布雨鑫, 王 靜, 武瀚林, 李 佳, 閆承慧, 劉 丹

1.北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 心血管內(nèi)科,遼寧 沈陽 110016;2.中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院心血管內(nèi)科,遼寧 沈陽 110004

Trim55為Trims家族一員,Trims基序由鋅結(jié)合結(jié)構(gòu)域、環(huán)指結(jié)構(gòu)域、B盒基序與盤繞線圈結(jié)構(gòu)域組成。在Trims家族中,Trim54、Trim55與Trim63被命名為肌肉特異性環(huán)狀因子家族,為Trims蛋白的一個特殊亞類[1]。Trim54、Trim55與Trim63編碼高度同源的蛋白,可以通過各自的螺旋卷曲結(jié)構(gòu)域形成同源或異源二聚體發(fā)揮生物學作用[2]。本文就Trim55的生理功能,以及其在心血管系統(tǒng)疾病中的作用予以綜述。

1 Trim55的生理功能

1.1 Trim55對正常肌肉發(fā)育的影響 Trim55為一種肌肉特異性鋅指蛋白,參與原發(fā)性肌纖維形成[1-3]。在橫紋肌發(fā)育過程中,Trim55對微管、中間絲與肌節(jié)M線的維持至關(guān)重要[4]。不同結(jié)構(gòu)的Trim55具有不同的功能。RING結(jié)構(gòu)域廣泛存在于具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因轉(zhuǎn)錄、分化、泛素化、形態(tài)發(fā)生和微管穩(wěn)定等多種功能蛋白質(zhì)中,可能參與介導(dǎo)蛋白質(zhì)間的相互作用[3]。B-box鋅指結(jié)構(gòu)域是一個蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域[5];富含亮氨酸的卷曲結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)Trim55與微管的聯(lián)系[3]。有研究報道,人類肌動蛋白激酶結(jié)構(gòu)域的突變通過破壞Trim55與血清反應(yīng)因子(serum response factor,SRF)相互作用導(dǎo)致遺傳性肌肉疾病;同時,該研究對Trim55配體進行了雙雜交相互作用篩選,檢測到RING結(jié)構(gòu)域與SRF的反式激活結(jié)構(gòu)域相互作用并抑制核SRF的轉(zhuǎn)錄,從而抑制肌肉細胞的轉(zhuǎn)錄活性[6]。在肌節(jié)組裝過程中,Trim55與微管、肌球蛋白短暫結(jié)合,從而在新生肌節(jié)的排列與延伸中發(fā)揮重要作用[1]。Trim55通過調(diào)控蘇氨酸蛋白激酶活性維持骨骼肌成纖維細胞中的肌動蛋白骨架功能,并且在骨骼肌組織的細胞外基質(zhì)重塑中發(fā)揮作用[7]。另有研究報道,miR-30-5p可能調(diào)節(jié)肌肉相關(guān)基因Trim55,以發(fā)揮肌肉分化的作用[8]。有研究報道,在沉默調(diào)節(jié)蛋白1增加誘導(dǎo)的骨骼肌肥厚中Trim55表達水平增加[9]。一項隨機試驗結(jié)果顯示,Trim63與Trim55的mRNA水平在疲勞運動后3 h的骨骼肌組織中顯著升高[10]。Trim55在維持肌肉的正常發(fā)育過程中具有重要作用。

1.2 Trim55參與病理狀態(tài)下肌肉蛋白質(zhì)降解 Trim55在饑餓與炎癥反應(yīng)過程中表達上調(diào)。Trim63與Trim55上調(diào)可能為饑餓和炎癥過程中骨骼肌蛋白質(zhì)降解的中心環(huán)節(jié),此過程中,Trim63與Trim55可能起到從肌肉蛋白儲備中釋放游離氨基酸的作用[11]。

1.3 Trim55在正常心臟發(fā)育中發(fā)揮重要作用 Trim55為第1個在心臟顯著表達的Trims家族成員。Trim55有4種亞型,其中,p27亞型為心臟特異性分型,并參與心肌細胞生成,而敲除心肌細胞中的Trim55 p50A亞型后,肌原纖維生成受損。心臟肌節(jié)成熟后,Trim55與肌節(jié)M帶結(jié)合后轉(zhuǎn)移到細胞核內(nèi),調(diào)控肌節(jié)到細胞核的信號傳遞[1]。Trim55是小鼠心臟胚胎發(fā)育過程中的主要成員,也是動態(tài)調(diào)節(jié)最多的Trims家族成員,小鼠在胚胎發(fā)育第15.5天時,心臟中主要表達Trim55 p50A亞型,而從小鼠出生后第9天到成年,左心室中Trim55 p50A亞型的表達水平開始減少,Trim55 p60A亞型開始增加,并作為主要亞型。這說明,Trim55可能參與心室肌的功能適應(yīng)及分化[12]。Trim55通過支持E2F轉(zhuǎn)錄因子1(E2F transcription factor 1,E2F1),能夠驅(qū)動新生兒與成人心肌細胞的增殖而不會引起細胞凋亡,在正常心臟發(fā)育中具有重要作用,Trim55是通過促進E2F1進核而不是降解,從而在調(diào)節(jié)發(fā)育中的生理性肥大方面發(fā)揮作用[13]。

