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DJ-1蛋白在程序性細(xì)胞死亡中的作用

2022-11-16 08:49:32王英迪付宇程潤劉偉潔繆明星顏天華中國藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院生理教研室南京0009中國藥科大學(xué)國家藥學(xué)實驗教學(xué)示范中心南京0009
中南藥學(xué) 2022年10期
關(guān)鍵詞:氧化應(yīng)激靶向調(diào)節(jié)

王英迪,付宇,程潤,劉偉潔,繆明星,顏天華*(.中國藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院生理教研室,南京 0009;.中國藥科大學(xué)國家藥學(xué)實驗教學(xué)示范中心,南京 0009)

迄今為止,已經(jīng)有至少五種主要的程序性細(xì)胞死亡(programmed cell death,PCD)被發(fā)現(xiàn)和深入研究,包括凋亡、自噬或自噬性細(xì)胞死亡、壞死性凋亡、焦亡和鐵死亡。PCD 受基因或信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控,對體內(nèi)平衡的維持發(fā)揮著重要作用,而當(dāng)PCD 失調(diào)時,則會引起神經(jīng)退行性疾病、癌癥和一系列其他疾病,因此針對細(xì)胞死亡途徑的治療有著巨大的前景[1]。

1997年,Nagakubo 等[2]發(fā)現(xiàn)了一種新的與c-myc 相互作用的蛋白,將其命名為DJ-1 蛋白,之后越來越多的研究表明該蛋白介導(dǎo)多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與多種細(xì)胞死亡方式,從而影響疾病狀態(tài)[3-4]。DJ-1 蛋白與自噬之間的關(guān)系在許多研究中已經(jīng)得到了證明,即DJ-1 蛋白對自噬產(chǎn)生正負(fù)調(diào)節(jié)兩種相反的作用,這種差異可能是由于DJ-1 蛋白在不同細(xì)胞類型中的作用不同所致[4]。DJ-1 蛋白已經(jīng)被證明通過下游調(diào)節(jié)因子,如凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1,ASK1)、Akt、死亡域相關(guān)蛋白Daxx 和P53等,防止由多種凋亡刺激物觸發(fā)的細(xì)胞凋亡[5]。研究發(fā)現(xiàn)DJ-1 蛋白還可對焦亡[6]、鐵死亡[7]及壞死性凋亡[8]產(chǎn)生影響??傊?,DJ-1 蛋白參與PCD 過程(見表1),現(xiàn)就DJ-1 蛋白在PCD 中的作用進(jìn)行綜述,以期為靶向DJ-1 蛋白的藥物研發(fā)及臨床應(yīng)用提供借鑒。

表1 DJ-1 蛋白在PCD 中的作用Tab 1 Role of DJ-1 protein in PCD

1 DJ-1 蛋白概述

1.1 DJ-1 蛋白結(jié)構(gòu)

DJ-1 蛋白由189 個氨基酸殘基組成,分子量在20 kDa 左右,屬于ThiJ/PfpI 超家族,主要以同型二聚體形式存在,最初被鑒定為癌基因產(chǎn)物,后來發(fā)現(xiàn)DJ-1 蛋白的基因PARK7突變時可導(dǎo)致常染色體隱性早發(fā)性帕金森病[3]。編碼DJ-1 蛋白的基因——PARK7,在人類1 號染色體1p36.23 處,包含17 個內(nèi)含子和7 個外顯子,在小鼠染色體4E 上發(fā)現(xiàn)了基因同源物。當(dāng)DJ-1 蛋白的基因發(fā)生突變時,將會影響DJ-1 蛋白的二聚化、蛋白的穩(wěn)定性及其他功能,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了DJ-1 蛋白的幾種突變,包括M26I、A104T、D149A、E163K 和L166P 等[4]。DJ-1 蛋白單體蛋白具有螺旋-折疊-螺旋結(jié)構(gòu),包含11 個β鏈(β1~β11)和8 個α-螺旋(αA~αH)。β-折疊位于結(jié)構(gòu)中心,分子的一端是α-螺旋和一個β3-4發(fā)夾,另一端是三股反平行β-折疊[3-4]。

