原晉陽 賈彬 閆慧明

磷 脂 酶 Cε1（phospholipase C epsilon-1，PLCE1） 是新近發(fā)現(xiàn)的磷脂酶C（PLC）家族的一種同工酶，最初由Shibatohge等[1]在秀麗隱桿蟲中發(fā)現(xiàn)，PLC家族對許多G蛋白偶聯(lián)受體有著促進作用，在細胞信號轉(zhuǎn)導過程中具有重要作用，PLCE1具有獨特的CDC25結構域和RA結構域，可以被多種小G蛋白調(diào)控，包括Ras、Rho和Rap。近期研究發(fā)現(xiàn)PLCE1及其基因多態(tài)性表達或分布異常參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，以及其他系統(tǒng)疾病如腎臟疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心臟疾病等[2]?，F(xiàn)就PLCE1的結構與功能研究現(xiàn)況作一綜述。

1 PLCE1的分子結構

目前已發(fā)現(xiàn)在哺乳動物中存在l4種PLC同工酶，共分為6類：PLCβ、PLCγ、PLCδ和近年來發(fā)現(xiàn)的PLCε、PLCζ、PLCη。PLCE1在PLC家族中結構最復雜，最近發(fā)現(xiàn)其定位的染色體是食管鱗癌的易感位點。有研究發(fā)現(xiàn)，人類PLCE1的2個亞型PLCE1a和PLCE1b無顯著功能差異，但兩者在某些腫瘤中分布有明顯差異。PLCE1不僅包含XY、PH、C2和EF4個PLC家族共有的保守結構域，還特異性地包含GTP交換因子區(qū)域——CDC25結構域，2個C端Ras綁定區(qū)域——RA1和RA2結構域，見圖1。這些結構域是PLCE1 Ras GEF活性的基礎，參與一系列信號轉(zhuǎn)導通路，從而調(diào)節(jié)細胞的凋亡和生長，促進細胞增殖、分化甚至惡變[2]。

圖1 PLCE1結構示意圖

1.1 特殊結構域

1.1.1 CDC25結構域 CDC25結構域是PLCE1特有的區(qū)域，位于PLCE1氨基末端。含有CDC25結構域的肽片段可以促進GDP從Rapl的釋放效應，且CDC25結構域具有鳥嘌呤核苷酸交換活性（GEF），這一活性不僅能夠改變Ras家族的分子結構而激活Ras/MAPK信號通路，還能夠使Rap1A磷酸化從無活性的Rap1A-GDP轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘腞ap1A-GTP，激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）途徑。另外PLCE1還具有PLC活性，可引起Ca2+的流動和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）活化[3]。但PLCE1究竟對哪種Ras家族分子起作用尚存在爭論。

1.1.2 RA結構域 PLCE1的兩個RA結構域（RA1和RA2）位于羧基末端，C2結構域的下游，在功能上與RAS家族蛋白分子結合，參與激活PLCE1。RA2結構域能與H-Ras和Rap亞群結合[4]。RA2可與活化的Rap2B結合而激活PLCE1，進而水解磷脂酰肌醇4，5-二磷酸生成2種第二信使：三磷酸肌醇和二酯酰甘油，促進細胞內(nèi)Ca2+釋放，最后激活PKC，從而激活Ras/MAPK途路，促進細胞增殖和分化[5]。如果RA結構域或者Ras分子發(fā)生突變，則這種作用消失。盡管RA結構域與H-Ras和RaplA都能結合，但結合后產(chǎn)生的結果卻不相同。RA結構域與H-Ras結合后，引起PLCE1由細胞漿向細胞膜移位；而與RaplA結合后引起PLCE1向核周移位[1]。

1.2 保守結構域 PLCE的保守結構域包括XY結構域、PH結構域、EF結構域和C2結構域[2]。XY結構域包含60~70個氨基酸殘基，作為PLCE1的催化活性中心，能夠激活PLCE1；PH結構域包含100~120個氨基酸殘基，在PLCE1酶促反應過程中銜接膜上磷酯類分子如PIP2、PIP3、IP3等，促進PLCE1蛋白分子由細胞漿到細胞膜的移位；EF結構域的功能依賴于其獨特的螺旋-環(huán)-螺旋空間結構，E螺旋和F螺旋相互垂直形成的凹陷正好是PLCE1的Ca2+結合區(qū)域；C2結構域包含120個氨基酸殘基，在不同的PLC分子中的發(fā)揮不同的作用，在PLCE1中，C2結構域僅調(diào)節(jié)G蛋白所引起的激活效應。

2 PLCE1在組織中的分布及活性

PLCE1定位于細胞胞膜上，通過與相關受體或蛋白相互作用參與細胞的多種生物學功能的調(diào)控。PLCE1不同程度的分布在全身多個組織器官中，如心、腎、腎上腺、腦、肝、肺、脾、骨骼肌、前列腺、甲狀腺、中性粒細胞和血小板等，PLCE1由于其表達或分布異常，可能參與各種疾病發(fā)生發(fā)展過程，如腫瘤、腎臟疾病、心臟疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等[2]。

