楊友涵， 黃守衛(wèi)， 安超群， 曾 燕， 魏 珍

武漢科技大學腦科學先進技術研究院，武漢 430065

KIRREL(kin of irregular chiasm-like protein)家族屬于細胞粘附分子免疫球蛋白超家族，包括KIRREL1、KIRREL2和KIRREL3三個成員。KIRREL1于2001年由Donoviel等[1]首次發(fā)現(xiàn)，由于其結構與裂孔素(nephrin)相似且在腎臟豐富表達，因此被命名為NEPH1。2003年，Sellin等[2]發(fā)現(xiàn)了NEPH2和NEPH3。同年，Sun等[3]第一次命名了KIRREL2，并在胎兒腦、胰腺和視網(wǎng)膜母細胞瘤細胞系中發(fā)現(xiàn)了KIRREL2的4種不同剪接形式：KIRREL2、KIRREL2A、KIRREL2B和KIRREL2C，而Ihalmo等[4]則在大鼠和人的腎小球提取物以及體外培養(yǎng)的足細胞中鑒定到一個由708個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜蛋白，命名為Filtrin，后來鑒定發(fā)現(xiàn)KIRREL2、NEPH3和Filtrin為同一蛋白質。KIRREL3于2003年被Ueno等[5]從小鼠的骨髓基質細胞中分離出來，于2005年被Tamura等[6]發(fā)現(xiàn)在小鼠腦內(nèi)表達，后亦確認KIRREL3與NEPH2為同一蛋白質。2013年，Durcan等[7]發(fā)現(xiàn)KIRREL1還存在一個亞型KIRREL1B，具有促進肌細胞融合的作用；一年后，他們利用NCBI的基因數(shù)據(jù)庫分析出KIRREL3存在兩種亞型KIRREL3A和KIRREL3B，并分析了這兩種蛋白的結構，同樣在肌細胞中檢測到其存在[8]。

KIRRELs作為細胞粘附分子免疫球蛋白超家族成員在細胞粘附和信號轉導過程中發(fā)揮作用，對細胞的結構和功能進行調控，參與了多種惡性腫瘤細胞、神經(jīng)元、骨骼肌細胞、足細胞的相互識別和粘附。探明其結構和功能，對于理解細胞的識別、粘附過程以及為相應疾病的治療提供思路具有重要意義。

筆者對KIRREL家族有著濃厚的興趣，在2020年12月以“KIRREL1”、“KIRREL2”、“KIRREL3”等為關鍵詞，按照“表1 KIRREL家族文獻檢索策略”在中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)和PubMed進行檢索。將檢索結果導入文獻管理軟件EndNote X9，刪除重復文獻。在后續(xù)的文獻整理過程中，獲取到許多有趣信息，例如“KIRREL3與MAP1B等多種蛋白的互作，可能介導神經(jīng)元的發(fā)育和損傷后修復”。以這些蛋白以及“neural”等為關鍵詞在PubMed繼續(xù)檢索，檢索時間截至2021年8月，以補充完善信息(表1)。

表1 KIRREL家族文獻檢索策略Table 1 KIRREL family literature retrieval strategy

1 KIRREL家族的結構及部分作用位點

人源KIRREL1/2/3基因分別位于染色體1q23.1，19q13.12和11q24.2上。KIRRELs蛋白在結構上相似，都由胞外結構域(extracellular domain，ECD)、單次跨膜結構域(transmembrane domain，TMD)和胞內(nèi)結構域(intracellular domain，ICD)組成，其中胞外結構包括1個信號肽和5個免疫球蛋白結構域(圖1)。根據(jù)剪接形式以及蛋白質翻譯后修飾的不同，3種KIRRELs又被劃分出多種亞型。

KIRREL1存在KIRREL1A和KIRREL1B兩種亞型，分子量分別在87 kD和70 kD左右，它們具有不同長度的胞內(nèi)結構域。KIRREL1A在胞內(nèi)存在一個原癌基因酪氨酸蛋白激酶同源體2(proto-oncogene tyrosine-protein kinase Src homology 2，SH2)結合位點(Tyr637，Tyr638)，能結合并調節(jié)生長因子結合受體2(growth factor receptor bound 2，Grb2)，以及C末端的一個PDZ結合位點(C末端氨基酸序列-QTHV)。KIRREL1B沒有這兩個酪氨酸(Tyr)殘基和PDZ結合位點，但Scansite分析預測可能存在一個磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸pleckstrin同源物(phosphatidylinositol-3，4，5-triphosphate pleckstrin homology，PIP3PH)結合位點[2,7]。