1.2 DJ-1 蛋白功能

DJ-1 蛋白作為一種高度保守且廣泛表達(dá)的蛋白質(zhì),在人體胰腺、腎臟、肝臟、睪丸和心臟等器官組織中存在[3],具有多種功能,參與多種生物學(xué)過程,如調(diào)節(jié)線粒體功能、參與氧化還原平衡、調(diào)節(jié)凋亡和自噬等。就其分子功能而言,DJ-1蛋白可介導(dǎo)PI3K/Akt、ASK1、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、核因子E2 相關(guān)因子2(nuclear factor E2 related factor 2,Nrf2)、P53 等信號通路,在細(xì)胞存活、抗氧化防御和細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中起重要作用[5]。

1.2.1 氧化還原調(diào)節(jié) 在氧化應(yīng)激狀態(tài)下,DJ-1蛋白作為一種抗氧化劑,在對氧化最為敏感的106 位半胱氨酸(Cysteine 106,Cys106)殘基處發(fā)生氧化。Cys106 可在輕度氧化應(yīng)激下從還原形式(Cys106-SH)氧化為亞硫酸(Cys106-SO2H),并可在更強烈的氧化條件下進(jìn)一步氧化為磺酸(Cys106-SO3H),使DJ-1 蛋白的等電點從6.2 變化至5.8[9]。既往研究認(rèn)為,線粒體參與許多關(guān)鍵的細(xì)胞調(diào)控過程,如活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成,因此,確保線粒體功能正常對維持氧化還原平衡至關(guān)重要。在生理條件下,DJ-1 蛋白主要存在于細(xì)胞質(zhì)中,在細(xì)胞核和線粒體中僅少量存在,然而在氧化應(yīng)激時,DJ-1 蛋白可易位到線粒體的不同部位,對調(diào)節(jié)線粒體穩(wěn)態(tài)和功能及對細(xì)胞的存活起重要作用[3-4]。此外,DJ-1 蛋白可以抑制Nrf2(抗氧化轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子)與其抑制劑Kelch 樣ECH 關(guān)聯(lián)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)的相互作用,從而抑制Nrf2 的降解,導(dǎo)致Ⅱ期解毒酶和抗氧化酶的上調(diào)[9]。在缺氧條件下,DJ-1 蛋白還可以穩(wěn)定缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)并增加其轉(zhuǎn)錄活性,從而增加細(xì)胞對缺氧應(yīng)激的抗性[10]。

1.2.2 MAPK 通路 MAPK 信號通路是調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、凋亡等胞內(nèi)信號傳導(dǎo)的重要通路,通過高度保守的三級激酶級聯(lián)傳遞信號,包括MAPK 激酶的激酶(MAPKKK)、MAPK 激酶(MAPKK)和MAPK[5]。MAPK 主要包括3 個亞族:ERK、JNK 和P38MAPK。DJ-1 蛋白可直接與c-Raf 結(jié)合激活MEK 和ERK1/2;也可作用于ERK的上游或直接與ERK 結(jié)合激活ERK1/2;還可作用于P53,抑制DUSP1(一種絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶,介導(dǎo)MAPK 去磷酸化)的表達(dá),從而激活ERK1/2[11]。ASK1 是MAPKKK,其下游是MAPKK,可以激活JNK 和P38MAPK,在應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用。DJ-1 蛋白可通過與ASK1 直接結(jié)合、增加ASK1 抑制劑Trx1 的表達(dá)或在細(xì)胞核中與Daxx 相互作用,阻止Daxx 向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運來抑制ASK1 活化并減少細(xì)胞死亡[11]。

1.2.3 PI3K/Akt DJ-1 蛋白通過與10 號染色體上缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)結(jié)合并抑制其磷酸酶活性來抑制PTEN的功能,使得PI3K 和Akt 磷酸化激活,有利于細(xì)胞存活[9]。DJ-1 蛋白還可在S/G2 核自身抗原(SG2NA)的作用下,與Akt 相互作用形成復(fù)合物,促進(jìn)Akt 信號傳導(dǎo)活性。P53、DJ-1 蛋白和Akt 之間可能存在復(fù)雜的相互調(diào)節(jié)。P53 能夠抑制DJ-1 蛋白的表達(dá)和活化,而DJ-1 蛋白能與P53 結(jié)合或通過PI3K/Akt 途徑抑制P53 活性;P53 通過增加靶基因如IGF-BP3或PTEN的轉(zhuǎn)錄來負(fù)調(diào)節(jié)PI3K/Akt 途徑,而Akt 激活E3 泛素連接酶MDM2,誘導(dǎo)P53 降解[5]。此外,DJ-1 蛋白還可通過PI3K/Akt 信號通路調(diào)節(jié)其下游凋亡抑制因子survivin 的表達(dá),從而抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)細(xì)胞增殖[12]。

