彭 艷 胡瑞成 戴愛國(guó) (南華大學(xué)研究生院，湖南 衡陽(yáng) 4200)

Derlin-1也稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解蛋白1。編碼Derlin-1蛋白及其DNA分子序列結(jié)構(gòu)在各種生物種間高度保守，從傳統(tǒng)模式生物(線蟲，酵母)到哺乳動(dòng)物(小鼠，大鼠，狗)及人類，都存在與Derlin-1同源的一些基因。在人類中，Derlin-1有2個(gè)同系物，Derlin-2和Derlin-3。Derlin-1分子主要分布于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，由4個(gè)跨膜區(qū)域組成，它的氨基端與羧基端均存在于胞液中，而且與多種蛋白分子發(fā)生相互作用〔1，2〕。

1 Derlin-1參與未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)

1.1 UPR 某些生理或病理?xiàng)l件如分泌性蛋白基因發(fā)生突變或者內(nèi)質(zhì)網(wǎng)因化學(xué)物質(zhì)刺激等，均可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)錯(cuò)誤折疊或未折疊蛋白堆積或鈣離子耗竭等，這些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)失衡即為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)。為了消除這種應(yīng)激，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)立即啟動(dòng)UPR，UPR包括蛋白質(zhì)合成減少或暫停，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶表達(dá)上調(diào)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解和自噬作用等在內(nèi)的一種綜合性反應(yīng)。UPR在一定程度上減輕或消除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)堆疊的負(fù)荷，因此UPR是細(xì)胞的一種適應(yīng)性保護(hù)機(jī)制。但是當(dāng)這些適應(yīng)性反應(yīng)仍不能緩解應(yīng)激狀況時(shí)，受損細(xì)胞最終會(huì)因?yàn)榘l(fā)生內(nèi)質(zhì)相關(guān)性細(xì)胞凋亡而被清除。

1.2 Derlin-1的功能 早在1996年，Knop等就通過互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)在酵母細(xì)胞中克隆了Derl基因，并實(shí)驗(yàn)證實(shí)Derl在錯(cuò)誤折疊蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中發(fā)揮作用。直到2004年，Ye和 Lilley等〔1，2〕在揭示錯(cuò)誤折疊蛋白逆轉(zhuǎn)位(即從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，因它與新生蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)運(yùn)方向相反，故稱為逆轉(zhuǎn)位)機(jī)制的研究中鑒定出Derlin-1基因，并首次報(bào)道Derlin-1在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的功能與Derl類似，也是參與錯(cuò)誤折疊蛋白的跨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜轉(zhuǎn)運(yùn)，是酵母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的Derl的同源基因。

1.3 Derlin-1作為跨膜蛋白調(diào)控UPR 近年來研究發(fā)現(xiàn)，Derlin-1作為跨膜蛋白復(fù)合體之一調(diào)節(jié)底物蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜到胞質(zhì)中。某些生理或病理性原因使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)生理功能發(fā)生紊亂，大量錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中堆積，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。嚴(yán)重時(shí)可引起應(yīng)激凋亡和某些疾病的發(fā)生。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有較強(qiáng)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)體系，即通過有效的質(zhì)量控制系統(tǒng)使錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，無法恢復(fù)正確構(gòu)象的蛋白為避免在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度堆積造成危害，則在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)甘露糖苷酶作用下從Calnexin/Calreticulin循環(huán)中釋放出來，通過跨膜蛋白復(fù)合體進(jìn)入胞液，在泛素蛋白酶體系中被降解，從而減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)一步避免受損細(xì)胞的凋亡〔3～5〕。