KIRREL2的胞內(nèi)結構域具有5個磷酸化位點[9]，然而在不同組織器官中KIRREL2存在不同的剪接形式，這些不同剪接形式被稱為不同亞型：①從胎兒腦中獲取的cDNA最長，其編碼的蛋白被命名為KIRREL2；②胰腺中大分子量的KIRREL2亞型被命名為KIRREL2A，具有與胎兒腦中KIRREL2亞型相同的胞內(nèi)和跨膜結構域，不同的胞外結構域；③胰腺中小分子量的KIRREL2亞型被命名為KIRREL2B，KIRREL2B的mRNA比KIRREL2A的mRNA缺少一個外顯子，因此KIRREL2B具有更少的胞外免疫球蛋白結構；④視網(wǎng)膜母細胞瘤中的KIRREL2亞型沒有免疫球蛋白區(qū)域和跨膜區(qū)域，信號肽直接融合到胞內(nèi)結構域，是目前發(fā)現(xiàn)的分子量最小的KIRREL2蛋白，被命名為KIRREL2C[3]。

KIRREL3被發(fā)現(xiàn)與多種蛋白存在相互作用：其胞外結構與微管相關蛋白1B(microtubule-associated protein 1B，MAP1B)和肌球蛋白16(myosin ⅩⅥ，MYO16)相互作用；其胞內(nèi)結構與鈣調素相關絲氨酸激酶(calmodulin dependent serine protein kinase，CASK)、Na+-K+-ATP酶的β1亞單位(sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta-1，ATP1B1)、泛素折疊修飾劑結合酶1(Ufm1-conjugating enzyme 1，UFC1)、絲氨酸羥甲基轉移酶2(serine hydroxymethyrltransferase-2，SHMT2)和突觸后致密蛋白(post synaptic density protein 95，PSD-95)存在相互作用[10-11]。KIRREL3胞外免疫球蛋白結構域上共有5個糖基化位點(Asn167，Asn253，Asn324，Asn361，Asn498)，根據(jù)胞內(nèi)結構存在的差異，將其區(qū)分為KIRREL3、KIRREL3A、KIRREL3B三個亞型[8]。KIRREL3A存在1個原癌基因酪氨酸蛋白激酶同源體3(proto-oncogene tyrosine-protein kinase Src homology 3，SH3)結合位點(AA759-773)和1個PDZ結合位點，KIRREL3B沒有這兩個結構[8]。

圖1 KIRREL家族成員模式圖Fig.1 Model diagram of KIRREL family members

2 KIRREL家族蛋白的功能

KIRREL家族的功能多樣。現(xiàn)有研究表明，在腫瘤方面，KIRRELs的高表達可以促進黑色素瘤、胰腺癌、胃癌、乳腺癌等惡性腫瘤的發(fā)展，其突變還導致人體出現(xiàn)對某些肺癌藥物的抗性；在神經(jīng)元的發(fā)育尤其是神經(jīng)元的突觸連接方面，KIRRELs具有促進嗅球、海馬、小腦腦區(qū)神經(jīng)元發(fā)育的作用，其中KIRREL3的作用更明確，還可能介導神經(jīng)元的損傷后修復；在肌細胞和腎臟足細胞中，KIRRELs具有促進肌細胞的融合以及損傷后修復的作用，還參與腎臟足細胞的濾過作用；單獨的KIRREL2可對血糖濃度進行調控，其缺失與糖尿病的發(fā)生有關。

