賈 蔓， 呂金晶， 向遠(yuǎn)彩, 2)*

(1)西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室， 四川 瀘州 646000；2)第三軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室， 重慶 400038)

核因子E2相關(guān)因子1 (nuclear factor-erythroid 2 related factor 1，Nrf1/Nfe2l1)是CNC-bZIP (cap'n'collar basic leucine zipper)家族的成員之一，廣泛表達(dá)于多種組織細(xì)胞。其中，以心血管、腎、卵巢、骨骼肌中居多[1]。該轉(zhuǎn)錄因子能直接調(diào)控抗氧化相關(guān)蛋白質(zhì)、炎癥反應(yīng)相關(guān)酶等基因的表達(dá)，使細(xì)胞在應(yīng)對(duì)內(nèi)外環(huán)境刺激時(shí)發(fā)揮解毒、抗氧化作用以及細(xì)胞保護(hù)反應(yīng)以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[2]。眾多研究揭示，Nrf1功能異常會(huì)導(dǎo)致糖尿病、非酒精性脂肪肝、肝癌和肌萎縮等多種疾病[3, 4]。值得一提的是，通過(guò)靶向Nrf1的不同區(qū)域而構(gòu)建的全基因敲除小鼠，在胚胎致死時(shí)間上存在明顯的差異[5, 6]，Ren等推測(cè)，這可能與在不同位置缺失后Nrf1產(chǎn)生不同的小分子亞型有關(guān)[7]。進(jìn)一步分析Nrf1及其長(zhǎng)亞型TCF11在正常肝細(xì)胞與肝癌細(xì)胞中的比例時(shí)，發(fā)現(xiàn)正常肝細(xì)胞中兩者所占比例相當(dāng)，而肝癌細(xì)胞中卻以Nrf1為主[8]。近期，Wang等通過(guò)構(gòu)建Nrf1不同亞型的穩(wěn)定細(xì)胞株也證實(shí)，各亞型可以對(duì)細(xì)胞生物學(xué)功能進(jìn)行差異化調(diào)控[9]。由此可見(jiàn)，理清Nrf1各亞型的特征與功能對(duì)全面理解Nrf1的作用至關(guān)重要。因此，本文對(duì)Nrf1的發(fā)現(xiàn)歷程和各亞型的產(chǎn)生機(jī)制，及其在疾病中的作用進(jìn)行簡(jiǎn)略綜述。需要說(shuō)明的是，Nrf1在發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中曾出現(xiàn)多個(gè)名稱縮寫，例如TCF11、LCR-F1、Nfe2l1、HBZ17 (詳見(jiàn)Pubmed gene database)。其中，Nrf1與核呼吸因子(nuclear respiratory factor 1，NRF1)縮寫相同，已使部分學(xué)者混淆[10-12]。目前，核因子E2相關(guān)因子1的官方縮寫為Nfe2l1，為與當(dāng)前其亞型的命名一致，本文統(tǒng)一用Nrf1縮寫表示。

1 核因子E2相關(guān)因子1的發(fā)現(xiàn)歷程

早在1993年，Chan等在細(xì)胞株K562的cDNA文庫(kù)中篩選出1個(gè)與NF-E2 (nuclear factor-erythroid 2)轉(zhuǎn)錄因子高度同源的蛋白質(zhì)，將其命名為NF-E2-related factor 1 (又稱NF-E2 like 1，縮寫為Nrf1或Nfe2l1)。后來(lái)，被先后更名為Nrf1a[13]、Nrf1α[14]。此外，Caterina等[15]和Luna等[16]分別在cDNA文庫(kù)中篩選出2個(gè)bZIP蛋白質(zhì)——TCF11、LCR-F1 (后被更名為Nrf1β[14])。Southern結(jié)果顯示，LCR-F1與Nrf1來(lái)源于同一基因[16]。Luna等進(jìn)一步研究三者的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，TCF11、LCR-F1、Nrf1為同一基因的3個(gè)不同大小的蛋白質(zhì)亞型[16]。自此，關(guān)于核因子E2相關(guān)因子1的研究逐漸拉開(kāi)序幕。