1.2.4 P53 P53 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期停滯,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。DJ-1 蛋白通過與P53 的DNA 結(jié)合區(qū)結(jié)合來抑制P53 轉(zhuǎn)錄活性;DJ-1 蛋白還可以直接與沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1,Sirt1)結(jié)合并激活Sirt1 的去乙酰酶活性,隨后,Sirt1 作用于P53 并抑制P53 的轉(zhuǎn)錄。此外,DJ-1蛋白還可與Topors/P53BP3 結(jié)合,從而釋放P53的泛素化形式,促進(jìn)P53 的轉(zhuǎn)錄[13]。

2 DJ-1 蛋白與PCD

2.1 DJ-1 蛋白與自噬

自噬是將細(xì)胞組分或整個細(xì)胞器送入到溶酶體中以降解的過程,是應(yīng)對細(xì)胞應(yīng)激時的自我保護(hù)現(xiàn)象。迄今為止,已經(jīng)鑒定了三種不同形式的自噬——大自噬、小自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)[14]。

2.1.1 DJ-1 蛋白正調(diào)節(jié)自噬 DJ-1 蛋白通過促進(jìn)自噬對神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用,并因此改善疾病狀態(tài)。α-syn 的沉積是帕金森?。≒arkinson’s disease,PD)的典型病理學(xué)特征,且α-syn 主要通過CMA 途徑降解,因此,CMA 的損傷與PD的發(fā)病機制密切相關(guān)。研究表明,使用shRNA敲除溶酶體相關(guān)膜蛋白2A(lysosomeassociated membrane protein 2A,LAMP2A) 可使DJ-1 蛋白表達(dá)下調(diào),使神經(jīng)元細(xì)胞對氧化應(yīng)激的刺激敏感,影響神經(jīng)元穩(wěn)態(tài);然而DJ-1 蛋白表達(dá)的下調(diào)也可加速LAMP2A 的降解,抑制CMA 途徑,增加α-syn 的積累[15-16]。DJ-1 蛋白敲除還使自噬受體蛋白P62 和細(xì)胞自噬蛋白LC3 的自噬依賴性降解受損,不僅導(dǎo)致α-syn 積聚,還更容易對α-syn產(chǎn)生促炎反應(yīng),使炎癥因子IL-6 和IL-1β的分泌增加,產(chǎn)生神經(jīng)毒性,加重PD[17]。此外,DJ-1蛋白還可通過ERK 途徑,增加自噬水平,保護(hù)小鼠中腦多巴胺能神經(jīng)元細(xì)胞(MN9D)免受魚藤酮的侵害,保護(hù)神經(jīng)元[18]??傊?,這些研究證明了DJ-1 蛋白在自噬反應(yīng)中的重要性,為PD 治療策略的發(fā)展提供了新的視角。

DJ-1 蛋白上調(diào)自噬還可在其他疾病中發(fā)揮保護(hù)作用。如Chen 等[19]研究表明,DJ-1 蛋白的過表達(dá)通過p-VHL 上調(diào)IKKβ的表達(dá)p-Tau,逆轉(zhuǎn)了Aβ1-42抑制的自噬和下調(diào)了Aβ1-42誘導(dǎo)的P-Tau 蛋白表達(dá),改善了阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease,AD)。DJ-1 蛋白還可通過AMPK/mTOR 信號通路上調(diào)自噬,發(fā)揮糖尿病大鼠缺血后處理誘導(dǎo)的心臟保護(hù)作用[20]。而DJ-1 蛋白敲除導(dǎo)致的自噬受損,可惡化心肌肥厚[21]。