2.1 KIRREL促進腫瘤的發(fā)展

在原發(fā)性以及繼發(fā)性黑色素瘤、良性纖維組織細胞瘤和胰腺癌中，KIRREL1基因均高表達[12-14]。類似的，在胃癌[15]、乳腺癌患者癌變部位，KIRREL1 mRNA和蛋白質的表達量明顯高于癌旁組織，免疫組化實驗結果表明，KIRREL1在乳腺癌組織中的表達率高達43.7%[16]，而在小鼠乳腺癌組織中發(fā)現(xiàn)存在KIRREL1B的mRNA[7]。KIRREL1在胃癌、乳腺癌以及黑色素瘤發(fā)生發(fā)展的過程中扮演了怎樣的角色，是否為癌基因以及具體的機制目前尚不明確，需要進一步的研究[16-17]。從病理組織切片檢測以及全基因組分析的結果來看，不同腫瘤，同一腫瘤不同臨床分型分期，KIRREL1是否表達以及表達強弱存在差異，因此KIRREL1可能可以作為某些特定腫瘤的確診標志物或分期判斷依據(jù)。相比于手術、放療和化療，服用特異性的靶向藥是癌癥治療中副作用最小最易操作的治療方案，然而耐藥性成為靶向藥完全取代其它治療方案的阻礙。通常，靶向耐藥是由于靶向的蛋白/基因發(fā)生突變，使小分子抑制劑或激動劑失效，而KIRRELs的突變也可能是某些耐藥發(fā)生的原因。例如，在產(chǎn)生肺癌抗藥性的患者體內(nèi)檢測到KIRREL1第398位的丙氨酸(Ala)突變?yōu)榻z氨酸(Ser)，使患者對厄洛替尼(erlotinib)出現(xiàn)耐藥[18]。因此，KIRREL1或許也可以作為一個特定腫瘤預后的標志物，輔助判斷療效，但需要更多的臨床研究，得到確切的數(shù)據(jù)，探明其靈敏度與準確度。此外，有研究表明：KIRREL3與絲氨酸羥甲基轉移酶2(serine hydroxymethyrltransferase 2，SHMT2)共定位和互作[10]。SHMT2高表達于多種腫瘤組織樣本，通常位于線粒體內(nèi)，催化細胞內(nèi)絲氨酸和甘氨酸的轉換，并產(chǎn)生活化的一碳單位供給S-腺苷甲硫氨酸，為腫瘤細胞的核酸代謝提供原料，可促進腫瘤細胞的增殖[19-24]。這提示我們，作為細胞粘附分子，KIRREL3也可能參與腫瘤細胞相關信號轉導。

2.2 KIRRELs介導神經(jīng)元的發(fā)育

KIRREL1和KIRREL3存在于小鼠的嗅球(olfactory bulb，OB)、副嗅球(accessory olfactory bulb，AOB)和小腦[25]；KIRREL2存在于小鼠的OB、AOB、小腦[26]。這三種蛋白質均具有促進神經(jīng)元發(fā)育的作用[25,27]。KIRREL2和KIRREL3的缺失會導致AOB和犁鼻感覺神經(jīng)元(vomeronasal sensory neuron，VSN)興奮性突觸(非對稱突觸)的形成出現(xiàn)障礙以及連接強度降低，影響AOB后部的突觸連接[28]。KIRREL3敲除小鼠的AOB數(shù)目減少而體積異常增大，雄性小鼠之間的攻擊性顯著降低[29]，這可能是副嗅球的結構異常導致小鼠獲取氣味信號的功能受限的表現(xiàn)。雖然在人體不存在AOB這一解剖結構，但其結構改變可以很好地幫助我們理解神經(jīng)元的連接過程。在OB最背側區(qū)域的軸突融合過程中二者也是不可缺少的，KIRREL2的缺失會導致錯誤的軸突靶向結合，出現(xiàn)部分神經(jīng)元軸突錯誤地連接到中央?yún)^(qū)域的情況[30]。抑制嗅感覺神經(jīng)元(olfactory sensory neuron，OSN)或者堵塞鼻腔，KIRREL2的表達下降，KIRREL3的表達升高，其表達受環(huán)核苷酸門控(cyclic nucleotide-gated，CNG)離子通道和維甲酸受體(retinoic acid receptor，RAR)調控。RAR介導的信號轉導調節(jié)CNG通道的數(shù)目從而維持著KIRREL2的表達并選擇性抑制神經(jīng)元死亡。當RAR被抑制，CNG亞基CNGA2(cyclic nucleotide-gated channel A2)表達減少，CNG通道數(shù)目降低，KIRREL2表達減少；而CNG通道的減少又會促進維甲酸(retinoic acid，RA)的降解進一步抑制RAR的信號通路，形成正反饋加劇KIRREL2的表達減少，導致異常嗅球增多[31-32]。KIRREL2和KIRREL3調節(jié)嗅球神經(jīng)元分布的均質性以及精確連接，它們的正確表達是影響神經(jīng)元束狀軸突的形成和軸突靶向性的重要因素[33-34]。

