賴敏鋒 李愛國 董飛 秦勝男 陳鴻輝

p 62/SQSTM 1在破骨細胞中信號傳導通路的研究進展

賴敏鋒 李愛國 董飛 秦勝男 陳鴻輝

p 62/SQSTM 1是一種多功能泛素結合蛋白及信號轉導途徑中的支架和適配子蛋白，其分子結構中的多個功能結構域可與其它蛋白質相互作用，介導多種細胞功能。在破骨細胞中，p 62/SQSTM 1信號傳導通路對破骨細胞的激活及分化等發(fā)揮重要作用。因此，p 62/SQSTM 1與骨質疏松、Paget骨病等的發(fā)病機制密切相關。本文主要從p 62/SQSTM 1的概述及在破骨細胞中的相關信號傳導通路等做一綜述，旨在為骨質疏松、Paget骨病等相關骨骼疾病的研究提供參考。

p 62/SQSTM 1；破骨細胞；信號傳導通路；骨質疏松；Paget骨病

在人體正常的骨骼組織中，成骨細胞和破骨細胞通過調節(jié)骨形成與骨吸收共同維持骨骼的動態(tài)平衡；而骨質疏松的發(fā)生則是骨吸收和骨形成過程中的動態(tài)平衡被打破，使得骨組織結構和力學特征發(fā)生改變。目前的研究表明，p 62/SQSTM 1通過調控破骨細胞的信號傳導通路，在骨代謝的調節(jié)及骨質疏松的形成中發(fā)揮重要的作用。

1 p62/SQSTM1的概述及其作用機制

1.1 概述 人類的p 62基因位于5號染色體上，包含8個外顯子，編碼含有440個氨基酸殘基的p 62蛋白。Shin J等[1]在p 62蛋白作用機制的研究中，注意到p 62參與形成細胞內多泛素化蛋白質聚集體，據(jù)此將p 62蛋白命名為sequestosome 1。p 62/SQSTM 1是一個由SQSTM 1編碼的多功能泛素結合蛋白，它的一級結構序列中至少包含9個帶有結構性模體(motif)的結構域，可與其它蛋白質相互作用。這些結構域包括：N末端的PB 1結構域，結合aPKC、ERK、NBR 1、MAPKK 5(MEK 5)等，也能與p 62自身結合；1個ZZ型鋅指結構，可與RIP相互作用；1個與腫瘤壞死因子受體相關因子6(TRAF 6)結合的結構域(TRAF 6-binding domain,TBS)；1個核定位信號(NLS)和核輸出信號(NES)模體；1段與微管相關蛋白1輕鏈3(LC 3)相互作用的LC 3作用域(LIR)；2個位于LIR兩側的PEST序列；1段與Keap 1(Kelch-like ECH-associated protein 1)結合的Keap 1作用區(qū)域(KIR)；1個與p 38蛋白結合的結構域和C末端的泛素相關結構域(UBA)[2]。

1.2 作用機制 p 62作為一種信號轉導途徑中的支架和適配子蛋白，是細胞內多種蛋白復合物的主要成分。其多個結構域與其它蛋白質相互作用，介導多種細胞功能，包括細胞信號轉導、受體內化、蛋白更新和基因轉錄調控等[3]。Morissette J, Laurin N[4]等的研究認為p 62在骨的生理調控中具有重要的作用。而p 62最明確的功能是其作為細胞內信號轉導和NF-B選擇性活化的支架蛋白[5]。P 62作為一個穿梭因素，不論是在靶向泛素化的蛋白質降解還是在自體吞噬或蛋白酶體途徑都扮演著重要的角色[6-7]。此外，與眾多的蛋白質相互作用，P 62被認為是RANKL激活信號傳播的交換機，從而在破骨細胞起重要的作用[8]。