2 核因子E2相關(guān)因子1亞型產(chǎn)生的機(jī)制

2.1 選擇性剪接加工

序列分析發(fā)現(xiàn)，Nrf1長(zhǎng)亞型 (TCF11) 的9個(gè)外顯子中存在可選擇性剪接[17]。為規(guī)范描述，Zhang等[4]將這些外顯子依次重新命名為1a/1b、2a/2b、3、4、5、6a/6b (Fig. 1A)，并根據(jù)其氨基酸序列特征將其分為NTD (N-termianl domain)、AD1 (acidic domain 1)、NST (Asn/Ser/Thr-rich)、AD2、SR (serine-repeat)、Neh6L (Nrf2-ECH homology 6 like)、CNC、bZIP、CTD (C-terminal domain) 9個(gè)結(jié)構(gòu)域(Fig. 1B)。

Fig.1 The detailed information of Nrf1 and its major isoforms (A) The transcriptional information of Nrf1, which was obtained from Ensembl genome browser (https://asia.ensembl.org/index.html). (B) The information of distinct domains in different isoforms of Nrf1. NHB1: N-terminal homology box 1 (11-30 aa); NTD: N-terminal domain (1-124 aa); NHB2: N-terminal homology box 2 (81-106 aa); AD1: Acidic domain 1 (125-295 aa); NST: Asn/Ser/Thr-rich (296-403 aa); AD2: Acidic domain 2 (404-453 aa); SR: Serine-repeat (454-488 aa); NehL: Neh6-like (489-580 aa); CNC: Cap’n’collar (581-624 aa); bZIP: Basic-regiozipper (625-686 aa); CTD: C-terminal domain (687-742 aa); The indicated amino acid positions of distinct domains are identified in the sequence of Nrf1α[4]

由于具有可選擇性的特性，因而TCF11可通過(guò)選擇性剪切產(chǎn)生多種亞型。例如，TCF11轉(zhuǎn)錄本中編碼30個(gè)氨基酸的外顯子4剪切后形成Nrf1α亞型[8]。另外，Novotny等在小鼠肥大細(xì)胞中克隆發(fā)現(xiàn)了變體D、變體767和變體10等多種剪接體。其中，具有分泌特性的變體D是Nrf1α的羧基端72個(gè)殘基被另外80個(gè)殘基所取代而來(lái)[18, 19]，變體767由Nrf1α的氨基端181個(gè)殘基被12個(gè)殘基替代而來(lái)，而變體10則是在Nrf1α的454～580 aa區(qū)域內(nèi)缺失137個(gè)殘基而來(lái)。這3個(gè)變體后續(xù)依次被更名為Nrf1D、Nrf1ΔN、Nrf1ΔS。此外，Luna等還在5′-、3′-端非編碼區(qū)及編碼區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)，因刪除突變而產(chǎn)生的具有769 aa、742 aa和730 aa的亞型[16]。盡管目前已發(fā)現(xiàn)多種因轉(zhuǎn)錄水平剪接產(chǎn)生的變體，但其具體的機(jī)制仍不清楚，有待深入探索。

2.2 內(nèi)部選擇性翻譯起始

除了選擇性剪接形成多個(gè)轉(zhuǎn)錄本外，在蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程中也可以選擇性從轉(zhuǎn)錄本內(nèi)部不同起始位點(diǎn)進(jìn)行翻譯，形成分子量大小不同的亞型。例如，通過(guò)定點(diǎn)突變發(fā)現(xiàn)，Nrf1α可從M289/292/294/2974個(gè)位置翻譯成弱活性Nrf1β亞型，從M417/424、M523/548處翻譯分別形成具有抑制作用的Nrf1γ、Nrf1δ亞型[8, 14, 20](Fig. 1B)。這種由內(nèi)部翻譯起始的不同導(dǎo)致了不同作用亞型的產(chǎn)生的特征為Nrf1參與多種生理過(guò)程并進(jìn)行差異化的調(diào)控奠定基礎(chǔ)。