KIRREL3是進化高度保守的，在果蠅、非洲爪蟾、斑馬魚、小鼠、大猩猩和人等物種體內(nèi)均有表達[35]。人體中，KIRREL3表達于心臟、肺、肝臟、腎臟、睪丸、大腦和肌肉等組織器官，在胎兒大腦中表達最高[35]。研究表明KIRREL3是神經(jīng)發(fā)育障礙疾病的重要調控蛋白，它通過促進神經(jīng)元突觸形成和提高突觸的可塑性，來控制神經(jīng)元的功能[36-38]，其缺失會影響神經(jīng)的發(fā)育[39-40]。流行病學調查發(fā)現(xiàn)，KIRREL3基因突變的兒童，可能會導致神經(jīng)質的發(fā)生，出現(xiàn)皮膚粗糙、鼻梁扁平、內(nèi)眥褶等面部畸形[41]。而且雅各布森綜合征[42]、智力障礙、自閉癥、多動癥和阿爾茲海默病等疾病的發(fā)病也與KIRREL3缺失有關[37]。在一項針對36名自閉癥患者的流行病學調查中，發(fā)現(xiàn)變異的KIRREL3導致了神經(jīng)發(fā)育的失調[43]；染色體易位導致的KIRREL3基因受損的患者出現(xiàn)了智力障礙(intellectual disability，ID)[44]。最新的研究證明，KIRREL3在海馬、大腦皮層、嗅球、杏仁核、丘腦和小腦廣泛存在，參與維持與運動、感覺和認知相關的神經(jīng)元網(wǎng)絡[45]。

在與記憶密切相關的海馬體內(nèi)，KIRREL3表達于齒狀回(dentate granule，DG)神經(jīng)元和少量γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)能神經(jīng)元中，參與突觸的發(fā)育過程[46]。KIRREL3聚集在神經(jīng)元連接處，促進絲狀偽足的形成，進一步促進突觸連接，以此介導細胞的嗜同性結合(相鄰細胞表面同種粘附分子間的相互識別與粘附，也稱同親性結合)[47]。絲狀偽足是DG神經(jīng)元軸突的突起，能刺激GABA能神經(jīng)元釋放GABA，對CA3錐體神經(jīng)元產(chǎn)生抑制效應，缺乏KIRREL3會導致絲狀偽足的數(shù)目明顯減少，神經(jīng)環(huán)路的結構和功能受損，可能這就是KIRREL3基因敲除小鼠的CA3神經(jīng)元過度活躍，出現(xiàn)多動現(xiàn)象的原因，但KIRREL3不是突觸建立連接所必需的，它的缺失只會影響到絲狀偽足的數(shù)量(密度)[48]。

