劉理想，高 一，呂 陽，薛佳佳，吳 健,3，肖 成，張國梁,3*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130000；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院，吉林公主嶺 136100；3.吉林坤成牧業(yè)科技發(fā)展有限公司，吉林公主嶺 136100）

Bcl-2L13（Bcl-2-like Protein 13）基因定位于線粒體，是一種線粒體外膜蛋白[1]，于2001 年被Kataoka 等[2]發(fā)現(xiàn)，在人的心臟、胰腺和胎盤組織中的mRNA 表達水平較高。Bcl-2L13存在剪接變體[3]，其基因功能在細胞促凋亡和抑制凋亡之間轉(zhuǎn)變，對不同類型細胞的凋亡有正或負調(diào)節(jié)作用。Bcl-2L13 作為一種線粒體有絲分裂受體[4]，在線粒體功能中具有調(diào)控作用，同時對脂肪細胞的分化也有顯著影響[5]。本文對Bcl-2L13的定位、結(jié)構(gòu)特征、生理功能及其對線粒體和脂肪細胞的影響進行綜述，以期對Bcl-2L13的進一步探究提供參考。

1 B 細胞淋巴瘤-2 基因家族概述

B 細胞淋巴瘤-2（Bcl-2）基因是Tsujimoto 等[6]在B 細胞濾泡性淋巴瘤的t（14:18）染色體易位斷裂點發(fā)現(xiàn)的，其轉(zhuǎn)錄受14 號染色體上的免疫球蛋白重鏈基因啟動子和增強子的驅(qū)動[7-8]。不同于先前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)癌基因促進細胞增殖，Bcl-2過度表達抑制細胞死亡[9]。

Bcl-2 家族蛋白已被證明可以調(diào)節(jié)線粒體外膜通透性，從而允許包括細胞色素c 在內(nèi)的促凋亡蛋白從膜間隙釋放到細胞質(zhì)[10-12]。釋放的細胞色素c 誘導(dǎo)凋亡小體的形成，從而誘導(dǎo)細胞凋亡[13]。Bcl-2基因在細胞凋亡中起著中心調(diào)節(jié)作用，而細胞凋亡現(xiàn)已被廣泛認為是一種顯著的腫瘤抑制機制。

在哺乳動物中，至少有12 種核心Bcl-2 家族蛋白，這些蛋白表現(xiàn)出一系列的生物活性，從抑制細胞凋亡到促進細胞凋亡[14]。Bcl-2 蛋白家族的成員是細胞凋亡的調(diào)節(jié)因子，可分為3 類[15]，第一類抑制細胞凋亡包括Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、MCL1、Bcl-B（也稱為 Bcl-2L10）和A1（也稱為Bcl-2A1）；第二類促進細胞凋亡包括BAX、BAK 和 BOK（也稱為MTD）；第三類包括BAD、BIK（也被稱為BLK 或 NBK）、BID、HRK（也稱為DP5）、BIM（也稱為BOD）、BMF、NOXA 和PUMA（也稱為BBC3），因第三類都具有保守的BH3基序結(jié)構(gòu)域，統(tǒng)稱為BH3 蛋白，可以結(jié)合和調(diào)節(jié)抗凋亡的Bcl-2 家族蛋白以促進凋亡。

Kataoka 等[2]研究鑒定了一個新的廣泛表達的Bcl-2同源物，并將其命名為Bcl-rambo（Bcl-2-like protein 13，Bcl-2L13）。

2 Bcl-2L13 基因的結(jié)構(gòu)與定位

Bcl-2 蛋白家族的所有成員都具有同源基序BH 結(jié)構(gòu)域（BH1、BH2、BH3、BH4）[15]，參與家族成員之間的同源和異源二聚體的相互作用[16]，如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W 包含4 個基序；BIM、BAD、BMF 僅具有基序BH3，具體見圖1。Bcl-2 蛋白家族中的大多數(shù)成員具有疏水的C 末端片段，這有助于它們與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核膜和外部線粒體膜相互作用。Bcl-2L13基因包含4 個BH 基序，同源區(qū)后面跟隨著C-末端膜錨（MA），但這兩個區(qū)域被一條超過250 個氨基酸的延伸片段分開，該片段與家族其他成員沒有明顯的序列同源性，這個片段被Kataoka 等[2]命名為BHNo 結(jié)構(gòu)域，見圖2。Bcl-2L13和其他Bcl-2家族成員的系統(tǒng)發(fā)育分析見圖3[17]。在哺乳動物細胞中，Bcl-2L13 蛋白定位于線粒體，是一種線粒體外膜蛋白，在人的心臟、胰腺和胎盤組織中的mRNA 表達水平較高[1]。