2 破骨細胞中p62/SQSTM1的信號傳導通路

2.1 P 62介導NF-κB的激活，促進破骨細胞的形成及活化 連接RANKL與TRAF 6介導NF-κB激活是P 62支架蛋白的功能之一[9]。P 62蛋白支架在RANK誘導信號中通過聚集和形成信號復合物，與其結合并激活TRAF 6發(fā)揮著重要的作用[10]。RANKL與其受體RANK的結合導致TRAF 6聚集；而后TRAF 6通過激活IB激酶（IKK）復合體來使NF-κB活化[11]。而p 62與TRAF 6結合后，P 62-TRAF 6復合體將與非典型蛋白激酶C（aPKC）蛋白相互作用，通過IB激酶B的磷酸化（IKKb）調節(jié)NF-κB的活化[10,12-13]。此外，TRAF 6也和TGFB激活的蛋白激酶1（TAK 1）及接頭蛋白TAB 1、TAB 2形成復合物[14]。當TAK 1被激活時，它反過來磷酸化NF-κB誘導激酶（NIK），激活IKK復合物，使NF-κB通路活化[15-16]。Liu W,Xu D等[17]的研究顯示3個RANK-TRAF結合基序參與了破骨細胞的形成和活化。此外，Shinohara M，Wada T等[18-19]的研究也證實上述信號分子促進破骨細胞分化，存活和活動。

2.2 P62與CYLD作用，負調節(jié)破骨細胞 p 62作為一個接頭蛋白，能與CYLD相互作用，促進CYLD與TRAF 6的結合，增加CYLD對TRAF 6分子的去泛素化作用[20]。CYLD通過降低TRAF 6自身泛素化負調控NF-κB的活性[21-22]。而Kovalenko A[23]等通過泛素化實驗進一步證實CYLD通過抑制NEMO、TRAF 2、TRAF 6分子的泛素化，從而抑制NF-κB信號通路的活性。CYLD負調節(jié)IKK和JNK的活化，并且在RANKL誘導的破骨細胞形成的條件下顯著上調它的表達[24]。因此，CYLD似乎是RANK在破骨細胞的信號通路中的一個關鍵的負調節(jié)點。此外，Jin W,Chang M等[24]的實驗還證實，由于CYLD缺陷型小鼠對RANKL過度敏感，表現(xiàn)出嚴重的骨質疏松癥與異常的破骨細胞分及更大更多的破骨細胞。

2.3 P 62調控NFATc 1和ERK，調節(jié)破骨細胞的分化 RANKL特異且強烈地誘導T細胞核因子（NFATc 1的或NFAT 2）的活化，它是破骨細胞分化的主要調節(jié)器[25]。這種誘導與TRAF 6、c-Fos等通路有關。而TRAF 6的活性是受p 62交互影響的，因此，p 62在某種程度上間接控制NFATc 1的信號。在RANKL存在時,NFATc 1的表達升高,并引起破骨細胞的終末分化；NFATc 1與c 2Fos協(xié)同促進了諸如TRAP和降鈣素受體等破骨細胞特異性基因的表達[26]。Takayanagi H[27]等在體外使用胚胎干細胞的破骨細胞分化實驗中發(fā)現(xiàn)NFATc 1缺失的細胞表現(xiàn)出破骨細胞生成的缺陷。而Matsuo K等[28]的報告還進一步指出一種活性形式的NFAT 可以重建在Fos缺陷細胞中觀察到的破骨細胞生成的損傷。由此可知,NFATc 1在RANK信號傳導引起破骨細胞分化的過程中起著重要的作用。此外，Ang ES等[29]的研究顯示RANKL也誘導有助于破骨細胞分化和存活的MEK/ERK通路。而P 62在NF-κB、NFAT的活化及ERK的磷酸化中起著重要作用[30]。

2.4 P 62和破骨細胞中PDK 1/aPKC的活化 Duran A等[31]有關小鼠實驗模型的研究指出：對RANKL的刺激可誘導TRAF 6、P 62和非典型PKCS（aPKCs）之間形成三元復合物，并認為p 62是破骨細胞形成中的一個重要因素。與此結果相符的是，在人類破骨細胞培養(yǎng)物中，通過RANKL刺激，發(fā)現(xiàn)PKCζ、P-PKCζ/λ及P-PDK 1與P 62有關聯(lián)[32]。根據(jù)對PKCζ的了解，像其他aPKCs一樣，是PDK 1的基板，表明了PDK 1在P 62-aPKC信號通路中的作用，但也許還有其他的TRAF 6-P 62信號通路。事實上，PDK 1是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，是公認的調控多種細胞信號傳導通路的主蛋白激酶，并且可以通過酪氨酸磷酸化（Tyr 9和Tyr 373/376）進一步激活。PDK 1也被發(fā)現(xiàn)具有磷酸化，通過cAMP、cGMP依賴蛋級白激酶C激酶家族中的蛋白質包括新的和非典型PKCS，p 70 S 6K等的激活其他成員[33]。