2.3 翻譯后剪切加工

已有研究表明，Nrf1除了可以從內(nèi)部翻譯起始產(chǎn)生不同的亞型外，還能通過(guò)翻譯后加工剪切產(chǎn)生不同的亞型。例如，定點(diǎn)突變Nrf1β、Nrf1γ、Nrf1δ的內(nèi)部翻譯起始位點(diǎn)，過(guò)表達(dá)Nrf1時(shí)三者并未完全消失，同時(shí)還出現(xiàn)了其他諸如46 kD的小分子量條帶[8, 21]。類似的結(jié)果在其他課題組也有發(fā)現(xiàn)。例如，Chepelev等研究發(fā)現(xiàn)，在低氧條件下培養(yǎng)COS7與WFF2002細(xì)胞6 h后，用特異性識(shí)別Nrf1 191～475 aa區(qū)域的抗體進(jìn)行免疫印跡檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了分子量約為23 kD的蛋白質(zhì)。根據(jù)抗體所識(shí)別的區(qū)域推測(cè)，該條帶可能來(lái)自于翻譯后蛋白酶加工[22]。除此之外，Zhang等[8]發(fā)現(xiàn)，低劑量的蛋白酶體/鈣蛋白酶抑制劑，可增加Nrf1活化亞型(例如85 kD條帶)的豐度以增加其轉(zhuǎn)錄活性。然而，在高劑量時(shí)則通過(guò)增加Nrf1γ、Nrf1δ亞型負(fù)調(diào)控Nrf1的轉(zhuǎn)錄活性。

值得一提的是，自Nrf1被發(fā)現(xiàn)位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上以來(lái)，關(guān)于其翻譯后剪切加工的機(jī)制一直飽受爭(zhēng)議，主要有3種剪切加工模型，具體如下：

第一，Zhang等提出的“跨膜動(dòng)態(tài)加工”模型認(rèn)為[8, 14, 23](Fig. 2)：Nrf1錨定于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，在其氨基端跨膜結(jié)構(gòu)TM1 (transmembrane 1)與內(nèi)部潛在的跨膜肽段共同作用下，通過(guò)自身的電荷狀態(tài)調(diào)整肽段在膜上的朝向，從而使Nrf1在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上進(jìn)行動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。當(dāng)Nrf1以氨基端朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞漿一側(cè)的形式錨定于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上時(shí)，其轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域TAD被轉(zhuǎn)位進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，繼而經(jīng)過(guò)糖基化修飾(O-連接、N-連接)形成無(wú)活性的糖蛋白質(zhì)；隨后，由p97提供動(dòng)力，TAD的部分區(qū)域逆轉(zhuǎn)位進(jìn)入胞漿，并在酶的作用下去糖基化形成脫糖形式的蛋白質(zhì)，隨即經(jīng)胞漿內(nèi)26 S蛋白酶體、鈣蛋白酶(calpains)等水解加工，將其從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜釋放并產(chǎn)生85 kD活化亞型；該活化亞型經(jīng)核孔進(jìn)入核內(nèi)啟動(dòng)下游基因表達(dá)。其中，26 S各亞基(PMSs)是Nrf1的重要靶基因，當(dāng)26 S功能被部分抑制后(即低劑量抑制劑)，其可通過(guò)阻止Nrf1的降解得以激活表達(dá)。此外，活化前的脫糖形式蛋白質(zhì)還可能通過(guò)脂膜轉(zhuǎn)運(yùn)而直接進(jìn)入核內(nèi)調(diào)控下游基因表達(dá)。

Fig.2 Post-translation processing models of Nrf1 TM1: Transmembrane 1; TAD: Transactivation domain; bZIP: basic leucine-zipper; DDI1/2: DNA damage induction 1 homologue 1/2; sMafs: small Maf; GTM: general transcriptional machineries; ARE: antioxidant response element; PSMs: proteasome subunit gene[8]