3 Bcl-2L13 基因的功能

3.1Bcl-2L13基因的促細胞凋亡作用 Kataoka 等[2]研究報道，Bcl-2L13基因具有促細胞凋亡功能，Bcl-2L13基因的BH 基序過表達對細胞活力影響小，而C-末端膜錨（MA）結(jié)構(gòu)域的過表達導(dǎo)致多數(shù)細胞凋亡，BHNo 結(jié)構(gòu)域過表達的細胞凋亡率略低于C-末端膜錨（MA）。Kim 等[18]研究報道，Bcl-2L13基因的MA結(jié)構(gòu)域缺失突變導(dǎo)致Bcl-2L13促細胞凋亡功能消失?？芍狹A 以及BHNo 結(jié)構(gòu)域是Bcl-2L13基因促細胞凋亡的關(guān)鍵部位，而BH 基序結(jié)構(gòu)域可能參與其他生物學(xué)功能，如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。Banga 等[19]研究報道，嗜肺乳桿菌通過Dot/Icm Ⅳ型分泌系統(tǒng)將大量細菌蛋白轉(zhuǎn)運到宿主細胞中，其感染的宿主細胞表現(xiàn)出對凋亡的抵抗力。sidF 是Dot/Icm Ⅳ型分泌系統(tǒng)的一種底物，抑制宿主細胞凋亡，僅表達sidF 的細胞中，凋亡率為18%；僅表達Bcl-2L13 的細胞中，凋亡率為50%；同時表達Bcl-2L13 和sidF 的細胞中，凋亡率為27%，顯著低于僅表達Bcl-2L13 的細胞。由此結(jié)果可知，Bcl-2L13基因促進細胞凋亡。

ERBB2（Erb-B2 受體酪氨酸激酶2，也稱為HER2）是研究最多的癌基因之一，被認為是乳腺癌的生物標志物（在基因和蛋白質(zhì)水平上）[20]。誘導(dǎo)性表達ERBB2基因的MCF-7 乳腺癌細胞中[21]，ERBB2通過上調(diào)MCL-1、TEGT、BAG1、BNIP1 和BECN1以及下調(diào)BAX、BMF、BNIPL、CLU和Bcl-2L13而產(chǎn)生抗凋亡表型。附加性梳狀1（ASXL1）基因的缺失導(dǎo)致小鼠骨髓增生異常綜合征疾?。∕DS）[22]，而細胞凋亡增加是MDS 的典型特征，在患有MDS 的小鼠中檢測到Bcl-2L13的表達上調(diào)。Matsubara 等[23]研究報道，在人胚胎腎293T 細胞中過表達Bcl-2L13時，誘導(dǎo)了293T 細胞的凋亡。Schouten 等[24]研究報道，miR-124 和miR-137 通過協(xié)同靶向調(diào)控神經(jīng)干細胞中的Bcl-2L13來調(diào)控細胞色素c 的釋放。由以上結(jié)果知，Bcl-2L13基因促細胞凋亡。

3.2Bcl-2L13基因的抑制細胞凋亡作用 Jensen 等[17]研究報道，Bcl-2L13在膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）和血癌中均有高表達，且在絕大多數(shù)測試的腫瘤中檢測到Bcl-2L13mRNA 水平的大幅升高，其中三分之二的腫瘤（23/31）顯示Bcl-2L13mRNA 表達與正常腦相比增加了100 倍以上，證明Bcl-2L13通過位于其BH 同源結(jié)構(gòu)域和C-末端膜錨（MA）之間的BHNo 結(jié)構(gòu)域與神經(jīng)酰胺合成酶2（CerS2）和6（CerS6）結(jié)合，阻斷同源和異質(zhì)CerS2/6 復(fù)合物的形成和活性，降低線粒體膜中神經(jīng)酰胺的水平。