3 與p62/SQSTM1相關骨骼疾病

3.1 骨質疏松 眾所周知，骨質疏松是由成骨細胞與破骨細胞失穩(wěn)態(tài)所引起的骨骼疾病。研究表明，成骨細胞可參與破骨細胞的分化和激活，而這些過程是由兩個信號通路：一個通過M-CSF及NF-κB配體（RANKL）的受體激活劑激活；一個由ITAM介導的共刺激信號[34]。RANKL是由成骨細胞、基質細胞和活化的淋巴細胞表達的能與膜結合的TNF相關因子,其主要與破骨細胞表面的特異性受體RANK結合，進而刺激破骨細胞分化、活化和成熟，同時抑制破骨細胞凋亡。目前的研究已證實p 62參與了NF-κB的激活。因此，p 62/SQSTM 1通過參與的信號傳導通路激活破骨細胞，與骨質疏松的發(fā)生及形成密切相關。

3.2 Paget骨病 Paget骨病(PDB)是以骨更新異常為主要特征的人類慢性代謝性骨骼疾病，它主要表現(xiàn)為：骨無序代謝增加和破骨細胞過度活躍。Cundy T,Naot D等[35]的報告指出40%的家族性或偶發(fā)PDB病例被檢測出p 62突變體。而Sarah L Rea等[36]的報告更是顯示：到目前為止，已有28個PDB相關的p 62突變體被發(fā)現(xiàn)。許多PDB突變體位于p 62的UBA結構域，UBA結構域的突變導致p 62與泛素化的TRAF 6的相互作用受損，或p 62與泛素化的TRAF 6的去泛素化酶CYLD的相互作用受損，進一步促進RANKL刺激NF-κB的激活，結果造成破骨細胞生成量增加[37-38]。進而導致Paget骨病的發(fā)生。

4 結語與展望

p 62/SQSTM 1通過介導NF-κB的激活、NFATc 1和ERK的調控等信號通路，促進破骨細胞的激活及分化，在骨質疏松、Paget骨病等相關骨骼疾病的發(fā)生及發(fā)展中起重要的作用。任何直接或間接調節(jié)p 62的機制，其對破骨細胞活化的重要性是毋庸置疑的；但p 62在破骨細胞中影響的確切機制仍有待充分確定。然而，p 62/SQSTM 1作為一個多功能蛋白分子，其結構中的多個特殊功能結構域可與其它蛋白質相互作用，顯示出p 62蛋白的多功能特征及調節(jié)機制的多樣性。因此，進一步研究和探討p 62復雜而嚴密的調控機制，能幫助我們更深入地認識骨質疏松、Paget骨病等相關骨骼疾病的生理和病理機制，從而為相關骨骼疾病的防治提供新的思路及方向。

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p 62/SQSTM 1 is a multifunctional ubiquitin binding proteins，a signal transduction pathway of stent and aptamer proteins. Multiple functional domains in the molecular structure may interact with other proteins, mediated by a variety of cellular functions. In osteoclasts, p 62/ SQSTM 1 signaling pathway plays an important role in the activation and differentiation of osteoclasts. Thus,osteoporosis，Paget's bone disease and other pathogenesis are closely related to p 62/SQSTM 1.In this paper, we do a review from the Overview of p 62/SQSTM 1 and related signal transduction pathways in osteoclasts, which are intended to provide a reference for the study of osteoporosis, Paget bone disease and other related bone diseases.

p 62/SQSTM 1; Osteoclasts; Signal transduction; Osteoporosis; Paget's bone disease

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.2.006

廣東 510000 暨南大學附屬廣州市紅十字會醫(yī)院骨科 （賴敏鋒李愛國 董飛 秦勝男 陳鴻輝）

陳鴻輝 E-mail:honghchen@21 cn.com