Smurf2與肺纖維化關(guān)系研究進展

2017-02-26 00:37代文靜李萬成

海南醫(yī)學(xué) 2017年24期

代文靜，李萬成

(成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，四川成都610500)

肺纖維化(pulmonary fibrosis，PF)是一種進行性、致命性的間質(zhì)性肺部疾病。PF早期病理改變?yōu)榉闻菅祝撕笾饾u出現(xiàn)不可逆的纖維化改變，導(dǎo)致肺功能逐漸下降，甚至出現(xiàn)呼吸衰竭[1-2]，但其發(fā)病機制仍不清楚。PF的發(fā)病過程涉及廣泛信號通路，如：TGF-β通路、MAPK通路、Rho/ROCK通路等。結(jié)合相關(guān)文獻報道，近年來轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factorβ1，TGF-β1)信號通路已成為研究人員作為研究PF的重要靶點，在其發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，可以激活下游信號，促進和維持PF狀態(tài)[3]。泛素蛋白酶體途徑(ubiquitin-Proteasome Pathway，UPP)是真核細(xì)胞內(nèi)重要的蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)，對細(xì)胞內(nèi)蛋白特異性降解，泛素活化過程包括E1泛素活化酶、泛E2素結(jié)合酶和E3泛素連接酶。Smad泛素化調(diào)節(jié)因子2(smad ubiquitin regulatory factor 2，Smurf2)是E3泛素連接酶中的一種，是泛素化過程中最關(guān)鍵因子，可特異性識別不同底物，通過抑制TGF-β1/Smad信號通路，從而抑制或延緩PF的進行性進程[4-5]。目前研究提出，Smurf 2在PF過程中發(fā)揮一定作用，已引起廣泛關(guān)注，但機制尚未明確。本文根據(jù)研究現(xiàn)狀，主要就Smurf2與PF TGF-β1/Smad信號通路關(guān)系的研究進展作一綜述。

1 Smurf2的結(jié)構(gòu)與功能

泛素化是翻譯修飾及蛋白質(zhì)降解的體內(nèi)重要方式之一，近年來引起了越來越廣泛的關(guān)注。E3泛素連接酶在整個蛋白質(zhì)的降解過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，使不同的活化泛素從結(jié)合酶E2轉(zhuǎn)移到相應(yīng)底物，決定了泛素化修飾的特異性。

E3泛素連接酶根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能的不同分為含有E6相關(guān)蛋白羧基末端同源結(jié)構(gòu)域的(HECT)E3酶、含有指環(huán)狀結(jié)構(gòu)域的E3酶及含有U-box結(jié)構(gòu)域的E3酶[6]。HECT可直接與泛素連接再將其傳遞給底物，是近年來研究的熱點[7]。Smurf 2是E3泛素連接酶的一種，含有WW結(jié)構(gòu)域，決定作用底物的特異性，可識別含有PPXY結(jié)構(gòu)的底物，C-端含有HECT結(jié)構(gòu)域，可催化泛素與底物形成硫酯鍵[4]。研究發(fā)現(xiàn)，Smurf2可介導(dǎo)完成TβR的泛素化降解，其底物Smad7、Smad2/3、TβRⅠ及TβRⅡ等均參與纖維化TGF-β1信號傳導(dǎo)，Smurf2可將其底物及受體泛素化降解，進而調(diào)控TGF-β1/Smad信號通路[6，8-11]。如Smurf2功能失調(diào)將會導(dǎo)致TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)異常，致一系列病理生理改變。

2 TGF-β1/Smad信號通路

TGF-β家族包括近30種生長和分化因子，主要包括TGF-β、生長因子、骨形態(tài)發(fā)生蛋白等。TGF-β是一類具有多效性的細(xì)胞生長因子，在細(xì)胞生長、分化、細(xì)胞外基質(zhì)合成以及損傷后修復(fù)等方面起著重要作用，因而TGF-β信號傳導(dǎo)通路的各種調(diào)節(jié)機制均是目前學(xué)者們研究的熱點。TGF-β家族在哺乳動物中含TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三大亞型，其中TGF-β1活性最強、功能最多、所占比例最高，因而被廣泛用于臨床和科研中。TGF-β有三類特異性結(jié)合受體：TβRⅠ、TβRⅡ、TβRⅢ，細(xì)胞對TGF-β信號傳導(dǎo)應(yīng)答主要依賴于TβRⅠ與TβRⅡ的相互作用。Smad蛋白是近年發(fā)現(xiàn)參與TGF-β1信號傳導(dǎo)的一類信號蛋白[12]，是TGF-β1下游信號的重要調(diào)控因子，在TGF-β信號傳導(dǎo)中從細(xì)胞表面受體轉(zhuǎn)至細(xì)胞核過程中起到主要作用，不同的Smad蛋白介導(dǎo)不同的TGF-β信號傳導(dǎo)，在不同層面作相應(yīng)精確調(diào)控。在哺乳動物中有8種Smad蛋白，根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能分為三類：①受體調(diào)節(jié)型(R-Smads)，包括Smad1、2、3、5、8；②受體抑制性(I-Smads)，包括Smad6、7；③共同中介型(Co-Smads)，包括Smad4[13]。

