞和一些骨髓來源血細(xì)胞上,如單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和粒細(xì)胞上[5]。最近發(fā)現(xiàn)CLEC-2在血小板表面也有表達(dá)[6]。
CLEC-2的結(jié)構(gòu)特征 CLEC-2屬于Ⅱ型跨膜受體,其跨膜區(qū)由41個氨基酸構(gòu)成,胞質(zhì)尾區(qū)由31個氨基酸構(gòu)成,包含3個重要結(jié)構(gòu):一個YXXL序列、21和27位兩個保守的絲氨酸序列、9位部分保守的蘇氨酸序列,其中YXXL序列對于CLEC-2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程非常重要。CLEC-2調(diào)節(jié)Syk就是通過在血小板表面形成二聚體,每個Syk具有的兩個串聯(lián)SH2結(jié)構(gòu)域分別與CLEC-2胞質(zhì)內(nèi)尾巴上的單個磷酸化YXXL序列結(jié)合,即CLEC-2與Syk以2∶1形式結(jié)合。CLEC-2以這種二聚體形式來介導(dǎo)血小板活化與聚集等效應(yīng)[7]。
CLEC-2的配體和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑
外源性配體Rhodocytin 蛇毒蛋白Rhodocytin,也稱Aggretin,是同時(shí)被兩個實(shí)驗(yàn)室從蝰蛇的毒液中純化出來的一種蛋白[8-9]。Rhodocytin 以 60 000(αβ)2四聚體形式存在,αβ亞基共享39%同源序列,每個亞基都具有典型的C型凝集素樣折疊特征,具有兩個反平行β折疊,兩個α螺旋側(cè)翼。Aggretin具有很強(qiáng)的活化血小板的功能,但在引發(fā)血小板聚集前,有一段延遲滯后時(shí)間,但隨著蛋白濃度的增加,延遲時(shí)間縮短[8-9]。最初認(rèn)為該蛋白也是通過整合素α2β1或者GPⅠb/Ⅸ/Ⅴ介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo),但Rhodocytin缺乏陽離子共作用殘基,并不能與糖類相互作用,后來被證實(shí)該過程是通過CLEC-2來實(shí)現(xiàn)的[10]。
CLEC-2表面結(jié)合位點(diǎn)是一個長環(huán)狀結(jié)構(gòu)域,而Rhodocytin四聚體則包含兩個由αβ異二聚體構(gòu)成的凹陷結(jié)合表面,因此,能夠同時(shí)適應(yīng)兩個CLEC-2分子聚合定位產(chǎn)生二聚體。同樣,Rhodocytin四聚體結(jié)構(gòu)還能保護(hù)CLEC-2分子處于靜電和疏水效應(yīng)均優(yōu)化的位置,配體與受體結(jié)合以后能夠促發(fā)血小板表面CLEC-2的高度有序聚合,引起強(qiáng)烈的血小板聚集效應(yīng)[11]。
內(nèi)源性配體Podoplanin Podoplanin(Aggrus)是I型跨膜唾液酸樣糖蛋白,包含一個富含Ser/Thr殘基的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域,這些殘基是潛在的原位多聚糖位點(diǎn),以及一個單一的跨膜部分和一個短的胞質(zhì)內(nèi)尾巴,該尾巴含有的YXXL模塊可能是蛋白激酶C(PKC)和cAMP磷酸化位點(diǎn)[3,12-13]。Podoplanin 在很多腫瘤細(xì)胞上都存在高表達(dá)現(xiàn)象,包括鱗狀細(xì)胞癌、睪丸精原細(xì)胞瘤和腦腫瘤[14]。Podoplanin在腎小球上皮細(xì)胞(足細(xì)胞)以及在I型肺泡細(xì)胞和淋巴內(nèi)皮細(xì)胞上豐富表達(dá)[15-16]。Podoplanin缺陷鼠在出生時(shí)即死亡,因?yàn)楹粑ソ咭约傲馨腿毕?,提示Podoplanin在淋巴管形成過程中非常重要[17]。
CLEC-2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 CLEC-2與配體結(jié)合以后,調(diào)控活化信號依賴蛋白酪氨酸磷酸化,包括酪氨酸激酶Src、Syk、適配體蛋白SLP-76以及PLCγ2。即CLEC-2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是通過Src、Syk依賴?yán)野彼峒っ?,使得一系列適配體和效應(yīng)蛋白發(fā)生磷酸化,累積激活PLCγ2和血小板活化。該過程與GPⅥ介導(dǎo)的血小板聚集不同,CLEC-2是以二聚體形式發(fā)揮作用,激活Syk僅是通過胞質(zhì)尾巴內(nèi)的單個YXXL序列,僅是部分依賴適配體蛋白SLP-76,與另外兩種凝集素受體類似,即 Dectin-1、CLEC9A[11,18]。Podplanin 與 CLEC-2結(jié)合后能夠引起多個CLEC-2分子的胞質(zhì)信號段靠近,細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與CLEC-2和Rhodocytin作用過程相似。
