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CIN85在細(xì)胞生理病理活動中作用的研究進展

2017-04-04 13:33:38滑曉陽張曙光
山東醫(yī)藥 2017年37期
關(guān)鍵詞:泛素細(xì)胞膜激酶

滑曉陽,張曙光

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院,沈陽110001)

CIN85在細(xì)胞生理病理活動中作用的研究進展

滑曉陽,張曙光

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院,沈陽110001)

CIN85是信號接頭蛋白家族中的一員,與細(xì)胞的各種生理及病理活動相關(guān)。CIN85通過其氨基端代表性的SH3結(jié)構(gòu)域與其他蛋白質(zhì)相互作用,參與控制某些特定細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo);參與細(xì)胞內(nèi)吞及囊泡運輸,并與其他多種蛋白相互作用介導(dǎo)受體酪氨酸激酶的信號傳導(dǎo);通過不同方式促進惡性腫瘤的發(fā)生及癌細(xì)胞的遷移、侵襲,并參與其他細(xì)胞凋亡過程。因CIN85主要通過N端SH3結(jié)構(gòu)域與其他蛋白相互作用而發(fā)揮功能,所以SH3結(jié)構(gòu)域可能成為抗腫瘤治療最有潛力的靶點。

接頭蛋白;SH3結(jié)構(gòu)域;細(xì)胞內(nèi)吞;囊泡運輸;受體酪氨酸激酶;惡性腫瘤

接頭蛋白是指具有蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)與脂類相互作用的結(jié)構(gòu)域,但不具有酶活性的一類蛋白質(zhì)[1]。SH2或SH3結(jié)構(gòu)域是信號接頭蛋白的代表結(jié)構(gòu)[2]。接頭蛋白存在于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi),其在決定細(xì)胞信號傳導(dǎo)的激活與關(guān)閉以及各類信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的時空整合起重要作用,決定細(xì)胞生長、分化、遷移和凋亡[3]。CIN85與CMS構(gòu)成接頭蛋白家族,二者在結(jié)構(gòu)序列上保持高度一致。CIN85通過募集并整合各種蛋白分子,形成各類復(fù)合物,參與控制某些特定細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),包括T細(xì)胞的活化、腎小球的濾過、神經(jīng)細(xì)胞的凋亡等。更重要的是CIN85參與細(xì)胞的內(nèi)吞過程、細(xì)胞骨架的構(gòu)成,并與其他多種蛋白相互作用介導(dǎo)受體酪氨酸激酶(RTKs)的信號傳導(dǎo)[4]。本文對CIN85在細(xì)胞生理病理活動中作用的研究進展作一綜述。

1 CIN85概述

CIN85基因位于人X染色體遠(yuǎn)端[5],最早被稱為Ruk、SETA、SH3KBP1。后因該基因第1次被克隆時使用CIN85命名,之后的研究者均采用該命名[6]。同家族的CMS位于人的第6號染色體,是利用其與p130Cas的相互作用從人的胎盤中克隆而得[7],也有人稱之為CD2AP或METS-1。CIN85與CMS在基因序列與結(jié)構(gòu)上有著高度的相似性。研究發(fā)現(xiàn),二者存在功能性競爭關(guān)系。Nagai等[8]研究證明,CIN85可以損害足細(xì)胞足突的完整性,從而產(chǎn)生嚴(yán)重的水腫和蛋白尿,而CMS則可以保護足細(xì)胞的完整性。

CIN85通過其氨基端代表性的SH3結(jié)構(gòu)域與其他各個蛋白質(zhì)相互作用,典型的結(jié)合方式為SH3結(jié)構(gòu)域識別含有脯氨酸富集區(qū)PXXXP結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)并與其相互聯(lián)系。另外CIN85脯氨酸富集區(qū)及尾端螺旋結(jié)構(gòu)也為某些蛋白質(zhì)提供了相互作用的結(jié)合位點[9]。目前研究發(fā)現(xiàn),與接頭蛋白CIN85的SH3結(jié)構(gòu)域直接或間接產(chǎn)生相互作用的蛋白質(zhì)有100多種[10,11],主要分為以下四類:含有脂質(zhì)相互作用區(qū)域的蛋白質(zhì),如ARAP1和ASAP1;含有可以結(jié)合核酸區(qū)域的蛋白質(zhì),如突觸小泡磷酸酶1和2;只含有蛋白相互作用區(qū)域的蛋白質(zhì);某些含有酶活性的蛋白質(zhì),如E3泛素連接酶及蛋白激酶。其中第三類占比最大。隨著研究不斷深入,越來越多新的相互作用蛋白被發(fā)現(xiàn)。與CIN85相互作用的蛋白數(shù)量及種類多,提示CIN85功能具有多樣性。

