曾媛媛 魏麗
[摘要] 酪氨酸3-加單氧酶/色氨酸5-加單氧酶激活蛋白(14-3-3蛋白)家族是高度保守的可溶性酸性蛋白質(zhì)。14-3-3蛋白調(diào)節(jié)著許多重要細(xì)胞生命活動(dòng),如新陳代謝、細(xì)胞周期、細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞的存活和凋亡以及基因轉(zhuǎn)錄,該蛋白家族異常與疾病的發(fā)生密切相關(guān)。其中14-3-3β蛋白是重要的亞型之一,引起了相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。14-3-3β蛋白已成為一些疾病的臨床診斷指標(biāo),其作為疾病治療的靶點(diǎn)也在研究之中。本文主要簡(jiǎn)述了14-3-3β蛋白在糖脂代謝中發(fā)揮的作用及該蛋白與臨床疾病的關(guān)系。
[關(guān)鍵詞] 14-3-3β蛋白;糖代謝;脂代謝;臨床疾病
[中圖分類號(hào)] Q493.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210(2016)03(c)-0059-04
[Abstract] Tyrosine-3-monooxy genase/tryptophane-5-monooxy-genase activator protein (14-3-3 proteins) comprise a family of highly conserved acidic protein. 14-3-3 proteins have been shown to contribute to the regulation of such crucial cellular processes as metabolism, signal transduction, cell cycle control, cell growth and differentiation, apotosis, protein trafficking, transcription, stress responses and malignant transformation. It links 14-3-3 to disorders. Among them the 14-3-3 beta protein is one of the important subtypes, and the relevant scholars paid great attention to it. The 14-3-3β test has been used for the diagnosis of priondiseases. 14-3-3 beta protein could be exploited for therapeutic purposes. This paper briefly describes the role of the 14-3-3 beta protein in the glucolipid metabolism and the relationship between the protein and clinical disease.
[Key words] 14-3-3β protein; Glycogen metabolism; Lipid metabolism; Clinical disease
影響糖脂代謝的蛋白數(shù)以千計(jì),如谷丙轉(zhuǎn)氨酶、腺苷酸活化蛋白激酶。其中,酪氨酸3-加單氧酶/色氨酸5-加單氧酶激活蛋白(14-3-3β)的研究發(fā)現(xiàn)與糖脂代謝有關(guān),影響糖酵解、糖異生、脂肪的合成等[1-2]。并且14-3-3β蛋白參與到臨床的多種疾病,與神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等多種系統(tǒng)的疾病都有關(guān)聯(lián)。本文就14-3-3β蛋白關(guān)于上述方面的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1 14-3-3蛋白的概況
1967年Moore和Perez進(jìn)行牛腦神經(jīng)元蛋白電泳時(shí)發(fā)現(xiàn)了一組可溶性同源/異源二聚體蛋白[3],根據(jù)纖維素膜柱層析(DEAE)的片段數(shù)目和淀粉凝膠電泳的遷移位置將這一蛋白家族命名為14-3-3。該蛋白是在真核細(xì)胞中普遍存在的、高度保守的酸性蛋白家族,分子量在28~33 kD之間。14-3-3蛋白家族在氨基酸序列上是高度保守的,如非洲爪蟾與人類14-3-3蛋白在氨基酸序列上就有84%的同源性[4]。14-3-3 蛋白具有廣泛的組織特異性,在腦、肺、肝臟、心臟等幾乎所有的組織中均有分布。在淋巴組織,尤其是胸腺和脾臟中表達(dá)最高[5]。哺乳動(dòng)物有7種亞型(β、γ、ε、ζ、η、σ、τ),其中一種亞型即14-3-3β,又稱蛋白激酶 C 抑制蛋白1(protein kinase C inhibitor protein 1),是14-3-3 蛋白家族的主要成員,含量最高。