CLEC-2與疾病的關(guān)系
CLEC-2與血栓性疾病 血管壁完整性的損傷會導(dǎo)致內(nèi)皮下細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的暴露,激活血小板和促進(jìn)聚集,這是止血的初始過程。CLEC-2缺陷能夠?qū)е鲁鲅獣r(shí)間延長和保護(hù)免受動脈閉塞癥血管內(nèi)血栓形成的威脅。在血管損傷部位,多個血小板受體/配體相互作用信號途徑協(xié)同作用,確保血循環(huán)內(nèi)有效的血小板黏附和血栓形成,而CLEC-2依賴信號途徑對于維持血循環(huán)內(nèi)血栓及斑塊的穩(wěn)定性至關(guān)重要[19]。粥樣硬化斑塊破裂可導(dǎo)致動脈閉塞和栓子形成,引起心梗和卒中,因此抑制血小板功能能夠預(yù)防和治療缺血性心腦血管疾病。
CLEC-2與腫瘤轉(zhuǎn)移和進(jìn)展 Sugimoto等[20]早期使用單克隆抗體8F11抑制鼠高轉(zhuǎn)移性結(jié)腸腺癌26細(xì)胞株肺轉(zhuǎn)移的研究發(fā)現(xiàn),高轉(zhuǎn)移克隆株,即變異株 NL-17,能夠表達(dá)更多的Podoplanin(Aggrus)并誘導(dǎo)大量血小板聚集,而抗Aggrus抗體8F11則能夠抑制血小板聚集,且減少結(jié)腸腺癌在肺部的定植。隨后,在結(jié)腸癌患者中也發(fā)現(xiàn)Aggrus在癌組織中的表 達(dá) 明 顯 高 于 癌 旁 組 織[12]。Podoplanin/CLEC-2依賴的血小板聚集具有促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的作用,可能是通過形成“血小板帽”結(jié)構(gòu),從而保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受機(jī)械力影響。但是它們的相互作用并非局限于幫助腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移,活化的血小板還能夠釋放很多儲存在血小板內(nèi)的細(xì)胞因子,包括血管內(nèi)皮生長因子、血小板趨化生長因子和鞘氨醇1-磷酸。這些細(xì)胞因子可能與血小板表面黏附分子共同參與腫瘤新生血管形成,從而促進(jìn)腫瘤生長。因此,阻斷Podoplanin和CLEC-2的相互作用可能是阻止腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移的一個靶點(diǎn)。
CLEC-2與HIV-1感染 血小板能夠表達(dá)細(xì)胞表面黏附分子,與HIV-1相互作用后使病毒集中在細(xì)胞表面,增加包膜蛋白與CD4和輔助受體的結(jié)合機(jī)會,并且保持病毒的感染力持續(xù)數(shù)天,從而增強(qiáng)病毒感染力,尤其是當(dāng)病毒受體表達(dá)處于低水平的時(shí)候[21]。HIV-1與血小板結(jié)合活性一定程度上能夠被CLEC-2的抗血清所抑制,提示CLEC-2參與血小板捕獲HIV的過程[22]。HIV-1與CLEC-2的相互作用能夠誘導(dǎo)血小板活化,導(dǎo)致反式感染和病毒退化,影響病毒感染和疾病進(jìn)展。此外,CLEC-2在肝竇內(nèi)皮細(xì)胞和巨核細(xì)胞上也有表達(dá),這些細(xì)胞對HIV都是易感的。因此,CLEC-2可能參與調(diào)節(jié)HIV-1在感染者體內(nèi)的傳播。血小板能夠同時(shí)表達(dá)DC-SIGN和CLEC-2,但是這兩種蛋白是通過不同機(jī)制來捕獲HIV-1,前者直接結(jié)合到HIV-1包膜蛋白,而CLEC-2是通過識別一種結(jié)合在病毒顆粒上的宿主細(xì)胞因子。HIV-1與CLEC-2作用過程可能是通過目前未被鑒定的CLEC-2的內(nèi)源性配體來介導(dǎo)[23],而并非已知的Podoplanin,因?yàn)镻odoplanin在HIV-1最主要的靶細(xì)胞——變異 T細(xì)胞上并無表達(dá)。雖然Podoplanin可能并不直接介導(dǎo)HIV-1捕獲過程,但是其在很多腫瘤,包括Kaposi肉瘤中有高表達(dá)現(xiàn)象[24],提示 Podoplanin可能參與 AIDS相關(guān) Kaposi肉瘤的進(jìn)展而不是調(diào)節(jié)HIV-1在體內(nèi)的傳播過程。