2 CIN85在細(xì)胞生理病理活動中的作用

2.1 參與細(xì)胞內(nèi)吞及囊泡運輸 RTKs介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)在細(xì)胞生長過程及其生理活動中起至關(guān)重要作用,然而RTKs的畸形活性也是細(xì)胞產(chǎn)生病理改變的重要途徑[12]。因此對RTKs的負(fù)性調(diào)控是維持細(xì)胞正常工作的必要機制。CIN85調(diào)控的RTKs主要有表皮生長因子受體(EGFR)、血小板源生長因子受體、肝細(xì)胞生長因子受體、干細(xì)胞因子受體[13,14]。其中有關(guān)EGFR相關(guān)通路的研究最多,機制也較為明確。EGFR在表皮生長因子的激活下發(fā)生磷酸化,E3泛素連接酶cbl或cbl-b與其磷酸酪氨酸結(jié)構(gòu)域結(jié)合并使其泛素化,同時cbl在泛素化過程中自身被磷酸化,磷酸化的cbl募集CIN85并通過C端與SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合。而CIN85的脯氨酸富集區(qū)與吞蛋白(endophilin)的SH3結(jié)構(gòu)域組合成型,形成cbl-CIN85-endophilin復(fù)合物。endophilin是網(wǎng)格蛋白有被小泡的調(diào)節(jié)成分,在EGFR內(nèi)吞作用的早期可使質(zhì)膜發(fā)生彎曲內(nèi)陷,從而形成內(nèi)吞體。在內(nèi)吞體中EGFR被標(biāo)記和分類,參與再循環(huán)或運輸至溶酶體內(nèi)被降解。

CIN85參與有被囊泡的合成及運輸,尤其在無網(wǎng)格蛋白的膜運輸部分和包被蛋白I包被的囊泡中其含量非常豐富。CIN85通過募集相關(guān)蛋白來完成包被囊泡的形成和晚期的分裂[4,15]。但越來越多的研究發(fā)現(xiàn),惡性腫瘤細(xì)胞中具有酪氨酸激酶活性的受體(包括EGFR),雖然腫瘤細(xì)胞中CIN85表達高于正常細(xì)胞,但受體疑似逃脫了這種負(fù)性調(diào)控機制。而且Ahmad等[16]利用不表達內(nèi)體異構(gòu)體的小鼠胚胎干細(xì)胞,完全敲除其cbl家族成員及高效率地敲除CIN85,證明cbl泛素連接酶家族及CIN85對EGFR的內(nèi)吞并不起主要作用。其機制可能是異常表達的CIN85增加了EGFR的再循環(huán)。Yakymovych等[17]的研究支持該結(jié)論。

2.2 促進癌細(xì)胞的遷移和侵襲 越來越多的研究表明,CIN85可通過不同方式促進惡性腫瘤的發(fā)生及癌細(xì)胞的遷移、侵襲。CIN85及其相互作用蛋白主要位于細(xì)胞膜(包括細(xì)胞器膜)和細(xì)胞骨架水平,參與細(xì)胞膜和細(xì)胞骨架的重塑。這是CIN85促進惡性腫瘤發(fā)生的重要基礎(chǔ)。在星形膠質(zhì)瘤的研究中發(fā)現(xiàn)CIN85的異構(gòu)體SETA,并證實其與p53星形膠質(zhì)細(xì)胞成瘤相關(guān)[18],但未說明CIN85的異常表達是否直接導(dǎo)致了星形膠質(zhì)細(xì)胞的惡變。

CIN85可直接促進癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。Nam等[19]首先證實,CIN85是乳腺癌細(xì)胞偽足的關(guān)鍵成分。偽足是富含肌動蛋白的細(xì)胞膜凸起結(jié)構(gòu),與細(xì)胞的惡性行為直接相關(guān)[20]。CIN85與ASAP1、AMAP1共同構(gòu)成侵襲性癌細(xì)胞偽足的核心成分,調(diào)節(jié)局部黏附和跨膜運輸。這種偽足只存在于侵襲性癌細(xì)胞中,可使細(xì)胞具有侵襲細(xì)胞外基質(zhì)和周圍組織的能力。體外實驗證明,干擾CIN85/Cbl/ASAP1/AMAP1復(fù)合物中任一成分的表達都可以有效降低乳腺癌細(xì)胞的侵襲能力。然而,CIN85/Cbl泛素化ASAP1/AMAP1在誘導(dǎo)偽足形成過程中的確切機制仍不清楚;而且ASAP1/AMAP1突變細(xì)胞中仍然有偽足的形成。這說明CIN85參與侵襲性偽足的形成不依賴ASAP1/AMAP1復(fù)合物。Cascio等[21]研究發(fā)現(xiàn),CIN85-MUC1以復(fù)合物形式共同存在于乳腺癌細(xì)胞的偽足結(jié)構(gòu)中;又進一步在結(jié)腸癌中證實Cbl也是該復(fù)合物中的一個關(guān)鍵成分,它們共同促進結(jié)腸癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。CIN85與部分相互作用的蛋白共同存在于這種侵襲性偽足結(jié)構(gòu)中。該部分蛋白包括N-WASP,是細(xì)胞膜上arp2/3介導(dǎo)的肌動蛋白成核和延長的調(diào)節(jié)蛋白[22];發(fā)動蛋白Ⅱ,可促進微管形成和細(xì)胞膜分裂[22]。侵襲性偽足中這兩種蛋白與CIN85的具體作用機制仍有待進一步研究。另外,有研究指出CIN85可通過快速發(fā)育生長因子同源蛋白2直接與原癌基因H-ras聯(lián)系[23]。