文獻報道，TGF-β1與各大器官纖維化關(guān)系最密切，通過細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)通路在纖維化疾病的病理變化過程中起著至關(guān)重要作用[1，14-16]。Smad蛋白作為TβR下游信號傳導(dǎo)因子，建立胞膜與胞核之間的信號傳導(dǎo)，是TGF-β1信號中最關(guān)鍵的信號傳導(dǎo)因子。在TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)通路中，TGF-β1先與TβRⅡ結(jié)合形成二聚體復(fù)合物，TβRⅡ激酶致使TβRⅠ磷酸化，再與TβRⅠ結(jié)合形成四聚體復(fù)合物，激活TβRⅠ。激活的TβRⅠ磷酸化下游Smad2/3，Smad2/3與Smad4形成復(fù)合物后轉(zhuǎn)位到核內(nèi)，激活核內(nèi)靶因子的轉(zhuǎn)錄。Smad7可從細(xì)胞核釋放進入細(xì)胞質(zhì)發(fā)揮負(fù)反饋調(diào)節(jié)，其與R-Smad蛋白結(jié)構(gòu)相似，但能更有效地與TβRⅠ結(jié)合，從而抑制受體介導(dǎo)的Smad2/3磷酸化及下游基因的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)，抑制TGF-β1介導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)合成[17-19]。

3 Smurf2與TGF-β1/Smad信號通路

研究表明，Smurf2主要通過兩大途徑調(diào)控TGF-β1/Smad信號通路：(1)Smurf2與Smad7結(jié)合后，轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)中，使得TβRⅠ及Smad7降解[7，19-22]。在細(xì)胞核內(nèi)Smad7通過PY序列和氨基末端分別與Smurf2的第3個WW結(jié)構(gòu)域和HECT結(jié)構(gòu)域結(jié)合，形成Smurf2-Smad7復(fù)合物，然后Smurf2-Smad7復(fù)合物與TβRⅠ在胞漿內(nèi)脂質(zhì)小囊結(jié)合，Smad7和TβRⅠ在Smurf2的作用下泛素化降解；(2)Smurf2通過Smad2/3使其與SnoN結(jié)合，使得SnoN泛素化降解。Smurf2亦可選擇性作用于R-Smad蛋白，Smurf2通過WW結(jié)構(gòu)域與Smad2/3中的PPXY序列結(jié)合，使Smad2/3及SnoN泛素化降解，從而調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)。

研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1亦可反促Smurf2的表達，Smad7可抑制TGF-β1對Smurf2的誘導(dǎo)，但之前的研究表明這屬于負(fù)反饋作用，具體仍需繼續(xù)探索[23]。因而，初步考慮Smurf2在纖維化發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用與TGF-β1/Smad信號通路關(guān)系密切。

4 Smurf2與肺纖維化

目前已有文獻報道，在TGF-β誘導(dǎo)人肺成纖維細(xì)胞活化實驗中，沉默Smurf2表達，監(jiān)測到人肺成纖維細(xì)胞α-SMA和I型膠原蛋白表達減少，Smad7蛋白表達增強，并抑制TGF-β1表達，推測Smurf2可通過調(diào)節(jié)Smad7蛋白表達，調(diào)控TGF-β1/Smad信號通路，從而影響TGF-β1活化人肺成纖維細(xì)胞的作用[24]。繼之文獻報道，泛素蛋白酶體抑制劑能減輕博來霉素誘導(dǎo)肺纖維化大鼠模型的肺泡炎癥及肺纖維化程度[18，25-26]；泛素蛋白酶體抑制劑通過Smad蛋白抑制TGF-β1介導(dǎo)的靶細(xì)胞表達，Smurf2的功能失調(diào)導(dǎo)致TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)異常。綜上所述，我們可以推測出Smurf2在肺纖維化中起著核心作用，通過調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad信號調(diào)控肺纖維化發(fā)生發(fā)展。

5 結(jié)語

肺纖維化是多種致病因子致肺損傷的最終結(jié)局，機制復(fù)雜，許多信號環(huán)節(jié)仍不清楚。雖然肺纖維化的各種潛在治療方案已廣泛應(yīng)用于臨床試驗，但這類疾病在診斷后中位生存時間仍不可觀。Smurf2表達在調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)中起著核心作用，但肺纖維化的發(fā)生發(fā)展過程涉及廣泛信號通路，在此過程中是否存在其他傳導(dǎo)途徑仍需進一步探索。因此，準(zhǔn)確尋找肺纖維化發(fā)生發(fā)展中的治療靶點，阻斷肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程中關(guān)鍵靶點是未來我們研究的重點。這需我們進一步研究探索，為肺纖維化疾病提供新的診療策略奠定基礎(chǔ)。

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