CLEC-2未來研究方向 關(guān)于CLEC-2及配體在生理狀態(tài)下的相互作用仍不清楚。近來有研究表明CLEC-2在滋養(yǎng)細(xì)胞上也有表達(dá),該分子可能參與滋養(yǎng)細(xì)胞生物學(xué)行為,維持正常妊娠的穩(wěn)態(tài),且有可能是通過ERK、JNK信號途徑來調(diào)控[25]。因此,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)CLEC-2更多的生理功能也是重要的研究方向,如更多的內(nèi)源性或外源性配體及其相互作用等。此外,前述多種疾病均與CLEC-2存在相關(guān)性,但是目前機(jī)制并不明確,如血小板通過何種內(nèi)源性配體來實(shí)現(xiàn)捕獲HIV-1、人體中CLEC-2表達(dá)與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系如何等。因此,深入探討這些問題,能夠?yàn)轭A(yù)防和治療相關(guān)疾病提供新思路。
[1] Suzuki-Inoue K,F(xiàn)uller GL,Garcia A,et al.A novel Sykdependent mechanism of platelet activation by the C-type lectin receptor CLEC-2[J].Blood,2006,107(2):542 -549.
[2] Boylan B,Rathore V,Paddock C,et al.JAQ-2/3-like ITP:a newly recognized clinical syndrome caused by autoantibodymediated clearance of the GPVI/FcR gamma-chain complex from the human platelet surface[J].Blood,2003,102(11):12A.
[3] Yuan P,Temam S,El-Naggar A,et al.Overexpression of podoplanin in oral cancer and its association with poor clinical outcome[J].Cancer,2006,107(3):563 - 569.
[4] Chaipan C,Soilleux EJ,Simpson P,et al.DC-SIGN and CLEC-2 mediate human immunodeficiencyvirus type 1 capture by platelets[J].J Virol,2006,80(18):8951-8960.
[5] Colonna M, Samaridis J, Angman L.Molecular characterization of two novel C-type lectin-like receptors,one of which is selectively expressed in human dendritic cells[J].Eur J Immunol,2000,30(2):697 - 704.
[6] Sobanov Y,Bernreiter A,Derdak S,et al.A novel cluster of lectin-like receptor genes expressed in monocytic,dendritic and endothelial cells maps close to the NK receptor genes in the human NK gene complex[J].Eur J Immunol,2001,31(12):3493-3503.
[7] Fuller GL,Williams JA,Tomlinson MG,et al.The C-type lectin receptors CLEC-2 and Dectin-1,but not DC-SIGN,signal via a novel YXXL-dependent signaling cascade[J].J Biol Chem,2007,282(17):12397 -12409.
[8] Shin Y,Morita T.Rhodocytin,a functional novel platelet agonist belonging to the heterodimeric C-type lectin family,induces platelet aggregation independently of glycoprotein Ib[J].Biochem Biophys Res Commun,1998,245(3):741-745.