2 14-3-3 β蛋白與糖代謝
2.1 14-3-3β蛋白與糖酵解
Haruhiko等[6]研究指出,在小鼠的肝細(xì)胞中,碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrates response element binding protein,CHREBP)的 N-末端區(qū)域(125-135殘基)通過與14-3-3蛋白相互作用調(diào)節(jié)其亞細(xì)胞定位,14-3-3蛋白通過與此區(qū)域的α螺旋結(jié)合,保留CHREBP在胞漿中,并且14-3-3蛋白與CHREBP的結(jié)合與輸入蛋白α具有競(jìng)爭(zhēng)作用,所以,14-3-3蛋白是通過影響CHREBP進(jìn)入胞核來控制其作用的發(fā)揮。其中,14-3-3β蛋白是與CHREBP結(jié)合的最主要的內(nèi)源性14-3-3蛋白亞型[7]。
2.2 14-3-3β蛋白與糖異生
胰高血糖素受體(glucagon receptor,GCGR)是一個(gè)具有7個(gè)跨膜序列的 G 蛋白偶聯(lián)受體。GCGR主要的生物學(xué)作用是與其內(nèi)源性配體胰高血糖素結(jié)合后通過PKA-cAMP途徑和 Gq-PLC/Ca兩種途徑發(fā)揮作用[8-9],在肝臟中主要是通過PKA-cAMP途徑。研究發(fā)現(xiàn)[10],低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor,LDLR),14-3-3β蛋白和TMED三個(gè)輔助蛋白與GCGR相互作用,在胰高血糖素的刺激下,三個(gè)輔助蛋白通過調(diào)節(jié)cAMP來調(diào)節(jié)糖異生。LDLR和TMED2通過增加cAMP的累積,增加了胰高血糖素刺激葡萄糖的生成,而14-3-3β蛋白抑制了血糖的生成。并且,LDLR和TMED2刺激了糖異生關(guān)鍵酶葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)及磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCK)基因的表達(dá),14-3-3β蛋白抑制其表達(dá)。14-3-3β蛋白通過以上兩種方式調(diào)節(jié)糖異生。這些新的研究提供了一個(gè)通過拮抗胰高血糖素來降血糖治療糖尿病患者的新研究視野。
3 14-3-3β蛋白與脂肪的合成代謝
14-3-3β蛋白和14-3-3γ蛋白是PPARγ的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)分子,通過競(jìng)爭(zhēng)性地與PPARγ的Ser273位點(diǎn)磷酸化來調(diào)節(jié)糖脂代謝。在Park等[11]的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中提出,14-3-3β蛋白和14-3-3γ蛋白通過調(diào)節(jié)PPAR的靶基因固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBP-1c)和脂肪酸易位酶(FAT)/CD36來影響肝臟的脂肪合成。14-3-3β蛋白增加了PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性和靶基因表達(dá)水平,從而增加脂肪合成及運(yùn)輸。相反,14-3-3γ蛋白降低了PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性和靶基因表達(dá)水平,在有高濃度的游離脂肪酸時(shí)抑制脂肪形成。
Yang等[12]的研究指出,在脂肪細(xì)胞中,seipin蛋白在胞質(zhì)中通過其N和C末端與14-3-3β蛋白結(jié)合,在脂肪生成時(shí),14-3-3β蛋白的表達(dá)上調(diào),不需要影響關(guān)鍵的脂肪合成轉(zhuǎn)錄因子(PPARγ、C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPσ和Srebp1c),14-3-3β蛋白的缺失就能引起脂肪生成的減少。在脂肪細(xì)胞的發(fā)育過程中,絲切蛋白-1(cofilin-1)調(diào)節(jié)了大量的肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的形成。在胰島素刺激下,14-3-3β蛋白與cofilin-1存在相互作用,在脂肪生成時(shí)調(diào)節(jié)了cofilin-1的定位。所以,在seipin蛋白招募cofilin-1改造肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)脂肪生成的過程中,14-3-3β蛋白的作用是不能低估的。