KIRREL3與MAP1B、MYO16、CASK、UFC1、ATP1B1以及PSD-95多種蛋白的互作，可能介導神經(jīng)元的發(fā)育及損傷后修復過程。MAP1B在人的胚胎時期處于高水平，出生兩周后開始下降，并保持較低水平，但在成人體內(nèi)的海馬、嗅球等可塑性較高的組織中依然保持高水平，主要存在于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞中[49]，其第25位和1201位絲氨酸磷酸化形式特異性存在于神經(jīng)元軸突部位，在受損神經(jīng)元中的表達量更高[50]，可參與微管的穩(wěn)定及動力學過程，在神經(jīng)損傷及神經(jīng)退行性疾病中是促進神經(jīng)元軸突再生所必需的[51]。有趣的是，小鼠海馬組織中的KIRREL3，在2～3周左右蛋白表達量達到高峰，待小鼠成年后表達量會降低[47]，與MAP1B表現(xiàn)出時間與空間一致性，提示二者可能共同促進海馬區(qū)神經(jīng)元的發(fā)育及損傷后修復過程。MYO16同樣在大腦發(fā)育過程表達上調，通過與蛋白磷酸酶(protein phosphatase，PTP)的相互作用調控磷酸肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)信號來調節(jié)神經(jīng)元的形態(tài)[52]。與KIRREL3存在胞內(nèi)互作的蛋白中，CASK作為突觸分子可通過調控Ca2+/CaM絲氨酸/蘇氨酸激酶Ⅱ(Ca2+/CaM serine/threonine kinase Ⅱ，CaMKⅡ)的自磷酸化，改變CaMKⅡ的活性，磷酸化的CaMKⅡ招募含SH2結構域的信號分子(如Grb2)，轉導細胞的增殖與分化信號，從而影響突觸可塑性和記憶行為[53]。對腦發(fā)育畸形的智力障礙患者的調查也提示了CASK的突變與發(fā)病的密切關系[54]。UFC1與神經(jīng)細胞粘附分子(neural cell adhesion molecule，NCAM140)相互作用，NCAM140介導酪氨酸激酶Fyn的激活，促進大腦中GABA能神經(jīng)元突觸的成熟[55]。KIRREL3具有調節(jié)海馬神經(jīng)元靶向特異性，介導CA3與GABA能神經(jīng)元連接的作用[47]，可能與UFC1起協(xié)同作用。ATP1B1作為Na+-K+-ATP酶的一個亞基被發(fā)現(xiàn)，在海馬、軀體感覺皮層、后扣帶回皮質的GABA能神經(jīng)元中高表達[56]，在神經(jīng)元特異性轉錄因子(specific transcription factor 4，Sp4)的調節(jié)下，介導神經(jīng)元能量的產(chǎn)生、神經(jīng)元活性、能量消耗的偶聯(lián)[57]。KIRREL3羧基端存在的PDZ結合位點在突觸后神經(jīng)元存在的情況下，可直接與PSD-95這種支架蛋白結合[11]，PSD-95由PDZ、SH3等結構域組成，對于維持突觸結構及突觸可塑性有重要作用[58]，SH3結構域參與包括信號轉導、細胞增殖和細胞運動在內(nèi)的多個生物學過程，或許KIRREL3A在神經(jīng)元突觸以及神經(jīng)-肌接頭等位置的貢獻比KIRREL3B更大，因為SH3常聚集在突觸以及神經(jīng)末梢等處，可以與KIRREL3A的胞內(nèi)結合位點結合[8]。KIRREL3與這些蛋白的互作進一步提示了它參與神經(jīng)元細胞的識別，介導突觸的形成、發(fā)育、跨突觸的信號傳遞以及損傷后修復的作用。

KIRREL3對表型的影響目前尚存在爭議。有研究者認為，海馬腦區(qū)的DG神經(jīng)元中高表達KIRREL3，在小鼠新物體的識別中起作用，敲除KIRREL3后，小鼠對新物體的識別功能受損，且表現(xiàn)出多動的特點[59]。也有研究表明，海馬腦區(qū)的損傷不會引起新物體的識別障礙，新物體識別障礙可能是由于皮質部分的損傷引起的[60]。還有人認為KIRREL3基因敲除小鼠在聽覺、觸覺以及運動技能等方面的缺陷更為明顯[36]。KIRREL3基因敲除小鼠表現(xiàn)出明顯的多動癥以及自閉癥的行為特點，一方面提示KIRREL3基因的正常表達與神經(jīng)系統(tǒng)的功能的確有著密切關系，另一方面提示我們KIRREL3基因敲除小鼠可以作為研究多動癥等疾病的模型[61]。