在缺乏脂類的環(huán)境中，PLCE1幾乎沒有活性，因而PLCE1被認為是一種膜相關的酶，細胞膜脂質(zhì)對其功能起重要作用。多種分子（如Ras、RAP1、G蛋白）可以引起PLCE1的激活，由于PLCE1結構域的不同，其機制也各不相同。PLCE1被激活后可以介導R-Ras的促細胞偽足形成作用，從而促進細胞的延伸；在膠質(zhì)細胞中PLCE1起傳導細胞分裂信號的作用；最新研究顯示PLCE1能夠抑制整合素的親和力及活性；PLCE1還能調(diào)節(jié)秀麗隱桿線蟲排卵[6]。PLCE1被激活后可以影響細胞骨架改變，調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、分化，細胞遷移，細胞凋亡，腫瘤形成及發(fā)展等生物學反應。

3 PLCE1基因與腫瘤

3.1 PLCE1單核苷酸多態(tài)性rs2274223與食管鱗癌 單核苷酸多態(tài)性（SNP）作為一種新的遺傳標志，是最豐富的一種DNA序列變化和基因組變異形式。研究SNP對于揭示腫瘤的發(fā)生機制有重要作用。PLCE1基因多態(tài)性rs2274223位點是目前研究最多的多態(tài)位點之一，是食管鱗狀細胞癌（ESCC）的一個獨立危險因素[7]。rs2274223 A/G SNP位于PLCE1的C2結構域，該位點處在PLCE1基因與NOC3L基因的重組熱點上，而NOC3L參與DNA復制過程中紡錘體的分離。另外堿基A→G的轉(zhuǎn)換引起所編碼的氨基酸改變，可以影響蛋白之間的相互作用，最終引起功能改變。Wang等[8]首次報道了rs2274223位點是ESCC的易感位點，PLCE1基因rs2274223 A/G SNP G等位基因顯著增加了我國漢族人群及哈薩克族人群ESCC的發(fā)病風險。Wang等[8]還注意到rs2274223 G等位基因通過上調(diào)PLCE1mRNA和蛋白的表達水平，增加PLCE1酶活性，促進食管黏膜上皮的炎性反應，而長期慢性炎性刺激能夠促進ESCC的發(fā)生和發(fā)展。但是也有研究顯示，rs2274223位點與ESCC的易感性無關[9]。PLCE1基因SNPs在不同地區(qū)人群中表現(xiàn)出不同的作用，可能是因為研究人群遺傳背景和樣本量的差異以及兩者相互作用的結果。

Cui等[9]首次研究了人乳頭瘤病毒（HPV）與PLCE1 rs2274223基因多態(tài)性的關系，以及它們在哈薩克族人群ESCC中的作用。HPV是一類主要寄生于鱗狀上皮層的小分子DNA腫瘤病毒，目前已分離鑒定了100多個基因型[10]。近幾年來，不少學者發(fā)現(xiàn)HPV感染在食管上皮癌變中可能有一定作用。Cui等[9]研究利用HPV DNA基因芯片技術對數(shù)百例哈薩克族人群ESCC樣本和健康對照進行的對比分析，同時也檢測了ESCC樣本中PLCE1基因多態(tài)性rs2274223的分布情況。結果顯示，ESCC樣本表現(xiàn)為HPV高患病率（31.7%），在有HPV感染的ESCC樣本中，PLCE1基因變異型rs2274223（AG）明顯增加。這一結果說明在哈薩克族ESCC人群中rs2274223與HPV相互作用，進而增加HPV感染敏感性。分析rs2274223與HPV互相輔助致癌機制可能為：PLCE1能夠通過炎癥反應參與化學致癌物誘發(fā)的皮膚腫瘤，而炎癥性食管疾病可以增加腫瘤形成的風險[11]，所以HPV持續(xù)誘導的炎癥反應明顯影響機體對感染的免疫反應。PLCE1 rs2274223雜合子可以通過減低機體的免疫應答能力，導致機體機能障礙并促進HPV相關腫瘤的形成。然而這一作用機制還需要進一步的研究來證實。

3.2 PLCE1與肺癌 PLCE1為食管癌的易感基因，而食管癌癌的病理類型90%為鱗狀上皮細胞癌。葛曉晴等[12]采用免疫組化SP法檢測48例肺鱗狀細胞癌組織和48例正常肺組織中PLCE1的表達，結果顯示肺鱗狀細胞癌組織中PLCE1的陽性表達率高于正常肺組織（P<0.001）。同時還發(fā)現(xiàn)PLCE1的表達與肺鱗狀細胞癌淋巴結轉(zhuǎn)移和腫瘤分期有關（P<0.05），而與性別、年齡、腫瘤分化程度無關（P>0.05）。這說明PLCE1可能與肺鱗狀細胞癌的發(fā)生、發(fā)展相關，PLCE1蛋白檢測可能有助于肺鱗狀細胞癌的預后判斷。