總之,14-3-3β蛋白在脂代謝的調(diào)節(jié)中起著重要的作用。因此,可以通過研發(fā)作用于14-3-3β蛋白的藥物來治療脂代謝紊亂性疾病,這些新的研究結(jié)果為脂代謝紊亂疾病的治療提供了新思路。
4 14-3-3β蛋白與臨床疾病
4.1 14-3-3β蛋白與神經(jīng)系統(tǒng)疾病
研究發(fā)現(xiàn)[13],在不進(jìn)行抗精神病治療的情況下,與空白對(duì)照組相比,精神分裂癥(schizophrenia,SZ)患者14-3-3β蛋白和14-3-3ζ蛋白的免疫反應(yīng)性有所增加,但是在進(jìn)行抗精神病干預(yù)后,14-3-3β蛋白免疫反應(yīng)性有明顯變化。研究表明了抗精神病的治療能下調(diào)14-3-3β蛋白的表達(dá)水平。進(jìn)一步的分析表明,14-3-3β蛋白和14-3-3ζ蛋白對(duì)于SZ具有特異性,但是與自殺行為無關(guān)。
又有報(bào)道提出[14],在對(duì)近親交配的兩種鼠系抗抑郁反應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn),在進(jìn)行選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitor,SSRI)治療時(shí),14-3-3β蛋白的表達(dá)上調(diào)。
最近的研究表明[15],14-3-3β蛋白與朊病毒蛋白質(zhì)的中央疏水區(qū)氨基酸的106~126位點(diǎn)和138位點(diǎn)氨基端氨基酸存在相互作用。這種相互作用表明14-3-3β蛋白參與了朊病毒所致疾病的發(fā)生與克雅氏病相關(guān)。
阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease,AD)是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病,是老年人群中最常見引起老年癡呆的原因[16-17]。最新研究表明[18],14-3-3β蛋白與其他的一些蛋白共同作用改變AD患者脈絡(luò)叢細(xì)胞中線粒體的功能并參與細(xì)胞凋亡的調(diào)控,從而發(fā)揮重要的生理學(xué)功能。
ADAM家族是一類具有去整合域和金屬蛋白酶域的跨膜蛋白,廣泛參與各種重要的生理過程, 如精卵結(jié)合、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、成肌細(xì)胞融合以及炎性反應(yīng)等。ADAM22在腦部高度表達(dá), 基因剔除小鼠則出現(xiàn)嚴(yán)重的共濟(jì)失調(diào)。研究表明[19],用酵母雙雜合系統(tǒng)篩選到14-3-3β與ADAM22相互作用并具有專一性。ADAM22胞內(nèi)部分系列缺失實(shí)驗(yàn)表明,C端第864~892氨基酸殘基是14-3-3β的結(jié)合基序,在神經(jīng)功能和發(fā)育中起重要作用。
4.2 14-3-3β蛋白與生殖系統(tǒng)疾病
研究發(fā)現(xiàn)[20],14-3-3β蛋白在人類、鼠類睪丸組織中的不同細(xì)胞都有表達(dá),包括支持細(xì)胞、睪丸間質(zhì)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等。在睪丸組織中,14-3-3β蛋白與波形蛋白相互作用,通過阻止磷酸化波形蛋白的脫磷酸化來穩(wěn)定已延長(zhǎng)的波形蛋白細(xì)絲。因此,14-3-3β蛋白在正常精子的形成中是很有必要的。14-3-3β蛋白的功能障礙會(huì)引起男性不育。
此研究[20]又提出,在生殖細(xì)胞瘤的腫瘤細(xì)胞中能檢測(cè)到14-3-3β蛋白強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)性,在胞核和胞漿中都存在,胞核中含量更高。此現(xiàn)象在支持細(xì)胞中也可觀察到。在精原細(xì)胞瘤中,14-3-3β蛋白主要存在于惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞的胞核中。
