蔡典潛（綜述），魏麗玲（審校）

（汕頭大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東汕頭 515041）

1972年，Kerr等［1］提出了細胞凋亡的概念。它是一種主動過程，涉及到一系列基因的激活、表達以及調(diào)控等作用。當?shù)蛲鲂盘枂雍?，胞?nèi)的某些特異蛋白與細胞表面相連接，如Bcl-2蛋白家族、細胞表面受體Fas等，通過caspase家族的激活，經(jīng)蛋白水解的一系列連鎖反應來實施凋亡過程［2］。已有相當?shù)奈墨I報道了軸蛋白（Axin）參與細胞凋亡的病理、生理過程。下面重點綜述其在細胞凋亡方面的進展。

1 Axin的一般特性

Axin最初是作為小鼠Fused或Fu基因的產(chǎn)物而被發(fā)現(xiàn)的。迄今為止已發(fā)現(xiàn)了4種等位基因 Fuki、Fukb、Fu、FuTg1，F(xiàn)used 基因的突變會導致胚胎出現(xiàn)雙體軸現(xiàn)象，把Axin注射于蟾蜍的胚胎中，在胚胎發(fā)育中出現(xiàn)了體軸缺失現(xiàn)象，表明過表達Axin能負性調(diào)節(jié)體軸誘導信號［3］。1998 年，Behrens等［4］利用糖原合成激酶-3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）作誘餌蛋白，篩選出了傳導素，與小鼠Axin1相比較，在核苷酸水平上有45%的相似性。同年，Kikuchi等［5］也分離出Axil（Axin like），與Axin1相比有44%的相似性。一般將傳導素及Axil統(tǒng)稱為Axin2。兩者在蛋白產(chǎn)物的功能上被認為是相同的，可以相互替代［6］。Axin基因廣泛表達于腦、甲狀腺、心、肺、肝、脾、腎、睪丸和骨骼肌等組織，這與它的功能多樣性有關(guān)。

2 Axin的結(jié)構(gòu)域

Axin具有許的結(jié)構(gòu)域，并與相應蛋白直接或間接結(jié)合而發(fā)揮其生物作用［7］。通過對不同物種的蛋白序列對比分析，Axin N末端有與結(jié)腸腺瘤性息肉病基因蛋白結(jié)合的G蛋白調(diào)控因子區(qū)域，在89～216位氨基酸（AA）區(qū)域;C末端則有與散亂蛋白結(jié)合及與Axin自身形成二聚體的散亂蛋白/Axin同源結(jié)構(gòu)域，在其757～820位AA區(qū)域。在477～561位AA能與GSK-3β結(jié)合;在561～630位AA能與β連環(huán)素（β-catenin）結(jié)合;在298～506位AA能與蛋白磷酸酶2A結(jié)合;在353～437位AA能與低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白結(jié)合。在217～522位AA區(qū)域有稱之為有絲分裂原激活蛋白胞外調(diào)節(jié)激酶激酶激酶（MAP/ERK kinase kinase，MEKK1）1結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，能與c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）通路中的 MEKK1結(jié)合，而在 678～711位 AA能與MEKK4結(jié)合。另外，在209～338位 AA有直接與p53結(jié)合的區(qū)域。正由于Axin具有與眾多蛋白結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，才發(fā)揮著構(gòu)架蛋白的作用。

3 Axin在信號轉(zhuǎn)導通路中的作用

3．1 Axin與Wnt信號通路 Wnt信號在細胞增殖、形態(tài)、黏附、運動、機體發(fā)育等過程中起著重要調(diào)控作用［8］。經(jīng)典的Wnt通路如下:在沒有Wnt信號存在的情況下，Axin與GSK-3β結(jié)合后增強了GSK-3β磷酸化β-catenin的能力，β-catenin磷酸化后經(jīng)泛素化途徑而降解。當有Wnt信號時，Wnt信號與卷曲蛋白受體結(jié)合后，能誘導卷曲蛋白與低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6形成復合物，其中低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6的胞內(nèi)域能招募并結(jié)合胞質(zhì)中的Axin，使其在胞質(zhì)中的濃度下降［9］，并能激活散亂蛋白，散亂蛋白一經(jīng)激活后即可阻止GSK-3β磷酸化βcatenin的過程，非磷酸化的β-catenin不經(jīng)泛素化途徑降解而在胞質(zhì)內(nèi)累積，并轉(zhuǎn)入核內(nèi)與淋巴增強因子/T細胞因子結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮其生物學效用。