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子p53作為一種抑癌基因，可誘導細胞生長阻滯、細胞凋亡、細胞分化以及DNA修復。Luo[13]采用QTPCR和Western-blot研究了36例非小細胞肺癌（NSCLL）中PLCE1和P53的表達，并用流式細胞檢測技術評估了NSCLL細胞的凋亡情況，結果在NSCLL細胞中檢測到高水平的PLCE1和低水平的P53表達，這兩種基因表達呈負相關（P<0.01）。抗-PLCE1抗體的加入促進NSCLL細胞中P53的表達，同時也加速了細胞的凋亡。這一結果說明PLCE1在NSCLL中高表達并能夠抑制P53基因的表達，表明PLCE1有望成為NSCLL的治療靶點。

3.3 PLCE1與結腸直腸癌 結直腸癌是我國常見的惡性腫瘤之一，具有較高的死亡率，并且其發(fā)病率呈顯著上升趨勢[14]。抑癌基因的LOH為CRC形成的一個關鍵步驟，Wang等[15]首次發(fā)現(xiàn)在結直腸癌（CRC）患者染色體的短串聯(lián)重復序列D10S185（10q23.31~24.33）位點存在雜合缺失（LOH）的高頻缺失區(qū)域，提示該區(qū)域存在有CRC的抑癌基因。隨后，Wang等[15]采用以基因芯片為基礎的高通量篩選發(fā)現(xiàn)此區(qū)域缺失頻率達到35.53%，而且發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)PLCE1基因顯著下調(diào)；同時RT-PCR和DNA微陣列數(shù)據(jù)顯示，PLCE1在CRC組織中的表達低于正常組織。另外有學者也發(fā)現(xiàn)PLCE1過表達能夠抑制結腸癌細胞系SW620的表達，對結腸癌細胞進行質(zhì)粒轉(zhuǎn)染后，PLCE1高表達的腫瘤細胞增殖能力減慢、侵襲遷移能力降低、裸鼠成瘤能力下降，細胞的惡性程度降低，并且阻滯腫瘤細胞周期阻滯G1期向S期過渡，誘導腫瘤細胞凋亡[16]。Duan等[17]的研究結果顯示PLCE1-rs2077218、rs11187877與結直腸癌密切相關，PLCE1-NOC3L單體型“GCCATTCTGTC”是CRC的風險因子（P=0.049）。PLCE1基因多態(tài)性rs3765524、rs2274223位點在中國CRC人群中可能起到一個抑癌作用。

4 PLCE1與其他疾病

研究顯示，PLCE1可以調(diào)節(jié)β腎上腺素受體依賴的心肌收縮力，抑制心肌肥大的發(fā)生。有實驗發(fā)現(xiàn)，在PLCE1功能缺失小鼠中，出現(xiàn)大動脈和肺動脈瓣的先天性畸形，導致狹窄、反流和心肌肥大[18]；PLCE1與家族性腎病綜合征關系密切，近期研究發(fā)現(xiàn)PLCE1基因與兒童激素耐藥性腎病綜合征也有關聯(lián)，推測PLCE1在腎血管球的發(fā)生中起著重要作用[19]。斑馬魚在敲除PLCE1基因后有腎病綜合征樣的表現(xiàn)，PLCE1缺失引起的腎病綜合征對糖皮質(zhì)激素有一定敏感性。研究發(fā)現(xiàn)沉默PLCE1基因能夠抑制腎細胞癌血管生成[20]。另外有研究顯示PLCEl酶活性下降所引起的PLCE1基因錯義突變能夠?qū)е履I小球血管慢性損傷，最終形成FSGS蛋白尿。而由于缺乏PLCEl功能所引起的PLCE1無義突變能夠使腎小球發(fā)育停止形成先天性腎病綜合征[21]；在小鼠的發(fā)育過程中，PLCE1首先出現(xiàn)于神經(jīng)系統(tǒng)，其表達下降或者缺失可能引起神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育障礙，這也可能是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生過程中的特定事件。研究發(fā)現(xiàn)變異性鼻炎鼻黏膜CD4+T細胞PLCE1表達增高，并且PLCE1能夠抑制CD4+T細胞凋亡，PLCE1介導的信號通路（包括PKC-NF-κB及Ras-MAPK）在變異性鼻炎鼻黏膜CD4+T細胞分化為Th2細胞的過程起到了至關重要的作用[22]。

5 問題與展望

PLCE1作為PLC家族的新成員，其分子結構和作用機制都比較復雜，盡管人類對它的研究取得了明顯的進展，并揭示了它在很多方面的重要性，但是對PLCE1的認識還遠不夠，尚有諸多問題有待深入研究，例如：PLCE1究竟對哪種Ras家族分子起作用？PLCE1基因多態(tài)性rs2274223和HPV共同作用在食管鱗癌的具體機制是什么？隨著對PLCE1的科學研究更加深入透徹，對其具體功能的研究分析和應用開發(fā)還將會進入醫(yī)藥學領域，從而對人類相關疾病的病理機制、治療理論提供幫助。相信在不久的將來，PLCE1在多個方面的調(diào)節(jié)功能和作用機制會越來越清晰。

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