閻雋　王瑩瑩

摘要：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解（ER-associated protein degradation，ERAD）是一種重要的真核細(xì)胞蛋白質(zhì)質(zhì)量控制途徑，它承擔(dān)著對(duì)錯(cuò)誤折疊蛋白的鑒別、分類和降解，清除細(xì)胞內(nèi)積累的無(wú)功能蛋白。它有兩種重要的作用機(jī)制，本文主要講解其中一種反應(yīng)機(jī)制——鈣聯(lián)結(jié)蛋白周期（calnexin cycle）。

關(guān)鍵詞：鈣聯(lián)結(jié)蛋白周期 類α甘露糖苷酶 EDEM

中圖分類號(hào)：Q244 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5336（2014）16-0087-01

鈣聯(lián)結(jié)蛋白（calnexin，CNX）是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的一種跨膜蛋白。鈣聯(lián)結(jié)蛋白周期是指新合成的糖蛋白，可通過(guò)葡萄糖殘基與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中可溶性居留蛋白肌網(wǎng)蛋白（calreticulin，CRT）和跨膜蛋白鈣聯(lián)結(jié)蛋白兩種同源凝集素聯(lián)接，蛋白質(zhì)與肌網(wǎng)蛋白和鈣聯(lián)結(jié)蛋白結(jié)合后，糖蛋白開(kāi)始折疊，折疊好的蛋白從這兩種分子中釋放，非正確折疊的蛋白質(zhì)再循環(huán)、重復(fù)折疊的過(guò)程。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中分子伴侶CNX循環(huán)保證只有正確折疊的糖蛋白才能到達(dá)高爾基體，而延誤折疊或錯(cuò)誤折疊的糖蛋白則通過(guò)ERAD途徑進(jìn)行降解。

1 CNX/CRT循環(huán)

CNX/CRT循環(huán)促進(jìn)蛋白正確折疊，抑制折疊中間體聚集，調(diào)控ER降解并防止未折疊糖蛋白進(jìn)入高爾基體。CNX/CRT都屬于類凝集素分子伴侶，這類分子伴侶所構(gòu)成的CNX/CRT循環(huán)能夠?qū)Ｒ坏刈R(shí)別以N2糖苷鍵連接的糖蛋白，是真核細(xì)胞蛋白折疊和裝配的重要監(jiān)控機(jī)制，同時(shí)也能調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+穩(wěn)態(tài)平衡和Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中CNX/CRT循環(huán)是指在糖苷酶II作用下移去末端葡萄糖，這個(gè)過(guò)程需要UDP-G糖蛋白葡萄糖轉(zhuǎn)移酶（UGGT），UGGT不能識(shí)別折疊正確的蛋白質(zhì)，但UGGT能夠識(shí)別不完全折疊的糖蛋白并且催化其葡萄糖基化。在糖蛋白正確折疊前，這種去糖基化作用可能多次重復(fù)。

ERp57是CNX/CRT循環(huán)的另外組分。ERp57（一種巰基氧化還原酶）是PDI蛋白家族成員，它與CNX/CRT的酶解物結(jié)合。ERp57與CNX，CRT形成蛋白二硫化物異構(gòu)酶，它是巰基氧化還原酶的同系物。ERp57與結(jié)合在CNX和CRT的底物糖蛋白半胱氨酸殘基形成短暫的二硫鍵。對(duì)許多糖蛋白而言，它們與CNX，CRT和ERp57的相互作用降低了折疊程度但增加了其有效性[1]。縱使這對(duì)蛋白折疊不是絕對(duì)需要，但外源凝集素使錯(cuò)折疊蛋白停留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，并調(diào)控從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量控制過(guò)程[2]。有報(bào)道指出CNX和CRT可以與缺乏低聚糖的多肽鏈的相互作用，但不清楚這對(duì)細(xì)胞中的蛋白成熟是否重要。