神經(jīng)酰胺已被證明是細胞凋亡進程中線粒體階段的重要組成部分[25]，神經(jīng)酰胺的合成由6 種不同的神經(jīng)酰胺合成酶（CerS1-6）催化，也被稱為“鞘氨酸N-?；D(zhuǎn)移酶”，它們能夠催化合成具有不同脂肪酸鏈長的神經(jīng)酰胺。神經(jīng)酰胺是Bcl2 相關(guān)的X 蛋白（BAX）插入線粒體膜形成孔隙所必需的，從而導(dǎo)致線粒體外膜通透性（MOMP）增加，繼而釋放細胞色素c，誘導(dǎo)細胞凋亡[26-27]。

Bcl-2L13通過BHNo 結(jié)構(gòu)域與神經(jīng)酰胺合成酶2（CerS2）和6（CerS6）結(jié)合，抑制Bcl2 相關(guān)X 蛋白激活，減少細胞色素c 的釋放，從而抑制細胞凋亡[17]。Fujiwara 等[4]在Bcl-2L13敲除細胞的細胞群證明了Bcl-2L13對前脂肪細胞的抗凋亡作用，并通過PI 染色流式細胞術(shù)在成脂3T3-L1 細胞中證實。Holleman 等[28]研究報道，Bcl-2L13的高表達與體外L-天冬酰胺酶耐藥和兒童急性淋巴細胞白血病患兒的臨床不良結(jié)果相關(guān)，表明Bcl-2L13在兒童急性淋巴細胞白血病中具有抑制細胞凋亡的作用。

3.3Bcl-2L13基因的剪接變體 已知選擇性剪接可產(chǎn)生單個凋亡基因的抗凋亡和促凋亡變體，如Apaf-1基因[29-31]。因此，對Bcl-2L13基因功能在促凋亡和抑制凋亡之間轉(zhuǎn)變的另一種解釋可能是存在以前未被識別的凋亡剪接變體。Yi 等[3]研究報道，人類淋巴結(jié)中存在一種特殊的促凋亡蛋白Bcl-2L13 的剪接變體，命名為Bcl-2L13-β，這個變異體包含一個98 bp 的序列，它充當一個外顯子，導(dǎo)致Bcl-2L13產(chǎn)生104 個氨基酸殘基的早熟蛋白，與Bcl-2L13不同，Bcl-2L13-β缺少BH1、BH2 和BH3 基序，并成為只有BH4 的蛋白質(zhì)。Bcl-2L13-β在幾個成人組織（如心臟、淋巴結(jié)和宮頸）中檢測到，但在人腦組織中不存在，且發(fā)現(xiàn)Bcl-2L13-β與線粒體無關(guān)，定位于細胞質(zhì)，能夠促進依托泊苷和紫杉醇誘導(dǎo)的細胞凋亡。這些研究表明，Bcl-2L13基因?qū)Σ煌毎愋偷牡蛲鲇姓蜇撜{(diào)節(jié)作用。

4 Bcl-2L13 基因與有絲分裂

在釀酒酵母中，主要的有絲分裂受體是Atg32，一種編碼529 個氨基酸的線粒體膜蛋白[32]。Atg32 識別出線粒體將被降解，并招募下游自噬蛋白，包括Atg11，以啟動有絲分裂[33]。Murakawa 等[34]研究報道，Bcl-2L13 是Atg32 同源蛋白，當它在酵母中表達時可以作為有絲分裂受體發(fā)揮作用，它與自噬體膜的主要成分裂解II 型輕鏈3（LC3-II）結(jié)合，允許線粒體被自噬體內(nèi)吞噬，具有補償酵母中Atg32 功能的能力，誘導(dǎo)線粒體片段化和有絲分裂。