Wnt信號中，Axin能作為負調(diào)因子與 GSK-3β、結(jié)腸腺瘤性息肉病基因蛋白、β-catenin等相互作用［10］。Axin能被 GSK-3β 所磷酸化，而磷酸化的Axin更趨穩(wěn)定，且不影響與GSK-3β及β-catenin的結(jié)合。Chen等［11］發(fā)現(xiàn)Wnt-1信號能抑制凋亡，且是依賴于β-catenin/T細胞因子介導轉(zhuǎn)錄的活性，Wnt-1信號能阻止線粒體釋放出細胞色素 C及繼而的caspase-9活化。Li等［12］亦發(fā)現(xiàn)過表達 β-catenin能抑制細胞凋亡。Neo等［13］發(fā)現(xiàn)在中國倉鼠卵巢細胞中過表達Axin所致的細胞凋亡取決于β-catenin的濃度。Kim等［14］發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因動物體內(nèi)，下調(diào)Wnt/β-catenin的表達會導致海馬區(qū)神經(jīng)元的變性，應用原位末端轉(zhuǎn)移酶標記技術(shù)分析法證明了這種變性是由細胞凋亡所致，并證明了在體內(nèi)誘導Axin的表達會導致海馬區(qū)神經(jīng)元的變性。過表達Axin能下調(diào)β-catenin/T細胞因子4的表達，從而誘導肺巨細胞肺癌PG細胞系亞系細胞的凋亡［15］。綜上可知，Axin介導的凋亡可能通過Wnt信號起作用。

3．2 Axin與JNK信號通路 JNK通路在細胞增生、分化、形變、凋亡及遷移中發(fā)揮著重要作用。在293T人胚胎腎細胞中，Axin的過表達可以強烈激活JNK，對p38是中度激活，而幾乎不激活細胞外調(diào)控激酶［16］。Axin直接通過 MEKK1結(jié)合結(jié)構(gòu)域與MEKK1C末端的激酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合而形成復合體，從而激活JNK。剔除Axin N末端的1～197位AA，包括G蛋白信號調(diào)節(jié)區(qū)域，不影響Axin介導的JNK激活。同樣的，剔除 354～508位 AA，包括 GSK-3β和β-catenin的結(jié)合位點，對Axin激活JNK活性影響不大。但是，剔除C末端507～832位AA就喪失了JNK的激活，剔除了210～352位AA則完全失去了JNK的激活作用。這表明Axin介導的JNK激活，不僅需要MEKK1結(jié)合結(jié)構(gòu)域，還需要C末端的507～832位AA區(qū)域。共表達Axin和野生型GSK-3β可以顯著降低Axin介導的JNK激活作用，進一步的實驗證明，GSK-3β的抑制作用是通過它與Axin相結(jié)合的區(qū)域發(fā)揮作用，而不依賴于它的激酶活性。C末端能與Axin形成同源寡聚體，MEKK1需要二聚化的Axin來激活下游的蛋白激酶［16］。實驗證明，MEKK4也調(diào)節(jié)著Axin對JNK的激活作用，顯性失活的MEKK4減少Axin介導的 JNK 活性［17］，而 MEKK2和 MEKK3沒有這種作用。酪蛋白激酶Iε就是通過與MEKK1競爭結(jié)合位點而起抑制作用。由此可知，與Axin結(jié)合的 MEKK1、MEKK4、GSK-3β、酪蛋白激酶 Iε 等均是通過其相結(jié)合的區(qū)域而發(fā)揮各自的作用，而非依賴于蛋白的激酶活性［18］。