2 與Derlin-1有關(guān)的疾病

2.1 Derlin-1與先天性高胰島素癥 胰腺的β細(xì)胞利用細(xì)胞膜上的ATP-敏感鉀離子通道(KATP)使新陳代謝信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而抑制胰島素的分泌。由于通道突變，導(dǎo)致ATP-敏感鉀離子通道(KATP)減少，這是先天性高胰島素癥主要發(fā)病機(jī)制之一。在缺乏KATP通道的病態(tài)條件下，β細(xì)胞不斷地去極化，因此，盡管嚴(yán)重的低血糖，胰島素分泌仍持續(xù)。KATP由磺酰脲受體1(SUR1)和Kir6.2組成。KATP通道在細(xì)胞膜上的數(shù)量影響β細(xì)胞對(duì)葡萄糖的敏感性。研究發(fā)現(xiàn)KATP通道蛋白經(jīng)歷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性降解(ERAD)，而且抑制蛋白酶體功能將導(dǎo)致通道表達(dá)增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SUR1和Kir6.2都與Derlin-1和P97相互作用。如果利用siRNA方法敲除Derlin-1將導(dǎo)致SUR1表達(dá)增加和相應(yīng)的KATP通道的表達(dá)增加。而且，敲除 Derlin-1將導(dǎo)致因疾病引起的錯(cuò)誤折疊 SUR1和Kir6.2蛋白表達(dá)增加。因此，Derlin-1在KATP通道在體內(nèi)平衡中發(fā)揮著重要作用。通過改變Derlin-1的表達(dá)從而調(diào)節(jié)KATP通道的密度，進(jìn)一步調(diào)節(jié)胰島素的分泌〔6〕。

2.2 Derlin-1與囊胞性纖維癥 錯(cuò)誤折疊和早期降解地F508del-CFTR是囊胞性纖維癥發(fā)病的主要原因。囊胞性纖維化跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)合成大約需要10 min。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全程監(jiān)測(cè)CFTR的合成過程。然而，CFTR折疊大約有70%～85%的野生型相對(duì)無效和70%～85%的F508del突變體一起從折疊過程中分離出來被泛素化蛋白酶體降解。試圖讓CFTR折疊成一個(gè)天然形式，不再被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量控制系統(tǒng)識(shí)別，這涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白和胞質(zhì)蛋白的互相合作。Derlin-1與RMA1 E3復(fù)合體識(shí)別折疊缺陷的CFTR，并且讓其跨膜進(jìn)入胞質(zhì)，最后被胞質(zhì)中的蛋白酶體降解〔7～10〕。

2.3 Derlin-1與肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)是一種成人發(fā)病，上下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元混合性對(duì)稱性損害為特點(diǎn)的麻痹疾病。它的主要癥狀是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)壞死和肌肉萎縮。5%～10%的患者有遺傳性，稱為家族性ALS(FALS)，成年型屬常染色體顯性遺傳。目前基因研究已確定常染色體顯性遺傳型與銅/鋅超氧化物歧化酶(SOD)1基因突變有關(guān)。一方面，由于SOD1基因突變，導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中堆積，引起ERS;另一方面，突變體SOD1與Derlin-1的碳未端胞質(zhì)區(qū)域相互作用，干擾錯(cuò)誤折疊蛋白的跨膜，進(jìn)一步加重 ERS。Mori等〔11，12〕研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的Derlin-1通過抑制ERS通路蛋白的活性從而抑制突變體SOD1誘導(dǎo)引起的細(xì)胞毒性作用。過表達(dá)的Derlin-1抑制突變體SOD1誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，而且提高細(xì)胞的存活率。Derlin-1對(duì)突變體SOD1的作用開辟了治療ALS的新思路。

2.4 Derlin-1與乳腺癌 乳腺癌病因尚未完全清楚。乳腺癌還沒有發(fā)現(xiàn)特異性腫瘤標(biāo)志物。Klopfleisch等〔13～16〕研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合表達(dá)BMP2，DERL1(derlin-1)和LTBP4可以區(qū)別犬類乳腺腫瘤的良惡性。在惡性乳腺腫瘤中，BMP2和 DERL1表達(dá)升高，而LTBP4表達(dá)降低。DERL1(derlin-1)作為一種跨膜蛋白使錯(cuò)誤折疊蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中跨膜進(jìn)入胞液，進(jìn)而抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的凋亡。因此BMP2，DERL1和LTBP4可以作為區(qū)分乳腺腫瘤良惡性的標(biāo)志。

2.5 Derlin-1與霍亂 霍亂是一種烈性腸道傳染病，由霍亂弧菌污染水和食物引起傳播的?；魜y腸毒素是霍亂弧菌產(chǎn)生三種毒素之一。霍亂腸毒素使機(jī)體的水和電解質(zhì)從腸腺大量分泌，形成霍亂腸瀉癥狀。CTA1是霍亂腸毒素一個(gè)亞型。Bernardi等〔17〕研究發(fā)現(xiàn)Derlin-1促進(jìn)CTA1的跨膜，從而引起霍亂腸瀉癥。研究還發(fā)現(xiàn)，CTA1與Hrd1，gp78以及PDI相互作用促進(jìn)CTA1跨膜。然而當(dāng)抑制Derlin-1時(shí)，CTA1與Hrd1，gp78相互作用也被抑制了。因此，CTA1首先與Derlin-1相互作用，然后才與 Hrd1 和 gp78 相互作用〔17～21〕。