線粒體是通過氧化磷酸化產(chǎn)生能量的亞細胞器，線粒體活性失調(diào)導(dǎo)致氧化磷酸化的副產(chǎn)物活性氧的產(chǎn)生，造成DNA 和蛋白的損傷，而自噬負責(zé)線粒體控制[35]。自噬有非選擇性自噬和選擇性自噬2 種類型[36]。受損線粒體的降解是一種選擇性的自噬類型，即有絲分裂[37]。有絲分裂是一種重要的自噬形式，用于選擇性去除功能障礙或冗余的線粒體[38]。Fujiwara 等[4]研究報道，Bcl-2L13 是一種線粒體有絲分裂受體。因此Bcl-2L13基因具有通過調(diào)節(jié)有絲分裂來控制線粒體的質(zhì)量和數(shù)量以維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的潛力。

5 Bcl-2L13 基因與脂肪分化

白色脂肪細胞（WAT）專門儲存化學(xué)能量，棕色脂肪細胞（BAT）保護哺乳動物免受體溫過低、肥胖和糖尿病的侵害[39]。BAT 的特點是分解脂質(zhì)產(chǎn)生熱量以抵御低溫，這是由解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）介導(dǎo)的，UCP1是一種線粒體蛋白，將電子傳遞與ATP 產(chǎn)生解偶聯(lián)[40]。Wu 等[41]研究發(fā)現(xiàn)了一種在WAT 中表達UCP1 的不同類型的致熱脂肪細胞，稱為米色脂肪細胞或brite 細胞，米色脂肪細胞在基礎(chǔ)（未受刺激）狀態(tài)下，產(chǎn)熱基因的表達量很少，如UCP1；一旦受到刺激，這些米色細胞就會激活UCP1的表達，達到與經(jīng)典棕色脂肪細胞相似的水平，它們具有在能量儲存和能量耗散表型之間切換的能力。

Ju 等[5]研究報道，Bcl-2L13基因敲除導(dǎo)致米色脂肪細胞分化后脂質(zhì)積聚減少，Bcl-2L13的轉(zhuǎn)錄被PPARγ激動劑羅格列酮上調(diào)，Bcl-2L13在體內(nèi)由b3-腎上腺素激動劑CL-316243 刺激的白色脂肪組織褐變過程中以及在體外米色脂肪細胞分化過程中表達增加，表明Bcl-2L13可能是PPARγ介導(dǎo)的脂肪細胞重塑的關(guān)鍵效應(yīng)因子。

氧化磷酸化是脂肪細胞分化過程中ATP 產(chǎn)生的主要機制[42]，而成骨細胞使用糖酵解來滿足ATP 需求。Guntur 等[43]研究報道，小鼠前脂肪細胞系3T3-L1 分化過程中主要通過氧化磷酸化來滿足ATP 需求。Fujiwara 等[4]研究報道，在小鼠前脂肪細胞系3T3-L1和小鼠耳間充質(zhì)干細胞（EMSCs）誘導(dǎo)分化中，Bcl-2L13基因敲除使油紅O 染色減少，主要成脂轉(zhuǎn)錄因子PPARγ的mRNA 表達量也減少，氧化磷酸化顯著減少，糖酵解產(chǎn)生的ATP 顯著增加，Bcl-2L13通過增加氧化磷酸化，抑制細胞凋亡，并通過有絲分裂調(diào)控線粒體進一步促進脂肪生成。

6 小結(jié)與展望

綜上所述，Bcl-2L13 屬于與細胞凋亡緊密相關(guān)的Bcl-2 家族的新成員，是一種線粒體外膜蛋白，對不同細胞類型的凋亡有正或負調(diào)節(jié)作用，更清楚地了解和研究Bcl-2L13在細胞凋亡中的調(diào)控作用，不僅有助于提高對哺乳動物卵母細胞和早期胚胎凋亡調(diào)控的分子機制的理解，而且有希望成為人類癌癥治療的一個新靶點。Bcl-2L13在線粒體功能中的關(guān)鍵作用和白色脂肪組織褐變中的生熱作用，提示Bcl-2L13可能是肥胖癥的潛在治療靶點，還需要進一步的研究來確定Bcl-2L13在體內(nèi)對脂肪組織發(fā)育的生理作用。