2.1.2 DJ-1 蛋白負(fù)調(diào)節(jié)自噬 自噬水平的降低與腫瘤密切相關(guān),許多癌基因產(chǎn)物抑制自噬,如DJ-1 蛋白就可抑制自噬。DJ-1 蛋白過表達(dá)通過介導(dǎo)JNK/Bcl2/Beclin1 信號通路,抑制JNK 的磷酸化和Bcl2 的表達(dá),抑制Beclin1 和Bcl2 的解離,從而抑制自噬過程,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖,而沉默DJ-1 蛋白的效果則完全相反[22]。自噬還可以增強某些腫瘤細(xì)胞在化療期間獲得的抵抗力,從而限制抗腫瘤藥物的療效,產(chǎn)生化療耐藥性。Zhou 等[23]研究表明抗腫瘤藥物環(huán)吡洛胺(ciclopirox olamine,CPX)可下調(diào)DJ-1 蛋白,激活A(yù)MPK 通路和抑制mTOR,誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞(colorectal cancer,CRC)發(fā)生自噬,發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用,促進(jìn)細(xì)胞存活。因此,靶向DJ-1 蛋白為腫瘤發(fā)生和耐藥性的研究提供了新的方向。此外,DJ-1 蛋白過表達(dá)還可通過PTEN/PI3K/Akt 促生存途徑通路來抑制自噬,減少細(xì)胞死亡,降低C2-神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性[24]。也可降低DJ-1 蛋白,增強自噬,改善肝缺血再灌注損傷[25]。

2.2 DJ-1 蛋白與凋亡

細(xì)胞凋亡是一個依賴半胱氨酸蛋白酶(caspase)高度調(diào)控的細(xì)胞死亡過程,不會引起炎癥反應(yīng),有內(nèi)源性和外源性兩種途徑[1]。細(xì)胞凋亡的失衡可導(dǎo)致許多疾病,如凋亡過激會導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病,而凋亡功能失活會導(dǎo)致腫瘤不受控制的增殖和耐藥。因此,了解凋亡機制對于開發(fā)有效的化學(xué)治療劑非常重要。

2.2.1 DJ-1 蛋白/PI3K/Akt DJ-1 蛋白過表達(dá)可能通過PI3K/Akt/mTOR 信號通路改善線粒體功能,降低ROS 的產(chǎn)生,降低促凋亡蛋白p-P53 和活化的caspase-3 的表達(dá),保護(hù)視網(wǎng)膜周細(xì)胞免受高糖誘導(dǎo)的凋亡[26]。DJ-1 蛋白還可調(diào)節(jié)HIF-1α的表達(dá)促進(jìn)CRC 細(xì)胞在缺氧條件下存活,而當(dāng)DJ-1 蛋白敲除后,細(xì)胞凋亡率明顯增加[10]。DJ-1蛋白的下調(diào)可降低腫瘤細(xì)胞中K-RAS、H-RAS和N-RAS 的表達(dá),其下游通路ERK1/2 和Akt的磷酸化均下降,且用厄洛替尼處理后,Akt 和ERK1/2 的磷酸化進(jìn)一步降低,細(xì)胞凋亡增加[27]。此外,miR142 還可與DJ-1 蛋白結(jié)合,抑制DJ-1蛋白的表達(dá),使抗凋亡蛋白survivin 的表達(dá)降低,從而增加胰腺癌細(xì)胞的凋亡,降低對化療藥的耐藥性[12]。表明DJ-1 蛋白可通過抑制凋亡來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活及增強化療耐藥,因此靶向DJ-1 蛋白可能為腫瘤的治療提供新的思路。

2.2.2 DJ-1 蛋白/P53 DJ-1 蛋白可通過與P53直接作用來抑制P53 的轉(zhuǎn)錄活性,降低促凋亡蛋白Bax 的表達(dá),抑制caspase 的活化,從而抑制細(xì)胞凋亡,發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用。而DJ-1 蛋白的敲除則上調(diào)了Bax 蛋白表達(dá)并加速了紫外線照射誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡[28]。DJ-1 蛋白還可維持結(jié)腸炎上皮屏障的穩(wěn)態(tài),Zhang 等[29]研究表明炎癥性腸病患者和急性結(jié)腸炎小鼠模型的腸道DJ-1 蛋白表達(dá)降低,導(dǎo)致P53 和P21 的表達(dá)增加,腸上皮細(xì)胞凋亡增加,從而導(dǎo)致腸上皮屏障的破壞,加重炎癥性腸病。因此,DJ-1 蛋白表達(dá)的調(diào)節(jié)可能是炎癥性腸病的潛在治療策略。此外,有研究表明白藜蘆醇可通過DJ-1 蛋白/Sirt1/P53 通路,減少缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)的H9c2 細(xì)胞的凋亡,增強細(xì)胞活力,產(chǎn)生心臟保護(hù)作用,而DJ-1 蛋白敲除則抵消了白藜蘆醇的抗凋亡和心臟保護(hù)作用[30]。