2.6 Derlin-1與多瘤病毒(BKV)相關(guān)性腎病 BKV人群感染率高達(dá)90%，但是有臨床癥狀者常限于免疫功能缺陷的個(gè)體。BKV相關(guān)性腎病包括出血性膀胱炎，間質(zhì)性腎小球腎炎，輸尿管狹窄等。在免疫功能缺陷個(gè)體中，BKV被激活。Jiang等〔22〕研究發(fā)現(xiàn)，Derlin-1與BKV的衣殼蛋白相互作用促進(jìn)衣殼蛋白跨膜和重新組裝。因此，抑制Derlin-1表達(dá)時(shí)，BKV的感染也被抑制。

2.7 Derlin-1與神經(jīng)元蠟樣質(zhì)脂褐沉淀病(NCL)NCL是兒童時(shí)期最常見的神經(jīng)性疾病。它屬于溶酶體貯積病有酶缺陷和結(jié)構(gòu)蛋白功能異常。它是由于9個(gè)Cln基因中的一個(gè)發(fā)生突變引起的常染色體隱性遺傳病。Oresic等〔23〕研究發(fā)現(xiàn)，NCL中存在Cln6突變體。Cln6突變體與Derlin-1，P97相互作用從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜進(jìn)入胞質(zhì)，并被蛋白酶體快速降解。在Cln突變的機(jī)體中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量控制系統(tǒng)是不穩(wěn)定，因此導(dǎo)致Cln突變體逃避降解，進(jìn)一步促進(jìn)NCL的發(fā)展。

2.8 Derlin-1與X連鎖腎性尿崩癥 X連鎖腎性尿崩癥是V2R基因突變導(dǎo)致的一種嚴(yán)重先天性腎臟疾病。Schwieger等〔24〕研究指出，在人類胚胎腎293細(xì)胞中V2R突變體具有不同錯(cuò)誤折疊結(jié)構(gòu)域。這些結(jié)構(gòu)域與P97，derlin-1以及26S蛋白酶體相互作用最終被降解。因此，derlin-1促進(jìn)突變的V2R降解對(duì)機(jī)體是一種保護(hù)。

2.9 Derlin-1與人類肝海綿狀血管瘤(CHL)肝血管瘤是肝臟的良性腫瘤，以CHL最常見。CHL的確切病因尚未明確，目前較為流行的學(xué)說是血管發(fā)育異常致血管海綿狀擴(kuò)張。Hu等〔25〕研究發(fā)現(xiàn)Derlin-1在人CHL內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)與其他多種血管內(nèi)皮細(xì)胞相比顯著下調(diào)，同時(shí)，人CHL內(nèi)皮細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)異常膨脹。當(dāng)過表達(dá)Derlin-1時(shí)，擴(kuò)大內(nèi)質(zhì)網(wǎng)返回到正常大小。而且，在Derlin-1低表達(dá)時(shí)，人CHL組織的血管內(nèi)皮細(xì)胞中檢測(cè)到UPR的活化標(biāo)記基因Bip的表達(dá)顯著上調(diào)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的人CHL內(nèi)皮細(xì)胞中XPB1也發(fā)生了UPR特異的剪接作用。因此Derlin-1表達(dá)下調(diào)，UPR活化及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膨脹等與CHL發(fā)病機(jī)制之間有著密切關(guān)系〔25〕。

3 展望

Derlin-1在各種人類腫瘤組織中都有表達(dá)，除了胰腺癌。腫瘤的靶向治療是最有前景的抗癌治療。Derlin-1作為跨膜蛋白參與錯(cuò)誤折疊蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)。過表達(dá)Derlin-1抑制腫瘤細(xì)胞的ERS相關(guān)性凋亡，增加了腫瘤細(xì)胞存活的機(jī)會(huì)。Ran等〔26〕研究發(fā)現(xiàn)單克隆抗Derlin-1抗體能夠定位于腫瘤細(xì)胞表面直接抑制腫瘤生長(zhǎng)〔26〕。因此，人們推測(cè)針對(duì)腫瘤細(xì)胞的Derlin-1下調(diào)表達(dá)有望成為腫瘤治療中一個(gè)重要的新輔助靶點(diǎn)。

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