楊?lèi)?ài)清 綜述；賀福初，周鋼橋 審閱

1.北京工業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)與生物工程學(xué)院，北京 100124；2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所，北京蛋白質(zhì)組研究中心 蛋白質(zhì)組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206

核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。在真核細(xì)胞中，核糖體由60S 大亞基和40S 小亞基2 個(gè)核糖核蛋白亞基組成，共包含了79 種核糖體蛋白（rRNP）和4種核糖體RNA（rRNA）。核糖體的生物合成不僅需要這些核糖體蛋白和核糖體RNA，還需要核糖體合成相關(guān)蛋白的參與。1999 年，Tsuno 等在酵母中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的核糖體合成調(diào)控蛋白，命名為核糖體合成調(diào)控因子1（regulator of ribosome synthesis 1，RRS1）。RRS1 的主要生理功能是在核糖體的生物合成過(guò)程中參與25S rRNA 的成熟和60S 核糖體大亞基的裝配。近年來(lái)的研究顯示，RRS1還在細(xì)胞周期調(diào)控中參與了染色體的中板聚集和端粒的聚集。此外，RRS1的異?？赡茉诤嗤㈩D病和腫瘤等疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

1 RRS1基因的結(jié)構(gòu)及編碼蛋白的特征

人源RRS1基因定位于染色體18q13.1 區(qū)域，基因組全長(zhǎng)1714 bp，僅包含1 個(gè)外顯子。在mRNA 水平，RRS1基因只有1 個(gè)轉(zhuǎn)錄本，沒(méi)有其他剪接體形式。該轉(zhuǎn)錄本的開(kāi)放讀框（ORF）長(zhǎng)度為1079 bp（NCBI 登錄號(hào)：NC_000008.10），編碼含有365 個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量為41 193。RRS1蛋白C 端的第302～365 位氨基酸殘基部分是一個(gè)富含精氨酸-甘氨酸-賴(lài)氨酸（Arg/Gly/Lys）的區(qū)域。RRS1 的N 端第1 位蛋氨酸殘基受乙?；揎?，C 端第344位精氨酸殘基則是一個(gè)磷酸化修飾位點(diǎn)。

2 RRS1的生物學(xué)功能

2.1 參與核糖體的生物合成

細(xì)胞增殖需要大量的核糖體以合成蛋白質(zhì)，因此，核糖體生物合成過(guò)程的調(diào)節(jié)是至關(guān)重要的[1]。研究表明，RRS1在核糖體生物合成中的作用主要是參與25S rRNA 的成熟和60S 核糖體大亞基的裝配[2]。Tsuno 等發(fā)現(xiàn)，失活的RRS1 可導(dǎo)致酵母菌株中新生成的25S rRNA 的不穩(wěn)定性[2]。在釀酒酵母60S 核糖體亞單位的合成過(guò)程中，RRS1 與核糖體產(chǎn)物因子2（ribosome production factor 2，RPF2）相互作用招募RPL5、RPL11和5S rRNA 進(jìn)入含35S pre-rRNA 的90S 前核糖體中，之后90S pre-rRNP 依次經(jīng)過(guò)27SA2、27SA3、27SB和25.5S 過(guò)程，形成成熟的60S核糖體亞單位[3-5]。當(dāng)RRS1 與RPF2 不能相互作用并招募RPL11、RPL5、5S rRNA 進(jìn)入90S pre-rRNP時(shí)，35S、27SA2、27SA3 pre-rRNA 過(guò)程能夠順利進(jìn)行，但27SB pre-rRNA 過(guò)程被阻斷，流產(chǎn)的prerRNA 從核仁輸出到核質(zhì)，但是不能輸出到細(xì)胞質(zhì)，從而影響60S核糖體亞單位的生物合成[6]。

