石萌萌綜述，周向東審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，重慶400010）

去泛素化酶對(duì)氣道黏液高分泌影響的信號(hào)調(diào)控機(jī)制

石萌萌綜述，周向東審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，重慶400010）

半胱三酸內(nèi)肽酶類；泛素；泛素化；氣管；黏液；信號(hào)傳導(dǎo)；綜述

氣道黏液高分泌是慢性阻塞性肺疾病的重要臨床病理特征，由于黏液過(guò)度分泌加重氣道狹窄，導(dǎo)致患者病情惡化，甚至引起死亡。高度糖基化的高相對(duì)分子質(zhì)量黏蛋白5AC（MUC5AC）是氣道黏液的主要成分。在MUC5AC基因中含有2個(gè)核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）結(jié)合位點(diǎn)，各種炎癥因子能引起IκB激酶β（IKKβ）依賴的P65核轉(zhuǎn)運(yùn)，使NF-κB移入核內(nèi)并活化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子激活，啟動(dòng)子活化，促進(jìn)MUC5AC基因轉(zhuǎn)錄增多、蛋白表達(dá)增強(qiáng)，出現(xiàn)氣道黏液高分泌[1-2]。由于NF-κB信號(hào)通路可被多種機(jī)制進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控，而其中重要的調(diào)節(jié)機(jī)制即為細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的去泛素化酶（DUBs）對(duì)關(guān)鍵信號(hào)分子的泛素化調(diào)控。本文就DUBs對(duì)NF-κB通路的調(diào)控機(jī)制作一簡(jiǎn)要綜述。

1 DUBs概述及作用機(jī)制

1.1 DUBs概述 泛素蛋白酶體途徑介導(dǎo)的蛋白降解是機(jī)體調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白水平與功能的一個(gè)重要機(jī)制，可調(diào)節(jié)及影響各種細(xì)胞活動(dòng)，包括基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、細(xì)胞受體功能、免疫反應(yīng)及腫瘤生長(zhǎng)、炎性反應(yīng)過(guò)程等[3]。該途徑是一個(gè)被嚴(yán)格調(diào)控的可逆性過(guò)程，DUBs的調(diào)節(jié)即為其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其通過(guò)水解蛋白底物上泛素鏈之間的鏈接，進(jìn)而起到去泛素化的作用，逆向調(diào)節(jié)蛋白的降解，進(jìn)一步影響細(xì)胞的病理生理過(guò)程。目前，細(xì)胞內(nèi)主要包括泛素特異性加工酶家族、泛素羧基末端水解酶家族、Ataxin-3、卵巢腫瘤相關(guān)蛋白酶、MPN（+）/ JAMM蛋白酶5種類型的DUBs[4]。

1.2 DUBs的作用機(jī)制 泛素、泛素啟動(dòng)酶系統(tǒng)和蛋白酶體系統(tǒng)共同構(gòu)成泛素蛋白酶體途徑[5]。DUBs即屬于蛋白酶體系統(tǒng)，通過(guò)識(shí)別泛素、蛋白底物等的特異性序列，裂解泛素鏈間的連接，使泛素化蛋白底物上的單泛素分子解離，進(jìn)入新的蛋白調(diào)節(jié)循環(huán)，發(fā)揮去泛素化作用[6]。DUBs還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，目前研究較多的即NF-κB信號(hào)通路，泛素化調(diào)節(jié)是NF-κB信號(hào)通路的主要調(diào)節(jié)機(jī)制，故研究在炎性及免疫反應(yīng)中泛素化酶對(duì)NF-κB信號(hào)通路的調(diào)控具有十分重要的意義。

2 NF-κB與黏液高分泌

2.1 NF-κB信號(hào)通路概述 NF-κB信號(hào)通路是調(diào)節(jié)先天免疫、繼發(fā)免疫和炎性反應(yīng)最重要的通路，具有調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生物學(xué)功能，如細(xì)胞增殖、凋亡、分化及組織的炎性反應(yīng)等[7]。在大多數(shù)細(xì)胞中，P50和P65是NF-κB活性形式的主要成分。NF-κB特異的結(jié)合位點(diǎn)是κB，通常NF-κB的激活受其細(xì)胞質(zhì)抑制蛋白IκB的調(diào)控，IκB與NF-κB結(jié)合，掩蓋其核定位信號(hào)，從而使NF-κB以無(wú)活性狀態(tài)滯留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。IκB也是一類大的抑制分子家族[8]，其在C-端都有一錨蛋白重復(fù)序列；同時(shí)，除B淋巴細(xì)胞瘤蛋白3（Bcl-3）外，其他IκB成員均有與降解有關(guān)的PEST區(qū)。另外，在炎性反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)促炎性細(xì)胞因子激活NF-κB的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)，可形成一較大的由白介素-1（IL-1）誘導(dǎo)而成的IKK復(fù)合物。其由IKKα、β、γ 3個(gè)亞單位組成，三者功能各不同，IKKα、IKKβ為酶解功能單位，二者都存在一個(gè)與降解有關(guān)的kD區(qū)和一個(gè)亮氨酸拉鏈，而IKKγ為調(diào)節(jié)單位，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)該復(fù)合物的活性。