2.3 參與其他細(xì)胞凋亡過程 CIN85參與的其他細(xì)胞過程主要包括促進細(xì)胞凋亡,影響局部黏附,參與細(xì)胞分化與細(xì)胞周期等[22]。CIN85參與細(xì)胞凋亡過程。體外實驗證明,CIN85可抑制PI-3激酶的活性,通過脯氨酸富集區(qū)與p85調(diào)節(jié)亞基結(jié)合。PI-3激酶通路是細(xì)胞存活的重要信號通路。Gout等[24]研究顯示,外周神經(jīng)細(xì)胞高表達CIN85后,PI3K-PKB通路受到抑制,促進細(xì)胞凋亡。CIN85與凋亡相關(guān)蛋白2(ALG2)、凋亡調(diào)節(jié)蛋白組成復(fù)合體,調(diào)節(jié)膠質(zhì)細(xì)胞凋亡[25]。由此可知,CIN85可能是控制細(xì)胞凋亡的一個重要蛋白,但需要更多研究加以證明。

研究發(fā)現(xiàn),胞質(zhì)分裂相關(guān)蛋白(anillin、MgcRacGAP、MKLP-1、PRC1)是細(xì)胞分裂期間中心軸和肌動球蛋白收縮環(huán)形成的核心成分,一些胞質(zhì)分裂相關(guān)蛋白可與CIN85的SH3結(jié)構(gòu)域相互作用[26]。目前對于CIN85參與細(xì)胞分化與細(xì)胞周期的研究還非常有限,這可能為將來的研究提供新的方向。

2.4 作為抗腫瘤治療的分子靶點 CIN85可促進惡性腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。因CIN85主要通過其N端SH3結(jié)構(gòu)域與其他蛋白相互作用而發(fā)揮相應(yīng)功能,所以SH3結(jié)構(gòu)域可能成為最有潛力的治療靶點[27]。應(yīng)用可滲透細(xì)胞膜的肽配體或其他小分子來封閉CIN85的SH3結(jié)構(gòu)域原則上可以作為研發(fā)新抗腫瘤藥物的基礎(chǔ)。Nam等[19]在體外應(yīng)用可以滲透細(xì)胞膜的SH3肽配體成功地降低了乳腺癌細(xì)胞的侵襲能力。Hashimoto等[28]在體內(nèi)外均應(yīng)用相似的以ASAP1/AMAP1和SH3為靶點的肽配體,成功抑制了乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移,且未發(fā)生明顯不良反應(yīng)。使用賴氨酰氧化酶前體肽抑制CIN85的SH3結(jié)構(gòu)域可降低乳腺癌細(xì)胞對周圍基質(zhì)的降解,減弱其侵襲和轉(zhuǎn)移能力。但因SH3結(jié)構(gòu)域的特異性不是很高,所以針對CIN85的SH3結(jié)構(gòu)域可能需要識別共同序列。

接頭蛋白CIN85廣泛參與了體內(nèi)的各種生理活動,其在不同部位的異常表達所產(chǎn)生的病理結(jié)果也不盡相同。CIN85尤其在細(xì)胞囊泡運輸、膜轉(zhuǎn)運及各種癌細(xì)胞的侵襲、遷移中發(fā)揮了非常重要的作用,同時也參與了細(xì)胞分化、細(xì)胞周期與細(xì)胞凋亡等過程。CIN85促進癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的具體機制以及其能否作為抗腫瘤治療新的分子靶點已經(jīng)成為一個非常值得研究的問題。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.37.035

R329.2

A

1002-266X(2017)37-0100-03

遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(LK201614)。

2017-07-14)

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