2.2 參與細(xì)胞周期中染色體在赤道板的聚集和端粒聚集

有絲分裂過(guò)程可分為間期、前期、中期、后期和末期。在有絲分裂前期，染色體開(kāi)始在細(xì)胞核內(nèi)凝聚，并逐步聚向赤道板；在有絲分裂中期，所有的染色體都排列在赤道板上[7]。Gambe 等利用RNA 干擾（RNAi）技術(shù)抑制HeLa 細(xì)胞系中RRS1 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)處于前中期的細(xì)胞比例升高，赤道板上的染色體排列發(fā)生異常；同時(shí)，通過(guò)活細(xì)胞成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)從前中期到后期的有絲分裂過(guò)程受到延遲[8]。染色體在赤道板的聚集需要依靠姐妹染色單體的凝聚力，使所有的染色體都正確地附著到紡錘體微管上，而姐妹染色單體的過(guò)早分離會(huì)導(dǎo)致部分染色體在赤道板上異常排列[9]。RRS1 被敲低的HeLa 細(xì)胞經(jīng)秋水仙素和MG132 分別處理后，均能發(fā)現(xiàn)姐妹染色單體過(guò)早發(fā)生分離，同時(shí)，存在于著絲粒上保護(hù)姐妹染色單體凝聚力的Sgo1 蛋白（Shugoshin 1）也顯著減少。這一系列現(xiàn)象證明RRS1 在細(xì)胞周期中參與染色體在赤道板的聚集作用[8]。

端粒位于染色體末端，由TTAGGG 重復(fù)序列和相關(guān)蛋白質(zhì)組成，通過(guò)形成帽子結(jié)構(gòu)防止染色體末端被破壞，從而保持染色體的穩(wěn)定性[10-11]。在酵母有絲分裂過(guò)程中，端粒通過(guò)沉默信息調(diào)節(jié)蛋白（silent information regulator，Sir）4和酵母Ku（yKu，yKu70/yKu80 異質(zhì)二聚體）2 條錨定通路，在細(xì)胞核的外周錨定成簇。在有絲分裂S期，Sir4和yKu 都部分與核膜跨膜蛋白s3（membrane protein s3，MPs3）的N 端相互結(jié)合，創(chuàng)建出一個(gè)獨(dú)立的亞核空間，存儲(chǔ)處于游離狀態(tài)、等待錨定的端粒[12-15]。MPs3 蛋白N 端的缺失極大地影響了端粒的錨定[12]。Horigome 等提出，EBNA1 結(jié)合蛋 白2（EBNA1 binding protein 2，EBP2）與RRS1 參與了端粒的這種結(jié)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)EBP2 與RRS1 既能與MPs3 相互作用，又能與Sir4 的C 端相互作用，把EBP2 與RRS1 突變失活，酵母端粒的聚集受到破壞。因此，RRS1 與EBP2 不僅參與核糖體生物合成過(guò)程，同時(shí)也影響端粒的聚集作用[16]。

3 RRS1與疾病的關(guān)系

3.1 RRS1與亨廷頓病的發(fā)生相關(guān)

亨廷頓病（Huntington disease，HD）是一種以不自主運(yùn)動(dòng)精神異常和進(jìn)行性癡呆為主要臨床特點(diǎn)的顯性遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)變性病，其發(fā)生機(jī)理涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）應(yīng) 激（ER stress，ERS）反應(yīng)的異常[27-28]。ER 是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中重要的細(xì)胞器，對(duì)影響細(xì)胞內(nèi)能量水平、氧化/還原水平和鈣離子濃度異常等的應(yīng)激極其敏感。當(dāng)細(xì)胞受到某些刺激（如缺氧、藥物毒性等）后，ER 內(nèi)的氧化/還原環(huán)境受到破壞，鈣代謝失調(diào)，導(dǎo)致ER 功能發(fā)生紊亂，進(jìn)而誘發(fā)細(xì)胞凋亡。因此，ER 應(yīng)激異常與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，常見(jiàn)于精神系統(tǒng)變性疾病、糖尿病、病毒感染性疾病以及一些化學(xué)藥物中毒引起的疾病等[29-30]。研究發(fā)現(xiàn)，在3 周齡的純合子和雜合子Hdh 鼠（亨廷頓病小鼠模型）的腦組織中，RRS1的mRNA 水平顯著上升；同時(shí)臨床樣本檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，與同齡的健康個(gè)體相比，亨廷頓病患者的腦組織中RRS1的表達(dá)水平顯著上調(diào)，提示其與亨廷頓病的發(fā)生相關(guān)[31]。在患有亨廷頓病的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，RRS1 與異粘蛋白（metadherin）共定位于ER，當(dāng)給予小鼠刺激從而激發(fā)ER 應(yīng)激反應(yīng)后，RRS1 首先感知ERS，隨后由異粘蛋白接收RRS1 傳遞的信號(hào)往后傳遞。因此，RRS1參與了ER應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程，在亨廷頓病的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用[32]。