2.2 NF-κB信號(hào)通路的誘導(dǎo)激活 NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路十分復(fù)雜，目前有研究認(rèn)為，各種細(xì)胞外刺激信號(hào)，包括細(xì)胞因子（IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α）、病毒、脂多糖（LPS）、蛋白激酶C活化劑、血小板活化因子和佛波醇酯、白三烯B4、紫外線、活性氧、生長(zhǎng)因子和變應(yīng)原等經(jīng)由不同的方式激活I(lǐng)KK復(fù)合物，IKK復(fù)合物進(jìn)一步將IκB磷酸化[9]。然后在泛素連接酶的作用下，使 IκB因某些分子的泛素化而被蛋白酶體水解，受其抑制的NF-κB發(fā)生核移位，特異的啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄，引起黏液高分泌[10]。當(dāng)NF-κB激活進(jìn)入核內(nèi)后，即與MUC5AC基因啟動(dòng)子上的NF-κB結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)MUC5AC基因轉(zhuǎn)錄。目前研究已證實(shí)，NF-κB在黏液高分泌中有一定的作用[11]。

2.3 抑制NF-κB信號(hào)通路的激活 靜息時(shí)，NF-κB與抑制蛋白IκB以無(wú)活性的三聚體復(fù)合物存在，細(xì)胞因子、LPS、細(xì)菌、病毒、氧化劑、低氧、紫外線等使細(xì)胞活化時(shí)，IκB降解，NF-κB釋放，進(jìn)入核內(nèi)與靶基因上的κB位點(diǎn)結(jié)合，誘導(dǎo)和激活相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄而引起基因的表達(dá)。NF-κB可通過(guò)調(diào)控炎癥相關(guān)因子及炎癥介質(zhì)間的效應(yīng)，在炎性反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[12]。在肺炎癥性損傷中，分泌型白細(xì)胞蛋白酶抑制劑（SLPI）作用的細(xì)胞內(nèi)分子機(jī)制是調(diào)節(jié)NF-κB的活性，通過(guò)保護(hù)IκBβ的表達(dá)抑制其降解，從而抑制NF-κB的活性。SLPI能對(duì)抗LPS介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和分泌產(chǎn)物。轉(zhuǎn)染SLPI的巨噬細(xì)胞能抑制細(xì)菌產(chǎn)物L(fēng)PS的致炎癥活性，此系通過(guò)抑制IκB蛋白的降解而抑制NF-κB的活性，同時(shí)還通過(guò)抑制NO和TNF-α的產(chǎn)生來(lái)實(shí)現(xiàn)。在IgG免疫復(fù)合物沉積觸發(fā)大鼠急性炎性反應(yīng)的研究中[13]，由肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的內(nèi)源性抗炎性細(xì)胞因子IL-10、IL-13通過(guò)減少肺TNF-α的產(chǎn)生并妨礙IκBα的降解提高IκBα水平而削弱NF-κB的活化，SLPI能阻止IκBβ的降解，從而提高IκBβ蛋白水平，進(jìn)而抑制NF-κB的活化，但是其對(duì)IκBβ mRNA表達(dá)的影響并不明顯[14]。

3 DUBs對(duì)氣道黏液高分泌中NF-κB信號(hào)通路的調(diào)控

3.1 DUBs對(duì)NF-κB信號(hào)通路調(diào)控的概述 在NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路中，蛋白的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控是通路激活和信號(hào)傳導(dǎo)所必需的，其中泛素化是一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[15]。蛋白的泛素化調(diào)節(jié)由泛素化酶和DUBs共同作用完成，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)NF-κB信號(hào)通路中的DUBs主要有圓柱瘤蛋白（CYLD）和鋅指蛋白A20，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，高表達(dá)的鋅指蛋白A20或CYLD可以通過(guò)抑制NF-κB活化對(duì)氣道黏液高分泌起到一定的治療作用[16]。CYLD和鋅指蛋白20可調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的炎性反應(yīng)，在Toll樣受體（TLR）介導(dǎo)的炎癥和免疫反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用[17]，一方面，通過(guò)TLR-2、TLR-5和TLR-9受體配體結(jié)合，經(jīng)由c-Jun氨基末端激酶（JNK）和NF-κB傳導(dǎo)通路誘導(dǎo)活化，可使DUBs的表達(dá)顯著增加；另一方面，過(guò)表達(dá)DUBs可通過(guò)負(fù)反饋明顯抑制TLR-2和TLR-4所調(diào)節(jié)的JNK、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶和NF-κB傳導(dǎo)通路炎性反應(yīng)，最終起到負(fù)反饋調(diào)節(jié)的作用[18]。