2.3 KIRRELs在肌細胞融合中的作用

KIRRELs在骨骼肌的融合、修復中發(fā)揮作用。在探究脊椎動物肌肉形成的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)斑馬魚體內(nèi)的KIRREL作為特殊的KIRREL家族分支存在于硬骨魚類，其蛋白結構與哺乳動物KIRREL3最接近，具有傳遞融合信號的功能，在斑馬魚體內(nèi)表達于融合能力強的成肌細胞膜，缺失將會導致肌細胞的融合障礙[62]。同樣，在小鼠腓腸肌中的實驗結果表明，KIRREL1A促進骨骼肌的融合以及骨骼肌的損傷后修復，敲除KIRREL1A，細胞增殖速度減慢以及細胞間融合受到抑制。在小鼠骨骼肌正常的增殖和分化過程中幾乎檢測不到KIRREL2的表達，但是在肌細胞受損后KIRREL2的mRNA的表達量上升，說明KIRREL2有促進骨骼肌修復的功能[63]。除了促進骨骼肌的融合以及骨骼肌的損傷后修復，KIRREL3還參與調節(jié)神經(jīng)元與肌細胞的結合，在成年小鼠的背根神經(jīng)元中，KIRREL3將本體感受器的神經(jīng)元軸突定位到肌梭[64]。進一步的研究表明，KIRREL3在骨骼肌分化過程中能促進肌原細胞分化為梭形，此形態(tài)學變化有利于肌細胞行使收縮牽拉功能[65]。KIRREL3在成人骨骼肌中的表達規(guī)律和作用還有待研究，有報道稱在成人骨骼肌中存在3種KIRREL3的轉錄本，而這3種轉錄本在靜息、運動以及運動后損傷時并不是一直存在的，但KIRREL3蛋白在不同狀態(tài)下都是可以檢測到的，這可能與KIRREL3跨越了非常大的基因組區(qū)域有關(約580 kb)，完成一次完整轉錄需要時間較長，部分先轉錄的mRNA被降解。那么具體什么因素能觸發(fā)骨骼肌中這種“閑置”mRNA的降解呢？這對于成人骨骼肌的損傷和修復的研究有重要意義[8]。

2.4 KIRRELs參與腎臟足細胞的濾過作用

腎小球濾過膜外層是腎小囊上皮細胞，也稱足細胞，足細胞的足突交錯形成裂隙，裂隙上有一層濾過裂隙膜，是濾過的最后一道屏障。位于濾過裂隙膜的nephrin，與KIRREL家族所有成員的胞外結構域均存在相互作用，形成促進細胞粘附的異源二聚體[66-67]，阻止蛋白質的滲出。

KIRREL1在肌球蛋白1C(myosin 1C，MYO1c)的介導下，從足細胞的胞質轉運至細胞膜處，并與nephrin形成復合物[68]，KIRREL1與nephrin構成不規(guī)則的圓形或橢圓形小孔，參與形成動態(tài)可調節(jié)濾過裂隙膜[69]。KIRREL1的尾部位于胞內(nèi)，與緊密連接蛋白-1(zonula occludens-1，ZO-1)的PDZ結構域發(fā)生特異性結合，KIRREL1酪氨酸殘基(Tyr762)發(fā)生磷酸化，激活細胞內(nèi)的信號級聯(lián)反應，此過程可能參與調節(jié)KIRREL1與nephrin結合的穩(wěn)定性及特異性[70-71]。進一步的研究表明，若利用藥物穩(wěn)定KIRREL1與ZO-1的結合，可以起到保護濾過裂隙膜的作用[72]；若Tyr762發(fā)生突變(如突變?yōu)楸彼?，KIRREL1將失去與ZO-1的結合能力[71]，濾過裂隙膜受損，甚至出現(xiàn)蛋白尿。KIRREL2的表達在細胞分化形成腎小球和腎小管時達到高峰，抑制其表達會導致腎小球的形態(tài)異常以及腎小管擴張[73]。此表達過程受到核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、特異性蛋白1(specificity protein 1，Sp1)[74]、轉錄因子WT1(Wilms’tumour 1，WT1)的調控：腫瘤壞死因子-α(TNF-α)激活NF-κB，NF-κB與Sp1、WT1表現(xiàn)出協(xié)同作用，共同作用于啟動子，促進基因的轉錄，上調KIRREL2的表達；KIRREL2的表達受到DNA甲基化的抑制[75]。在人體中，KIRREL2富含脯氨酸殘基的結構域中脯氨酸突變?yōu)榫彼?，將會導致機體出現(xiàn)足細胞相關疾病以及蛋白尿等嚴重后果[76]。KIRREL3同樣表達于濾過膜處，可以檢測到與nephrin體外特異性互作[35]。在健康受試者尿液中可以檢測到免疫反應性KIRREL3，這可能是由于金屬蛋白酶對KIRREL3胞外區(qū)域的水解，在膜性腎小球腎炎患者尿液中KIRREL3蛋白含量更高[35]，或許這可以作為膜性腎小球腎炎的一個輔助診斷的指標。