2.2.3 DJ-1 蛋白/ASK1 DJ-1 蛋白是P38 調(diào)節(jié)活化蛋白激酶(P38 regulated/activated protein kinase,PRAK)的下游相互作用靶點,在氧化應(yīng)激反應(yīng)中,PRAK 可能通過促進(jìn)DJ-1 蛋白和細(xì)胞核Daxx相互作用,阻止Daxx 的易位,從而發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用,抑制細(xì)胞死亡[31]。DJ-1 蛋白過表達(dá)轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,在H2O2誘導(dǎo)情況下,與未轉(zhuǎn)染的細(xì)胞相比,DJ-1 蛋白的過度表達(dá)抑制了ASK1 及P38 MAPK 的激活。Gao 等[32]研究同樣表明DJ-1 蛋白通過Akt 磷酸化抑制P38MAPK 的激活,對ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡具有預(yù)防作用,并起到神經(jīng)保護(hù)的作用。

2.2.4 其他 在人子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),DJ-1蛋白可與Cezanne 相互作用并負(fù)調(diào)節(jié)Cezanne,激活非經(jīng)典NF-κB 通路,抑制細(xì)胞凋亡并促進(jìn)其增殖[33]。DJ-1 蛋白與pro-caspase-8 競爭結(jié)合Fas 相關(guān)死亡域蛋白(Fas-associated protein death domain,F(xiàn)ADD)的DED 結(jié)構(gòu)域,通過阻斷FADD 和pro-caspase-8 之間的相互作用來調(diào)節(jié)腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[34],對TRAIL 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡具有抗性。DJ-1 蛋白上調(diào)還可激活Nrf2 通路,抑制氧化應(yīng)激,保護(hù)SH-SY5Y 細(xì)胞免受利多卡因誘導(dǎo)的凋亡,發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[35];誘導(dǎo)Nrf2 依賴的P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)和Bcl-2 的表達(dá),促進(jìn)藥物主動外排,增強細(xì)胞的抗凋亡能力[36]。

綜上,DJ-1 蛋白可通過不同的信號通路抑制細(xì)胞凋亡發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用或增加腫瘤細(xì)胞的增殖及耐藥,因此,靶向DJ-1 蛋白為不同疾病治療藥物的研究提供了方向。

2.3 DJ-1 蛋白與其他PCD

2.3.1 DJ-1 蛋白與焦亡 與凋亡不同,焦亡是促炎性的PCD,且依賴的是caspase-1(經(jīng)典途徑)和caspase-4/5/11(非經(jīng)典途徑)。Ji 等[37]研究表明DJ-1 蛋白敲除顯著抑制Nrf2 的表達(dá),同時促進(jìn)NLRP3 的表達(dá),增加炎癥反應(yīng),加重PD 癥狀。而腦內(nèi)DJ-1 蛋白的過表達(dá)可降低氧化應(yīng)激,降低caspase-1、IL-1β和IL-18 的水平,同時減少轉(zhuǎn)基因小鼠的神經(jīng)元死亡和Aβ沉積,并改善認(rèn)知功能,但不影響caspase-3 的表達(dá),表明DJ-1蛋白對AD 的保護(hù)作用可能與抑制焦亡有關(guān)[6]。