3.2 CYLD對(duì)NF-κB信號(hào)通路的調(diào)節(jié) CYLD是一種可特異性去除連接泛素鏈的DUBs，屬于USP亞家族成員之一。當(dāng)細(xì)胞受到胞外信號(hào)刺激時(shí)，其表面受體的空間構(gòu)象改變[19-20]，導(dǎo)致自身降解或者開啟NF-κB的下游信號(hào)通路。NF-κB信號(hào)通路與免疫和炎性反應(yīng)直接相關(guān)，DUBs CYLD負(fù)責(zé)調(diào)控NF-κB的活性，阻止下游信號(hào)的傳導(dǎo)，在各種免疫反應(yīng)及炎性反應(yīng)中有重要的功能[21]。由于Bcl-3可與核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子 P50和P52作用激活NF-κB信號(hào)通路，在各種外界刺激下，CYLD定位于核膜，與Bcl-3相互作用抑制其泛素化與入核，從而抑制NF-κB信號(hào)通路的激活。CYLD能與多個(gè)信號(hào)分子相互作用進(jìn)而終止NF-κB信號(hào)通路激活。

3.3 鋅指蛋白A20對(duì)NF-κB信號(hào)通路的調(diào)控 鋅指蛋白A20是典型的修改泛素連接類型的泛素編輯酶，其N端的卵巢腫瘤結(jié)構(gòu)域具有DUBs的活性，可以切割靶蛋白上的多聚泛素化鏈，而其C端的7個(gè)重復(fù)鋅指結(jié)構(gòu)則可結(jié)合多聚泛素化鏈至靶蛋白，起到泛素連接酶的功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泛素-蛋白降解過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，鋅指蛋白A20基因缺陷小鼠可因?qū)δc道共生菌群異常夸大的反應(yīng)而使TLR信號(hào)通路持續(xù)活化，NF-κB信號(hào)通路失控[22-23]。若特異性敲除多種免疫細(xì)胞中的鋅指蛋白A20基因，小鼠雖然有自身免疫現(xiàn)象的出現(xiàn)，但炎癥表現(xiàn)較鋅指蛋白A20基因完全缺陷的小鼠輕。如在巨噬細(xì)胞中特異性地敲除鋅指蛋白A20基因會(huì)引起NF-κB信號(hào)通路活化增強(qiáng)，并出現(xiàn)促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[24]。另外，IKKβ也可以直接磷酸化 鋅指蛋白A20，促進(jìn)其NF-κB抑制功能[25]，但機(jī)制尚不清楚。由此可見，CYLD主要是抑制本底的NF-κB活化，鋅指蛋白A20則主要是抑制活化誘導(dǎo)產(chǎn)生的NF-κB。

綜上所述，DUBs是NF-κB信號(hào)通路的關(guān)鍵負(fù)性調(diào)節(jié)因子，在氣道黏液高分泌過(guò)程中至關(guān)重要。DUBs是迄今為止泛素系統(tǒng)中成員最多的調(diào)節(jié)酶家族，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，NF-κB信號(hào)通路中的CYLD和鋅指蛋白A20可通過(guò)抑制NF-κB活化對(duì)氣道黏液高分泌起到一定的治療作用。近年研究雖有所進(jìn)展，但有關(guān)不同DUBs在下調(diào)NF-κB信號(hào)通路時(shí)各自的作用仍知之甚少。在NF-κB信號(hào)通路中是否還有別的DUBs，其特異性由什么決定，而非經(jīng)典的多聚泛素化鏈在NF-κB信號(hào)通路中有何作用。因此，充分理解氣道黏液高分泌中NF-信號(hào)通路的去泛素化過(guò)程及泛素化酶的作用機(jī)制，有助于加深對(duì)氣道炎癥疾病的認(rèn)識(shí)，為氣道炎癥性疾病的治療提供新的思路。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.15.012

A

1009-5519（2015）15-2282-03

2015-04-02）

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81370111）。

石萌萌（1990-），女，山東淄博人，碩士研究生，主要從事氣道黏液高分泌方面研究；E-mail：cherry0423@126.com。

周向東（E-mail：zxd999@263.net）。