2.5 其他

KIRREL1對常見的胰蛋白酶等金屬蛋白酶不敏感，卻可以被菱形體蛋白2(rhomboid-like protein 2，RHBDL2)特異性水解。RHBDL2是一種在乳腺癌中高表達，能激活或反向激活表皮生長因子信號通路從而調控細胞的增殖與凋亡的膜內(nèi)絲氨酸水解蛋白酶，可以將KIRREL1從16/17號氨基酸(Ser16，Gln17)處切割[77]，其信號肽被水解。奇怪的是RHBDL2的酶活性部位位于胞內(nèi)，但KIRREL1被水解的部位位于胞外，這其中存在更復雜的機制。

KIRREL2參與血糖的控制。從嚙齒類到靈長類，KIRREL2是高度保守的，在小鼠的胰腺中僅表達于胰島β細胞，且在敲除KIRREL2的小鼠體內(nèi)，并未檢測到KIRREL1/3的代償[3,9]，其主要作用是參與胰腺的發(fā)育以及維持β細胞的功能[3]。胰島β細胞的一個重要功能就是分泌胰島素調控血糖處于正常水平。KIRREL2存在于胰島β細胞表面的細胞連接處，與上皮組織鈣黏蛋白(E-cadherin)和連環(huán)蛋白(β-catenin)共定位和互作，存在磷酸化、糖基化的翻譯后修飾，其酪氨酸(Tyr595，Tyr596，Tyr631，Tyr632，Tyr653)的磷酸化有利于KIRREL2的穩(wěn)定，參與調節(jié)基礎胰島素分泌，在基礎狀態(tài)下對胰島素的分泌起抑制作用[9]。糖尿病分為Ⅰ型、Ⅱ型和其他特殊類型糖尿病，Ⅰ型糖尿病是胰島β細胞破壞導致的胰島素絕對缺乏引起的。非肥胖糖尿病模型小鼠(no obesity diabetes，NOD)的糖尿病發(fā)病過程中，細胞中KIRREL2進行性減少[3]。值得注意的是，KIRREL2在胰腺和腎臟足細胞中均存在定位，且在Ⅰ型糖尿病患者體內(nèi)檢測到KIRREL2的自身抗體，因此被破壞的胰島β細胞釋放的KIRREL2可以作為Ⅰ型糖尿病患者體內(nèi)的自身抗原，刺激機體產(chǎn)生相應的抗體[78]。一方面，這些抗體可能與胰腺的KIRREL2特異性結合，解除KIRREL2對胰島素分泌的抑制，對Ⅰ型糖尿病的發(fā)生起挽救作用，另一方面，這些抗體很有可能與足細胞中的KIRREL2發(fā)生特異性結合，介導糖尿病腎病這一嚴重并發(fā)癥的發(fā)生。

KIRREL3可能參與家禽速發(fā)型新城疫病毒(Newcastle disease virus，NDV)的免疫過程[79]。NDV引起的新城病(Newcastle disease，ND)是非洲及亞洲農(nóng)村地區(qū)易發(fā)的家禽感染類疾病，嚴重危害糧食安全。KIRREL3參與了中等滴度NDV侵襲的免疫反應[79]，遺傳學研究表明可以通過對雞的選擇性育種增強對NDV的抵抗力[80]。

KIRREL家族作用機制總結見圖2。

圖2 KIRREL家族作用機制圖Fig.2 Summary of the functions of KIRREL family

3 總結與展望

KIRREL家族成員主要以細胞粘附分子的角色在細胞間發(fā)揮生物學效應。其蛋白質表達水平的高低以及其翻譯后修飾調控多種腫瘤發(fā)展、神經(jīng)元發(fā)育、肌細胞融合以及腎臟足細胞的濾過作用等多個方面，而且與其它蛋白質存在復雜的相互作用。目前來看，在KIRREL家族的研究中，人們對KIRREL3，尤其是其在促進神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育方面的研究更深入，但對其翻譯后修飾以及亞型的關注甚少，關于KIRREL家族的亞型的研究更是寥寥無幾，這些亞型的結構以及功能如何，可能成為進一步研究KIRRELs的方向。此外，在細胞外與KIRRELs特異或非特異性結合的受體/配體是什么，調控的通路是什么，涉及到細胞內(nèi)的哪些信號通路，是如何調控的等等一系列的問題，有待進一步研究。解答這一系列問題，將有助于我們對KIRRELs的細胞生物學功能的理解，以及為深入探討神經(jīng)發(fā)育障礙等疾病的發(fā)病機制提供線索，為相關疾病的診斷和治療帶來新思路。