第二，Radhakrishnan等提出的“位點(diǎn)特異性剪切加工”模型指出[24]：Nrf1的氨基端錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上時(shí)，其氨基端朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞漿側(cè)，羧基端位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔；在生理?xiàng)l件下，Nrf1的羧基端主體在p97作用下“翻轉(zhuǎn)”至細(xì)胞漿一側(cè)，隨后在26 S的作用下降解，以維持較低的本底水平；當(dāng)26 S功能被抑制時(shí)，“翻轉(zhuǎn)”至細(xì)胞漿中的Nrf1降解受阻。隨后，在蛋白酶的作用下，在103與104位氨基酸間進(jìn)行特異性剪切，從而將其從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上釋放，并由核孔入核，調(diào)控下游靶基因如PSMs的表達(dá)。

第三，Sha與Goldberg[25]提出的“泛素依賴性剪切加工”模型認(rèn)為：在正常生理狀態(tài)下，錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Nrf1借助p97提供的動(dòng)力，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的羧基端部分“翻轉(zhuǎn)”至細(xì)胞漿中。隨后，經(jīng)泛素化修飾被26 S降解；然而，在用26 S抑制劑處理時(shí)，泛素化的Nrf1可被僅具有部分活性的26 S (即低劑量抑制劑時(shí))剪切加工，使Nrf1從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上釋放，并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)調(diào)控下游靶基因。例如，PSMs、p97等的表達(dá)；而在高劑量時(shí)，26 S功能因被完全抑制導(dǎo)致其無(wú)法對(duì)Nrf1進(jìn)行加工活化。

隨著研究的深入，Nrf1剪切加工酶DDI1/2 (DNA-damage inducible 1 homolog 1/2)的發(fā)現(xiàn)，為辨析這3種模型帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)[26, 27]。在此基礎(chǔ)上，Xiang等[28, 29]通過(guò)突變Nrf1 101～105位氨基酸與氨基端泛素化位點(diǎn)，以及干預(yù)DDI1/2、p97等方法揭示：泛素化不是Nrf1剪切加工的必要條件，而且Nrf1加工位置并不具有位點(diǎn)特異性，僅與氨基端是否形成正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)，即Nrf1在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，一旦形成適合剪切加工的空間結(jié)構(gòu)，其均能通過(guò)近膜水解加工模式(regulated juxtamembrane proteolysis)完成剪切，并從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上釋放(Fig. 2)。

綜上所述，Nrf1可通過(guò)mRNA剪切、選擇性翻譯起始與翻譯后剪切加工等方式產(chǎn)生具不同功能的亞型。

3 核因子E2相關(guān)因子1不同亞型的生物學(xué)功能

從目前的研究進(jìn)展來(lái)看，Nrf1可以直接啟動(dòng)HO1、NQO1、HK1、ATF6、CD36等基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控氧化還原平衡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和炎癥等過(guò)程(詳見(jiàn)文獻(xiàn)[3])。Nrf1主要亞型的結(jié)構(gòu)域信息顯示，它們均包含CNC-bZIP 結(jié)構(gòu)域(Fig. 1B)。該結(jié)構(gòu)域可與抗氧化或親電反應(yīng)元件(ARE或EpRE)結(jié)合啟動(dòng)下游相關(guān)基因的表達(dá)，因而其各個(gè)亞型在發(fā)揮生物學(xué)功能方面有許多相似之處。例如，Zhang等通過(guò)ARE驅(qū)動(dòng)的熒光報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)分析Nrf1的轉(zhuǎn)錄活性時(shí)發(fā)現(xiàn)，Nrf1β因缺乏部分轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域AD1而表現(xiàn)出較弱的轉(zhuǎn)錄活性[21]。盡管如此，不同亞型之間的調(diào)控仍存在一些差異，例如在COS-1細(xì)胞中過(guò)表達(dá)Nrf1γ、Nrf1δ則抑制ARE驅(qū)動(dòng)的熒光報(bào)告基因的活性，而且阻斷Nrf1δ可增強(qiáng)Nrf1α、Nrf1β的活性。根據(jù)其結(jié)構(gòu)域的組成推測(cè)，缺失轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域的Nrf1γ、Nrf1δ可能通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合于靶基因的ARE序列從而發(fā)揮抑制作用[21]。為了更好地比較Nrf1主要亞型在靶基因調(diào)控上的差異，Wang等[9]構(gòu)建四環(huán)素誘導(dǎo)表達(dá)的Nrf1α、Nrf1β和Nrf1γ細(xì)胞系，并對(duì)每個(gè)亞型調(diào)控的靶基因進(jìn)行高通量測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)3種亞型參與不同的生物學(xué)過(guò)程。其中，Nrf1α調(diào)控的差異性基因主要在轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA代謝、細(xì)胞周期、大分子代謝和細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)等方面高度富集；Nrf1β亞型調(diào)控的差異性基因主要參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)、磷酸化和生物合成等過(guò)程；Nrf1γ亞型則在細(xì)胞增殖調(diào)控、損傷反應(yīng)、蛋白質(zhì)代謝、血管發(fā)育等過(guò)程發(fā)揮基因調(diào)控功能。