3.2 在腫瘤發(fā)生中的潛在作用

核糖體生物合成異常會(huì)引起核糖體應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而影響P53-HDM2 反饋通路，從而與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[17-18]。大量研究發(fā)現(xiàn)RPL5、RPL11、RPL23和RPS7 等核糖體相關(guān)蛋白的異常表達(dá)可促發(fā)核糖體應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而影響P53-HDM2反饋通路[19-22]。在人類(lèi)腫瘤中，多種核糖體相關(guān)蛋白發(fā)生異常表達(dá)，如結(jié)直腸癌中核糖體蛋白L29（RPL29）的表達(dá)顯著上調(diào)[23]。其他一些核糖體蛋白（如RPS8、RPL12、RPL23A、RPL27和RPL30）均顯示在不同種類(lèi)的腫瘤中顯著高表達(dá)。已有研究報(bào)道，核糖體蛋白S3A（RPS3A）過(guò)表達(dá)可促進(jìn)裸鼠體內(nèi)腫瘤的形成[24]。

在正常的人類(lèi)細(xì)胞中，RRS1 定位于細(xì)胞核；但Gambe 等在HeLa 細(xì)胞系中的發(fā)現(xiàn)RRS1的亞細(xì)胞定位發(fā)生了變化：既定位于細(xì)胞核，也分布在細(xì)胞核的外周。進(jìn)一步通過(guò)RNAi 技術(shù)抑制RRS1 的表達(dá)后，HeLa 細(xì)胞的細(xì)胞周期顯著延遲[8]。因此推測(cè)RRS1很可能是一個(gè)原癌基因，可能與宮頸癌等腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。我們最近對(duì)肝癌的研究表明，RRS1在肝癌組織中的表達(dá)顯著上調(diào)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)RRS1位于一個(gè)顯著擴(kuò)增的基因組區(qū)域。在肝癌細(xì)胞系中過(guò)表達(dá)RRS1 后，能顯著促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)裸鼠的成瘤作用（未發(fā)表數(shù)據(jù)），提示其與肝癌的發(fā)生相關(guān)。最近有研究發(fā)現(xiàn)，RRS1和TP53 之間存在顯著的遺傳相互作用，RRS1 可能調(diào)控P53 活性[25]，這就提示RRS1可能與RPL5、RPL11 等核糖體相關(guān)蛋白類(lèi)似，也通過(guò)P53-MDM2反饋通路影響腫瘤的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，RRS1 在核糖體的生物合成、細(xì)胞周期中染色體在赤道板的聚集和端粒的聚集過(guò)程中扮演著重要的角色。已有報(bào)道RRS1 與亨廷頓病等疾病有關(guān)，但其具體作用機(jī)制仍不清楚。最近的研究提示RRS1可調(diào)控細(xì)胞周期的進(jìn)程，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和核糖體應(yīng)激反應(yīng)等有關(guān)，還有報(bào)道其與P53 通路密切相關(guān)。這些研究均提示，RRS1的異常有可能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，為后續(xù)研究開(kāi)辟了新的方向。

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