2.3.2 DJ-1 蛋白與鐵死亡 鐵死亡是一種鐵依賴性的脂質(zhì)過氧化物水平積累所致的新的細(xì)胞死亡形式。DJ-1 蛋白 C 末端最后3 個氨基酸(DJ-1 蛋白ΔC3)對其同型二聚化非常重要,當(dāng)DJ-1 蛋白ΔC3 缺失時,對由erastin(一種鐵死亡誘導(dǎo)劑)誘導(dǎo)的脂質(zhì)ROS 的積累幾乎沒有影響,對鐵死亡的抑制作用消除[38]。DJ-1 蛋白還被證明通過抑制S-腺苷-同型半胱氨酸水解酶(SAHH,在轉(zhuǎn)硫途徑中催化S-腺苷-同型半胱氨酸水解為同型半胱氨酸和腺苷酸)和S-腺苷同型半胱氨酸水樣蛋白1(AHCYL1,負(fù)調(diào)節(jié)SAHH)的相互作用,恢復(fù)SAHH 的四聚體結(jié)構(gòu)和SAHH 活性,維持轉(zhuǎn)硫途徑中合成的半胱氨酸水平來降低脂質(zhì)ROS,從而抑制erastin 誘導(dǎo)的鐵死亡[39]。值得注意的是,DJ-1 蛋白低表達(dá)顯著增強了體內(nèi)外腫瘤細(xì)胞對鐵死亡誘導(dǎo)劑的敏感性,表明DJ-1 蛋白可作為腫瘤治療的潛在靶標(biāo),且靶向DJ-1 蛋白二聚化的抑制劑可作為腫瘤治療的新藥物。此外,DJ-1 蛋白通過調(diào)節(jié)Nrf2/GPX4 信號通路抑制鐵死亡,在子癇前期的發(fā)病機制中發(fā)揮保護(hù)作用[7]。

2.3.3 DJ-1 蛋白與壞死性凋亡 壞死性凋亡是一種不依賴于caspase 酶的促炎性細(xì)胞死亡。使用DJ-1 蛋白 siRNA 轉(zhuǎn)染骨髓瘤細(xì)胞后,測量caspase-3 活性,作為凋亡的指標(biāo),但是未觀察到caspase-3 活性的顯著增加,而用50 μmol·L-1necrostatin-1(壞死性凋亡抑制劑)處理后,顯著降低了DJ-1 蛋白 siRNA 轉(zhuǎn)染引起的細(xì)胞死亡[8],表明DJ-1 蛋白是通過抑制壞死性凋亡來發(fā)揮抗腫瘤作用的。

3 治療藥物

DJ-1 蛋白是一種多功能蛋白,參與調(diào)節(jié)多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,并對不同形式的PCD 產(chǎn)生影響,從而影響多種疾病狀態(tài)。目前,已有許多靶向DJ-1 蛋白的藥物處于臨床試驗中,包括中藥和小分子化合物(見表2)。

表2 靶向DJ-1 蛋白的治療藥物Tab 2 Therapeutic drugs targeting DJ-1 protein

姜黃素和迷迭香酸是酚類化合物,可靶向抑制DJ-1 蛋白的表達(dá),通過外源性和內(nèi)源性兩種途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,還可抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲,發(fā)揮抗腫瘤作用[40-41]。白藜蘆醇可上調(diào)DJ-1蛋白的表達(dá),并促進(jìn)DJ-1 蛋白與Sirt1 的相互作用,恢復(fù)Sirt1 活性和降低P53 的乙?;?,抑制細(xì)胞凋亡,對心臟起到保護(hù)作用[30]。肉桂可在體內(nèi)代謝成苯甲酸鈉(natrium benzoate,NaB),并且能夠進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),通過上調(diào)DJ-1 蛋白,在MPTP 誘導(dǎo)的PD 小鼠模型中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用,改善運動功能,并減少多巴胺能神經(jīng)元的死亡,同時使PD 小鼠模型的黑質(zhì)和紋狀體中的多巴胺水平正?;已芯窟^程中小鼠沒有表現(xiàn)出任何藥物相關(guān)的不良反應(yīng)[42]。此外,NaB 還能減輕大鼠創(chuàng)傷性脊髓損傷中ROS 誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡[32]。肉蓯蓉提取物可改善突變型DJ-1 蛋白轉(zhuǎn)染的SH-SY5Y 細(xì)胞中過氧化氫誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性,為PD 的治療提供可能[43]。