與正常的睪丸組織比較,14-3-3β蛋白在惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞中的表達(dá)明顯提高。呂德官等[21]的研究發(fā)現(xiàn), 14-3-3β蛋白參與了癌癥的發(fā)生、增殖、轉(zhuǎn)移以及耐藥的調(diào)節(jié)。并且也有證據(jù)表明,在星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤、肺癌、卡波肉瘤中,14-3-3β蛋白的表達(dá)都會(huì)上調(diào)[22-24]。有研究提出[25],14-3-3β mRNA在CINⅡ、CINⅢ和宮頸癌中表達(dá)明顯上調(diào),而在慢性宮頸炎、CINⅠ的表達(dá)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。14-3-3β在宮頸癌中高表達(dá),從慢性宮頸炎→CIN→宮頸癌的過程中,14-3-3β發(fā)揮了一定的作用,且其表達(dá)水平越高,宮頸病變程度也越高,越預(yù)后不良。故14-3-3β表達(dá)水平變化對(duì)宮頸癌的防治和高?;颊叩脑缙谠\治具有非常重要的意義,有利于臨床指導(dǎo)宮頸癌的早期診斷和治療。又有研究報(bào)道[26],小鼠卵母細(xì)胞生發(fā)泡(GV)期卵母細(xì)胞中在mRNA水平上只有14-3-3β和14-3-3ε亞型存在,但14-3-3εmRNA水平顯著高于14-3-3β。Tseng等[27]利用凝膠電泳和MALDI-TOF-TOF 實(shí)驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)胃癌SC-M1細(xì)胞中14-3-3β蛋白大量表達(dá),與對(duì)照組相比,14-3-3β蛋白在胃癌組織和血清中的表達(dá)水平顯著上升,與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移數(shù)目、腫瘤大小和患者存活率關(guān)系緊密。Liu等[28]證實(shí)14-3-3β蛋白大量表達(dá)會(huì)明顯促進(jìn)肝腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。其研究顯示,14-3-3β蛋白和integrinβ1 共同大量表達(dá)會(huì)加強(qiáng)瘤細(xì)胞的遷移能力,增大細(xì)胞黏附性,加速瘤細(xì)胞的發(fā)展,縮短惡性肝腫瘤患者的存活期。這些都說明了14-3-3β蛋白潛在的致癌性,與腫瘤的誘導(dǎo)及惡化緊密相關(guān),應(yīng)該引起高度重視,深入研究14-3-3β蛋白與腫瘤的關(guān)系將為腫瘤診療提供新的思路。
4.3 14-3-3β蛋白與內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病
Zhang等[29]的研究發(fā)現(xiàn)通過曼-惠特尼U檢驗(yàn)去分別檢測(cè)在低、高骨密度組的不同蛋白表達(dá)水平,在絕經(jīng)后婦女的低骨密度組發(fā)現(xiàn)了14-3-3β蛋白的表達(dá)下調(diào)。
5 總結(jié)與展望
14-3-3β蛋白通過蛋白質(zhì)組學(xué)途徑被確認(rèn)與許多蛋白質(zhì)相關(guān)聯(lián),在分子靶向治療上可作為一個(gè)有用的標(biāo)志物[30]。這些在T2DM中新確認(rèn)的蛋白質(zhì)能夠?yàn)楦渭?xì)胞脂肪變性的病理生理學(xué)研究及胰島素抵抗提供新的視野。
綜上所述,近幾年來,眾多研究者對(duì)14-3-3β蛋白的數(shù)千種體內(nèi)外試驗(yàn)都能夠證實(shí)其與糖脂代謝及多種疾病存在著一定的聯(lián)系。隨著新技術(shù)、新方法的出現(xiàn),目前14-3-3β蛋白在臨床疾病的發(fā)生、發(fā)展等方面的研究已經(jīng)取得了巨大進(jìn)展,但它們之間的具體機(jī)制尚需進(jìn)一步明確。相信通過對(duì)14-3-3β 蛋白的研究可以更好地了解細(xì)胞的各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及它們之間的相互作用,從而更好地闡明細(xì)胞的各種生命活動(dòng),為疾病治療提供更多的理論基礎(chǔ)。這方面的工作將會(huì)是目前和今后相當(dāng)一段時(shí)期的熱點(diǎn),深入認(rèn)識(shí)14-3-3β蛋白有望為疾病的早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療開辟新的途徑。
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(收稿日期:2015-12-24 本文編輯:趙魯楓)
中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)2016年9期