雖然Nrf1的不同亞型在細(xì)胞層面上的調(diào)控具有較大的差異，但這種差異能否對(duì)生物的整體功能產(chǎn)生影響仍然未知。從僅有的幾組動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可以推測(cè)，這些亞型可能參與胚胎的發(fā)育，例如Chen等[6]構(gòu)建bZIP-CTD缺失Nrf1敲除小鼠時(shí)發(fā)現(xiàn)，敲基因鼠在妊娠中后期(12.5 dpc)出現(xiàn)死亡。Farmer等[5]構(gòu)建LCR-F1/Nrf1β全基因敲除小鼠，在胚胎發(fā)育的早期階段(6.5-7.5 dpc)就出現(xiàn)了死亡。值得一提的是，Yuan等[19]在血漿中發(fā)現(xiàn)了Nrf1D，并提示Nrf1D具有分泌功能。

盡管目前關(guān)于Nrf1不同亞型的生物學(xué)功能研究非常有限，但現(xiàn)階段的研究所揭示的功能表明，Nrf1各亞型在轉(zhuǎn)錄活性、轉(zhuǎn)錄調(diào)控的靶基因以及胚胎發(fā)育等方面發(fā)揮差異化調(diào)控作用，這種功能上的多樣性恰恰提示著Nrf1在機(jī)體內(nèi)的重要性，亟待進(jìn)一步研究。

4 核因子E2相關(guān)因子1亞型產(chǎn)生過(guò)程異常在疾病中的作用

已有的研究揭示，Nrf1可通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體穩(wěn)態(tài)、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)、氧化還原平衡等方面影響脂肪細(xì)胞肥大、炎癥和胰島素抵抗等過(guò)程[30-33]，并且也對(duì)心血管的缺血損傷具有保護(hù)作用[34]。其功能缺失引發(fā)非酒精性脂肪肝、肝癌、神經(jīng)退行性疾病和糖尿病等多種疾病[3, 4]。而且，近幾年在肝癌細(xì)胞、胰島素瘤中的研究提示，Nrf1具有抑癌基因的作用[35, 36]。盡管Nrf1在系統(tǒng)發(fā)育中的整體功能已經(jīng)闡明，但其因翻譯后修飾加工異常引起的疾病在近幾年才逐漸被揭示，其具體作用如下所述：