2 Trim55在心血管系統(tǒng)疾病中的研究

2.1 心肌肥厚 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)為常見的遺傳性心臟病,其特征為左心室肥大[14]。不同的基因突變臨床表型和預(yù)后不同,嚴重者會發(fā)生猝死[15]。有研究報道,泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的失調(diào)參與HCM發(fā)病。泛素化過程需要的酶包括泛素激活酶、泛素綴合酶與泛素連接酶[16]。泛素連接酶為泛素化過程至關(guān)重要的酶之一,絕大部分Trims均屬于泛素連接酶家族,在泛素化過程中發(fā)揮底物識別作用[17]。一項隊列研究顯示,HCM患者中Trim55罕見變異患病比例顯著高于健康人群(3.7%比0.7%),這表明,人類HCM與Trim55的罕見變異有關(guān)[18]。有研究報道,Trim55在主動脈縮窄引起的心肌肥大中可能無重要作用,對維持正常機械應(yīng)力反應(yīng)無明顯作用[19]。Trim63與Trim55均參與識別Z盤的特定成分、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子、翻譯機制和線粒體新陳代謝[20]。單一Trim63或Trim55敲除模型在肌肉肥大反應(yīng)中作用可能互補[21]。

2.2 心力衰竭 心力衰竭為各種心臟疾病的嚴重表現(xiàn)或晚期階段[22]。?；撬釣橐环N豐富的氨基酸,存在于包括心肌在內(nèi)的大多數(shù)身體組織中[23]。有研究報道,Trim63、Trim55和Trim54對?；撬岬墓餐{(diào)節(jié)可以幫助對抗心臟應(yīng)激[24-26]。在小鼠心房肌細胞中利用CRISPR/Cas9技術(shù)在內(nèi)源性位點引入了Trim55 E140K/-變異,并利用質(zhì)粒過表達Trim55野生型或E140K,結(jié)果顯示,與野生型相比,Trim55 E140K/-變異的心肌細胞存活率降低,對異丙腎上腺素的肥大反應(yīng)明顯[27]。

2.3 心肌缺血再灌注損傷 心肌缺血早期,心肌對游離脂肪酸的利用顯著增加。魚油中的ω-3多不飽和脂肪酸對于已經(jīng)具有心力衰竭或缺血性心臟病癥狀患者具有二級預(yù)防效果[28]。脫氫抗壞血酸作為ω-3多不飽和脂肪酸具有抗氧化特性,對缺血缺氧的細胞有保護作用[29]。有研究報道,Trim55-/-的心臟可能會發(fā)生一些代謝改變,有助于增加心臟應(yīng)對病理應(yīng)激時的適應(yīng)力[30-31]。Tan等[32]研究發(fā)現(xiàn),Trim55為miR-378a-3p的靶基因,其下調(diào)抑制miR-378a-3p抑制劑誘導(dǎo)的細胞凋亡與JNK1/2激活的增加,提示miR-378a-3p可能通過Trim55/DUSP1/JNK信號途徑對缺血再灌注誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡具有保護作用。

2.4 糖尿病性心肌病 在糖尿病患者中,心血管疾病的發(fā)病率與病死率均明顯增加,糖尿病為心臟病加重的一個重要的獨立機制。有研究報道,糖尿病大鼠會發(fā)生嚴重的心臟收縮功能障礙與心臟纖維化[33]。糖尿病患者過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors,PPAR)的慢性激活導(dǎo)致心肌細胞游離脂肪酸攝取/氧化增加[34-35]。有研究報道,由于Trim55在蛋白酶體非降解的機制中對PPARα與PPARγ1的多重泛素化,Trim55-/-心臟發(fā)生了一種更嚴重的糖尿病性心肌病變,其特征為早發(fā)性收縮功能障礙,左心室重量較大,心臟重量較重,PPAR活性顯著增加,從而確定Trim55為第1個在體內(nèi)通過翻譯后修飾調(diào)節(jié)心臟PPARα與PPARγ1活性的泛素連接酶[36]。

3 Trim55在其他疾病中的研究

Trim55除了在心血管疾病中發(fā)揮重要作用外,在腫瘤以及炎癥等過程中同樣具有重要作用。在結(jié)直腸癌患者中,Trim55表達顯著增加,并與腫瘤的惡性程度密切相關(guān),這種作用可能是通過影響細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1的表達,進而影響腫瘤細胞增殖實現(xiàn)的[37]。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)/D-氨基半乳糖誘導(dǎo)的肝炎小鼠肝單個核細胞中Trim55表達水平顯著降低,并與血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平呈負相關(guān)。Trim55可能通過抑制促炎細胞因子的產(chǎn)生和細胞遷移來挽救LPS誘導(dǎo)的巨噬細胞活化[38]。Trim55為影響肝癌患者預(yù)后的獨立因素,在肝癌組織中Trim55表達下降,其過表達通過抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化與基質(zhì)金屬蛋白酶2的表達,從而抑制肝癌細胞的遷移及侵襲[39]。Trim55的失活為心臟惡病質(zhì)誘發(fā)的骨骼肌萎縮和收縮功能障礙提供了有效保護[40]。D位點結(jié)合蛋白在早期通過Trim55-腫瘤壞死因子途徑調(diào)節(jié)受損系膜細胞趨化因子配體2的表達,促進巨噬細胞的募集,進而在抗Thy1腎炎模型中引發(fā)浸潤及炎癥[41]。

4 結(jié)論

綜上所述,Trim55在肌原纖維的組裝形成以及心臟發(fā)育中均具有重要作用,可觸發(fā)自噬或蛋白酶體的降解,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的穩(wěn)態(tài)。