JNK信號通路激活后經(jīng)線粒體凋亡途徑引起細胞凋亡。Neo等［13］發(fā)現(xiàn)在中國倉鼠卵巢細胞中過表達Axin會通過激活JNK信號通路而導致細胞凋亡，同時低水平的β-catenin能增強這種凋亡的發(fā)生。

3．3 Axin與p53信號通路 p53是一種腫瘤抑制基因，許多惡性腫瘤出現(xiàn)了該基因的突變。其編碼的蛋白質(zhì)作為一個序列特異的轉(zhuǎn)錄因子，在各種應激刺激下p53可選擇性激活Bax/PUMA和p21兩條途徑來發(fā)揮功能。Axin的678～753位AA和同源結(jié)構(gòu)域相互作用蛋白2（homeodomain-interacting protein kinase 2，HIPK2）的 935～1050位 AA 對 Axin與HIPK2之間相互作用是至關(guān)重要的，當前者缺失則喪失與 HIPK2之間的相互作用［19］。Axin的209～338位AA可直接與p53結(jié)合，可促進p53第46位絲氨酸磷酸化，從而選擇性增強依賴p53轉(zhuǎn)錄的目的基因。在H1299細胞中，外源性的Axin可促進凋亡，同樣的，p53和HIPK2的結(jié)合區(qū)域?qū)φT導p53介導凋亡是至關(guān)重要的。

Daxx是死亡區(qū)域相關(guān)蛋白，能與Axin/HIPK2/p53形成復合體，與Axin直接結(jié)合的Daxx能增強p53第46位絲氨酸的磷酸化，Daxx/Axin復合體經(jīng)紫外照射后可增強，并選擇性活化p53的目的基因（如PUMA）［20］。Daxx在未受應激刺激的情況下發(fā)揮抗凋亡作用，而在應激刺激后則發(fā)揮促凋亡作用。紫外線照射可誘導 Axin轉(zhuǎn)入核內(nèi)，與Daxx，HIPK2形成復合體，從而激活p53轉(zhuǎn)錄活性，引起目的基因PUMA表達，再與Bcl-2或Bcl-x形成復合體，從而導致細胞色素C的釋放，引起細胞凋亡。因此，Daxx介導的凋亡依賴于p53，且在H1299細胞中，p53也需要內(nèi)源性的Axin和Daxx才能獲得最大效能來誘導細胞凋亡，減少Axin或Daxx都將減弱p53誘導的細胞凋亡［21］。Axin作為構(gòu)架蛋白，與相應蛋白結(jié)合后激活Wnt、JNK、p53等通路，并通過線粒體途徑促進細胞凋亡。

4 Axin與腫瘤的關(guān)系

Axin作為一個抑癌基因，與多個信號通路的組分都有聯(lián)系，如β-catenin在肝細胞癌的腫瘤細胞中存在突變型Axin，相當于顯性負調(diào)的Axin，能穩(wěn)定βcatenin。而向腫瘤細胞引入野生型Axin能則促進凋亡［22］。在C6細胞中，過表達Axin能誘導細胞死亡，減少細胞增殖，并上調(diào)p53的表達。沉默Axin則減少p53的表達，說明Axin在星形膠質(zhì)細胞瘤是經(jīng)p53 通路發(fā)揮作用［23］。Satoh 等［24］發(fā)現(xiàn)在野生型Axin基因轉(zhuǎn)染肝癌細胞和結(jié)腸癌細胞后都能誘導癌細胞凋亡。在高表達Axin的轉(zhuǎn)基因動物胸腺和脾內(nèi)表現(xiàn)為高水平的細胞凋亡［25］。

5 小結(jié)

Axin參與多條信號通路，調(diào)節(jié)著細胞凋亡，可能為腫瘤治療提供新的方向與新的手段。但是，關(guān)于Axin調(diào)節(jié)細胞凋亡的具體機制尚不明了，Axin在信號通路中是否處于中心位置?Wnt、JNK、p53信號通路中的各個組分是否都能與Axin相互作用?是否還參與其他的信號通路?這些都需要更多的研究去探索。

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