4.1 在腫瘤中的作用

在大部分的腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中，泛素-蛋白酶體途徑通常處于高度活化狀態(tài)，以維持胞內(nèi)蛋白質(zhì)快速穩(wěn)定的增加。上述Nrf1剪切加工模型表明，26 S亞基是Nrf1的重要靶基因，因此，在抑制腫瘤細(xì)胞26 S活性的過(guò)程中容易活化Nrf1，增加26 S亞基的表達(dá)，緩解26 S抑制時(shí)帶來(lái)的蛋白質(zhì)應(yīng)激，即“反彈”效應(yīng)[37-40]。這也是在臨床上用蛋白酶體抑制劑類藥物治療腫瘤產(chǎn)生強(qiáng)耐藥性的重要原因之一。由于Nrf1加工活化時(shí)涉及去糖基化、轉(zhuǎn)位、泛素化、蛋白酶與蛋白酶體剪切加工等過(guò)程，理論上阻斷其中任一過(guò)程即可破壞Nrf1介導(dǎo)的蛋白酶體“反彈”效應(yīng)，從而增強(qiáng)蛋白酶體抑制劑的腫瘤殺傷作用。這一點(diǎn)在諸多研究中得到證實(shí)(見(jiàn)Table 1)。例如，Le Moigne等[41]用p97抑制劑CB-5083和蛋白酶體抑制劑bortezomib同時(shí)作用于多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，CB-5083可阻止bortezomib對(duì)Nrf1的活化加工與核轉(zhuǎn)位[41]。體內(nèi)研究也證實(shí)，CB-5083與bortezomib的聯(lián)合處理明顯抑制腫瘤進(jìn)展。又如，用基因敲除技術(shù)或抑制劑靶向脫糖基化酶(N-Glycanase 1，NGLY1)、蛋白酶(DDI2)以影響Nrf1的去糖基化及翻譯后加工可增強(qiáng)bortezomib等對(duì)多發(fā)性骨髓瘤、結(jié)直腸癌細(xì)胞的毒性[26, 42, 43]。另外，近期的研究結(jié)果顯示，可通過(guò)上游分子CPEB3調(diào)控Nrf1的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌細(xì)胞的蛋白酶體活性，并與臨床上的不良預(yù)后相關(guān)[44]。

Table 1 The antitumor drugs target the transcription and post-translational processing of Nrf1

除了通過(guò)破壞蛋白酶體“反彈”效應(yīng)來(lái)增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性以外，還可以通過(guò)Nrf1的抗氧化作用來(lái)增加藥物的殺傷作用。例如，用二甲雙胍(Metformin)抑制Nrf1的轉(zhuǎn)錄，并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄后降解以增強(qiáng)ROS (reactive oxygen species)的產(chǎn)生，從而抑制人肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[47]。此外，已有研究表明，通過(guò)調(diào)控miRNA影響Nrf1的表達(dá)也是腫瘤治療的可行方法之一，例如Chang等[48]發(fā)現(xiàn)，Metapristone可通過(guò)降低miR-492及其下游靶基因(Klf5和Nrf1)的表達(dá)，抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞生長(zhǎng)。

綜上所述，在腫瘤細(xì)胞中通過(guò)靶向Nrf1轉(zhuǎn)錄、去糖基化和轉(zhuǎn)位等剪切加工過(guò)程，阻止Nrf1的激活，破壞蛋白酶體“反彈”效應(yīng)等方法提高抗腫瘤藥物的腫瘤殺傷作用具有很強(qiáng)的可行性。

4.2 在其他疾病中的作用

4.2.1 膽固醇代謝相關(guān)疾病 膽固醇增多是糖尿病、脂肪肝、神經(jīng)退行性病變和動(dòng)脈粥樣硬化的重要致病因素。Widenmaier等[49]在研究膽固醇穩(wěn)態(tài)的過(guò)程中揭示，當(dāng)膽固醇含量過(guò)高時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中膽固醇可與Nrf1的膽固醇結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，抑制其剪切加工，從而影響Nrf1的定位與轉(zhuǎn)錄活性，抑制CD36驅(qū)動(dòng)的炎癥和代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，促進(jìn)膽固醇的轉(zhuǎn)化與排泄。這說(shuō)明，Nrf1是膽固醇穩(wěn)態(tài)和對(duì)細(xì)胞過(guò)量膽固醇適應(yīng)性反應(yīng)的核心組成部分。因而，Nrf1可能是治療膽固醇代謝相關(guān)疾病的一個(gè)新的潛在靶點(diǎn)，有待進(jìn)一步研究。