[9] Huang TF,Liu CZ,Yang SH.Aggretin,a novel plateletaggregation inducer from snake(Calloselasma rhodostoma)venom,activates phospholipase C by acting as a glycoprotein Ia/IIa agonist[J].Biochem J,1995,309(Pt 3):1021-1027.
[10] Navdaev A,Clemetson JM,Polgar J,et al.Aggretin,a heterodimeric C-type lectin from Calloselasma rhodostoma(Malayan pit viper),stimulates platelets by binding to α2β1 integrin and glycoprotein Ib,activating Syk and phospholipase Cgamma 2,but does not involve the glycoprotein VI/Fc receptor gamma chain collagen receptor[J].J Biol Chem,2001,276(24):20882 -20889.
[11] Watson AA,Eble JA,O'Callaghan CA.Crystal structure of rhodocytin,a ligand for the platelet-activating receptor CLEC-2[J].Protein Sci,2008,17(9):1611 -1616.
[12] KatoY,F(xiàn)ujitaN,Kunita A,et al.Molecular identification of Aggrus/T1alpha as a platelet aggregation-inducing factor expressed in colorectal tumors[J].J Biol Chem,2003,278(51):51599-51605.
[13] Kato Y,Kaneko MK,Kuno A.et al.Inhibition of tumor cellinduced platelet aggregation using a novel anti-podoplanin antibody reacting with itsplatelet-aggregation-stimulating domain[J].Biochem Biophys Res Commun,2006,349(4):1301-1307.
[14] Schacht V,Dadras SS,Johnson LA,et al.Up-regulation of the lymphatic marker podoplanin,a mucin-type transmembrane glycoprotein,in human squamous cell carcinomas and germ cell tumors[J].Am J Pathol,2005,166(3):913 -921.
[15] Matsui K, Breitender-Geleff S, Seleiman A, et al.Pedoplanin,a novel 43-kDa membrane protein,controls the shape of podocytes[J].Nephrol Dial Transplant,1999,14(Suppl 1):9-11.
[16] Vanderbilt JN,Allen L,GonzalezRF, etal.Directed expression of transgenes to alveolar type I cells in the mouse[J].Cell Mol Biol,2008 39(3):253 - 262.
[17] Schacht V,Ramirez MI,Hong YK,et al.T1α/podoplanin deficiency disrupts normal lymphatic vasculature formation and causes lymphedema[J].EMBO J ,2003,22(14):3546-3556.
[18] Hughes CE,Pollitt AY,Mori J,et al.CLEC-2 activates Syk through dimerization [J].Blood,2010,115(14):2947-2955.
[19] Jackson SP,NesbittWS,KulkarniS.Signaling events underlying thrombus formation[J].J Thromb Haemost,2003,1(7):1602-1612.
[20] Sugimoto Y,Watanabe M,Oh-hara T,et al.Suppression of experimental lung colonization of a metastatic variant of murine colon adenocarcinoma 26 by a monoclonal antibody 8F11 inhibiting tumor cell-induced platelet aggregation[J].Cancer Res,1991,51(3):921 -925.
[21] Gallay P.Syndecans and HIV-1 pathogenesis[J].Microbes Infect,2004,6(6):617 -622.
[22] Chaipan C,Soilleux EJ,Simpson P.DC-SIGN andCLEC-2 mediate human immunodeficiency virustype 1 capture byplatelets[J].J Virol,2006,80(18):8951 - 8960.
[23] Chaipan C,Steffen I,Tsegaye TS,et al.Incorporation of podoplanin into HIV releasedfrom HEK-293T cells,but not PBMC,is required forefficient binding to the attachment factor CLEC-2[J].Retrovirology,2010,7:47.
[24] Gessain A,Duprez R.Spindle cells and their role in Kaposi's sarcoma[J].Int J Biochem Cell Biol,2005,37(12):2457-2465.
[25] 薛麗榮,趙洪波,李清明,等.C型凝集素樣受體CLEC-2在人滋養(yǎng)細(xì)胞系HTR-8/SVneo的表達(dá)與調(diào)控[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2010,30(3):449 -452.