2 EDEM在從CNX釋放的末端錯(cuò)折疊糖蛋白中的作用

EDEM是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ⅱ型跨膜蛋白，它能夠與錯(cuò)誤折疊糖蛋白中的8個(gè)甘露糖結(jié)構(gòu)結(jié)合增加該錯(cuò)誤折疊糖蛋白的降解。EDEM是一種由ERS誘導(dǎo)產(chǎn)生的膜蛋白質(zhì)，它與α-甘露糖苷酶同源，但不具有甘露糖苷酶活性。EDEM加快內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯(cuò)折疊蛋白的降解。EDEM通過(guò)它的跨膜區(qū)域與CNX相互作用，不管是它的底物與CNX的結(jié)合還是它們從CNX中釋放都需要ERAD過(guò)程的發(fā)生。EDEM在ERAD途徑中的功能是接受來(lái)自于CNX的底物[3]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞蛋白質(zhì)質(zhì)量鑒別、控制和校正裝置，它保證正確折疊蛋白質(zhì)產(chǎn)品的輸出，擔(dān)負(fù)著對(duì)非正確折疊蛋白的鑒別、挑選和降解。錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)通過(guò)轉(zhuǎn)錄子轉(zhuǎn)到細(xì)胞基質(zhì)中，進(jìn)入細(xì)胞基質(zhì)的蛋白降解是由泛素-蛋白酶體系統(tǒng)完成，這個(gè)過(guò)程就是ERAD。EDEM的過(guò)量表達(dá)極大地加快了ERAD途徑，這很可能是通過(guò)識(shí)別與底物結(jié)合的Man8B結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的。甘露糖與Man8B的結(jié)合是EDEM介導(dǎo)的錯(cuò)折疊蛋白降解的必要條件，當(dāng)?shù)孜镌谔擒彰浮淖饔孟聫腃NX釋放時(shí)，它們可能通過(guò)兩種途徑轉(zhuǎn)移：EDEM幫助其降解或UGGT使其再進(jìn)入CNX循環(huán)。當(dāng)EDEM在細(xì)胞中過(guò)表達(dá)時(shí)，末端錯(cuò)折疊底物從CNX中釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)移到EDEM。所以末端錯(cuò)折疊底物從CNX釋放出來(lái)后，進(jìn)入EDEM途徑降解而不是進(jìn)入U(xiǎn)GGT-CNX循環(huán)。錯(cuò)折疊蛋白可能累積在EDEM，而不是CNX，這說(shuō)明EDEM被選擇性誘導(dǎo)表達(dá)。

但EDEM在質(zhì)量控制體系中的具體作用還不十分明確。Yukako Oda[4]等通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到EDEM-hemag

glutinin（HA，血凝素）不與CRT抗體共沉淀，這可能表明EDEM與CRT不相互作用。盡管CNX與CRT功能相似，CNX有跨膜區(qū)，而CRT沒(méi)有，這說(shuō)明跨膜區(qū)可能是EDEM和CNX結(jié)合的區(qū)域。EDEM不與包括ER腔區(qū)的CNX突變體共免疫沉淀，這表明CNX的跨膜區(qū)域是EDEM-CNX復(fù)合體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位。為了研究EDEM-CNX復(fù)合體在ERAD途徑中的作用。研究者用ERAD途徑降解的底物之一NHK（一種α1-抗胰蛋白酶變異體）分析發(fā)現(xiàn)，EDEM和NHK與CNX的結(jié)合和底物從CNX的釋放對(duì)于EDEM介導(dǎo)的ERAD途徑是必需的。而且EDEM可以通過(guò)促進(jìn)底物從CNX的釋放來(lái)加速ERAD途徑。

EDEM與錯(cuò)折疊蛋白決定子結(jié)合后，從CNX釋放，退出ERAD途徑，從而妨礙UGGT介導(dǎo)的糖蛋白再折疊作用。從CNX循環(huán)釋放出的錯(cuò)折疊蛋白的N末端往往修飾成Man8結(jié)構(gòu)，這使ERAD在EDEM過(guò)表達(dá)情況下依靠EDEM，而弱化UGGT作用。因?yàn)镋DEM在ER中蛋白折疊被打斷時(shí)起到正調(diào)節(jié)作用。它們阻止未折疊糖蛋白在CNX循環(huán)中的積累，從而在新合成糖蛋白的成熟過(guò)程中更有效地起作用。

3 結(jié)語(yǔ)

由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)折疊與細(xì)胞的命運(yùn)息息相關(guān)，因此UPR信號(hào)通路和CNX循環(huán)有著十分重要的意義。對(duì)CNX循環(huán)而言，EDEM在質(zhì)量控制體系中的具體作用還不十分明確。深入研究哺乳動(dòng)物細(xì)胞UPR和CNX循環(huán)，對(duì)人類某些疾病的治療有積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]Oliver J D，Roderick H L，Llewellyn D H，et al.ERp57 functions as a subunit of specific complexes formed with the ER lectins caleticulin and calnexinMol Biol Cell，1999，10：2573—2582.

[2]Helenius A，Aebi M.Intracellular Functions of N-Linked Glycans.Science，2001，291：2363— 2370.

[3]Molinari M，Calanca V，Galli C，et a1.Role of EDEM in the release of misfolded glycoproteins from the calnexin cycle.Science，2003，299：1393—1340.

[4]Oda Y et al.EDEM As an Acceptor of Terminally Misfolded Glycoproteins Released from Calnexin.Science，2003，299：l393一l395.