4.2.2 神經(jīng)退行性疾病 除了與膽固醇代謝相關(guān)疾病有關(guān)外，Nrf1的加工過(guò)程在蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)缺陷引起的神經(jīng)退行性疾病——脊髓和延髓性肌萎縮癥(spinal and bulbar muscular atrophy，SBMA)中也具有重要作用。例如，Nath等[50]在研究SBMA模型小鼠(AR113Q)發(fā)病機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，AR113Q蛋白可通過(guò)抑制DDI2阻止Nrf1的加工活化，進(jìn)而引起泛素-蛋白酶體相關(guān)基因表達(dá)下調(diào)，致使蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)失衡。因此，靶向Nrf1可能是治療神經(jīng)退行性疾病的有效方法，這一理念在Bott等[51]研究中得以體現(xiàn)。他們用姜黃素類似物ASC-JM17處理模型鼠時(shí)，發(fā)現(xiàn)該小分子藥物可通過(guò)活化Nrf1/Nrf2改善SBMA的癥狀[51]。

上述研究表明，Nrf1翻譯后加工修飾過(guò)程的異常在多種疾病的發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮作用。因此，通過(guò)有效地靶向干預(yù)Nrf1剪切加工過(guò)程，調(diào)控Nrf1的活性以及下游靶基因的表達(dá)，或許將成為臨床上疾病治療的一個(gè)新策略。

5 問(wèn)題與展望

Nrf1各亞型的產(chǎn)生受轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾加工等過(guò)程中眾多因素的調(diào)控，其產(chǎn)物分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核多個(gè)區(qū)域，這些具有不同作用且多方位分布的亞型，必然從多個(gè)方面參與機(jī)體的生理性功能。盡管已對(duì)Nrf1生物學(xué)功能有了一定的了解，但仍然比較局限，有較多問(wèn)題亟待解決：(1) 當(dāng)前對(duì)Nrf1功能性亞型的鑒定主要是從蛋白質(zhì)水平上的變化進(jìn)行明確。然而非常遺憾的是，目前并無(wú)特異性抗體識(shí)別其亞型分子，即使是針對(duì)Nrf1本身而言，也無(wú)有效免疫組化抗體，這在一定程度上限制了Nrf1的研究范圍；(2) 除了早期發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)亞型外，Ensembl數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，Nrf1通過(guò)剪切加工產(chǎn)生了23個(gè)轉(zhuǎn)錄本，這些信息足以顯示Nrf1在RNA水平上調(diào)控的復(fù)雜性。同時(shí)也表明，Nrf1在胞內(nèi)發(fā)揮功能的重要性；然而，目前關(guān)于Nrf1 RNA水平上的剪切調(diào)控卻是鮮有報(bào)道；(3) Nrf1作為蛋白酶體“反彈”效應(yīng)的直接調(diào)控因子，為克服蛋白酶體抑制劑(例如bortezomib等)在臨床運(yùn)用上的耐藥性提供新的契機(jī)，雖然通過(guò)干預(yù)Nrf1的翻譯后修飾能提高此類化療藥物的敏感性，但蛋白酶體抑制劑活化Nrf1的上游機(jī)制仍不清楚，因而明確蛋白酶體“反彈”效應(yīng)的上游機(jī)制，對(duì)于指導(dǎo)蛋白酶體抑制劑在實(shí)體瘤中的應(yīng)用具有重要意義。值得一提的是，臨床研究發(fā)現(xiàn)，Nrf1與阿爾茲海默癥[52]、先天性去糖基化病[53]的發(fā)生具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，而且可作為惡性黑色素瘤和彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤[54, 55]的預(yù)后指標(biāo)?？傊劢筃rf1并揭示其深層的調(diào)控機(jī)制勢(shì)必為腫瘤、神經(jīng)退行性疾病、代謝性相關(guān)疾病的治療提供新方向。