富馬酸二甲酯(dimethyl fumarate,DMF,商品名Tecfidera),用于治療復(fù)發(fā)型多發(fā)性硬化癥和銀屑病,最近在臨床試驗用于治療淋巴瘤和白血病[44]。DJ-1 蛋白可能是DMF 的直接靶標(biāo),高濃度的DMF 降低DJ-1 蛋白的表達(dá),引起氧化應(yīng)激,發(fā)揮抗腫瘤作用[45]。FDA 批準(zhǔn)的一種戒酒藥物雙硫侖(disulfiram,DSF)可以與DJ-1 蛋白-Cys 殘基的巰基共價結(jié)合,顯著抑制DJ-1 蛋白的功能,增強不同類型腫瘤細(xì)胞中N-(4-羥基苯基)維生素甲酰胺[N-(4-hydroxyphenyl)retinamide,4-HPR]誘導(dǎo)的凋亡,從而發(fā)揮抗腫瘤作用,為腫瘤的協(xié)同治療提供選擇[46]。TPEN和TPGS 的聯(lián)合治療可以顯著誘導(dǎo)DJ-1 蛋白-Cys106 殘基處的氧化,增加細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激,從而誘導(dǎo)白血病細(xì)胞的凋亡,為不同類型的白血病患者開發(fā)更有效的治療策略[47]。DPMQ [2-(4(二甲基氨基)苯基亞氨基)甲基)喹啉-8-醇]以Cu2+依賴性方式穩(wěn)定DJ-1 蛋白,增加Nrf2 的核轉(zhuǎn)位和SOD1 的表達(dá),抑制魚藤酮或過氧化氫處理后的氧化應(yīng)激并改善線粒體功能,降低神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡[48]。紫杉醇和褪黑素聯(lián)合使用顯著降低DJ-1 蛋白,減少乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲,且優(yōu)于使用單一藥物[49]。環(huán)吡酮胺(ciclopirox,CPX)是一種合成的抗真菌藥物,能劑量依賴性地降低DJ-1 蛋白的表達(dá),從而誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS積累,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,發(fā)揮抗腫瘤作用[23]。

通過計算機虛擬篩選技術(shù),Yanagida 等[50]發(fā)現(xiàn)了一個可以和DJ-1 蛋白相互作用的小分子化合物UCP0054278,可顯著地抑制ROS 的產(chǎn)生,抑制神經(jīng)細(xì)胞的死亡并改善局灶性缺血損傷。Molcho 等[51]基于DJ-1 蛋白的結(jié)構(gòu),設(shè)計了一種命名為ND-13 的肽,并用ND-13 處理內(nèi)皮素-1 誘導(dǎo)的局灶性缺血小鼠模型,發(fā)現(xiàn)參與調(diào)節(jié)線粒體功能的幾種蛋白質(zhì)的表達(dá)改變,使線粒體功能恢復(fù),顯著改善小鼠局灶性缺血后的運動功能。同時,有學(xué)者基于DJ-1 蛋白的同源二聚體結(jié)構(gòu),設(shè)計合成了一系列雙靛紅衍生物,如DM2、DM4、DM6、DM8、DM10 和DM12,其 中DM10 對DJ-1 蛋白同源二聚體抑制作用最顯著,還可以顯著增強4-HPR 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和erastin 誘導(dǎo)的鐵死亡,為抗腫瘤藥物的協(xié)同治療提供了可能[52]。

4 小結(jié)與展望

細(xì)胞不適當(dāng)?shù)乃劳隹蓪?dǎo)致許多疾病的產(chǎn)生,目前已經(jīng)研究了多種疾病狀態(tài)下細(xì)胞的不同死亡方式及死亡機制。DJ-1 蛋白對自噬和凋亡的調(diào)節(jié),可對神經(jīng)退行性疾病及癌癥產(chǎn)生重要影響,DJ-1蛋白還可調(diào)節(jié)其他死亡方式,但目前相關(guān)的研究比較少,還需要進(jìn)一步研究。已經(jīng)有許多靶向DJ-1 蛋白的藥物被研究,尤其是中藥,其不良反應(yīng)少,具有很大的臨床價值。此外,體外DJ-1 蛋白 siRNA 的研究為其輔助治療選擇的潛在應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)??傊?,DJ-1 蛋白可調(diào)控細(xì)胞內(nèi)相關(guān)因子的表達(dá),改變細(xì)胞的存活狀態(tài),對疾病的研究及靶向治療藥物的開發(fā)和臨床應(yīng)用具有重要意義。

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