魏秋華

（軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院解放軍疾病預(yù)防控制所，北京 100071）

NM23A蛋白又稱為NDPK-A、AWD或NM23-H1蛋白，屬于NM23這一結(jié)構(gòu)與功能保守的蛋白大家族［1］。該家族蛋白是nm23基因的表達(dá)產(chǎn)物。1988年，Steeg等［2］應(yīng)用差別克隆雜交首先發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)該基因?yàn)槟[瘤轉(zhuǎn)移抑制基因，因此，命名為非轉(zhuǎn)移性（non-metastatic）。該基因在多種生物如哺乳動(dòng)物、細(xì)菌、酵母、植物、果蠅中均存在，至今在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)8個(gè)nm23基因家族，其中研究最為廣泛的是nm23-H1與nm23-H2基因，均位于17號(hào)染色體長(zhǎng)臂著絲點(diǎn)附近［3］。

NM23蛋白家族由4-6個(gè)折疊亞單位組成，均具有二磷酸核苷激酶（NDPK）活性［4］。NM23A（NDPK-A）是人體中nm23-H1基因的產(chǎn)物，為NDPK的亞基之一，由152個(gè)氨基酸組成，蛋白質(zhì)量為17.149 ku，在細(xì)胞內(nèi)主要定位于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)，但在細(xì)胞表面、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及胞外液均發(fā)現(xiàn)了該類蛋白［1］。除了二磷酸核苷激酶活性外，NM23A蛋白在體內(nèi)還可以調(diào)節(jié)一系列包括生長(zhǎng)與發(fā)育的細(xì)胞過程，在腫瘤發(fā)病、轉(zhuǎn)移過程以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及疾病發(fā)生過程也具有一定意義。目前，許多研究主要集中在包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因調(diào)節(jié)等其它可能的蛋白功能方面?，F(xiàn)將其相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 NM23A蛋白的生理功能

1.1 二磷酸核苷激酶活性［5－7］NM23存在于幾乎所有的生物與細(xì)胞中，其主要的異構(gòu)體NM23A與NM23B分別由nm23-H1與nm23-H2編碼，可以非特異性地催化二磷酸核苷激酶轉(zhuǎn)化為三磷酸核苷激酶。兩個(gè)蛋白均為同源六聚體，具有88%序列一致性。高分辨率的X-射線結(jié)構(gòu)顯示，NM23六聚體從頂端看是3個(gè)二聚體的聚合，從底端看為兩個(gè)三聚體的聚合。與底物相互作用的組氨酸H118及其它殘基定位于接近頂端與底端表面的裂隙。NDPK-A與NDPK-B以相同的方式與核苷酸底物結(jié)合。盡管二者等電點(diǎn)明顯不同，但具有相似的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，二者作為磷酸轉(zhuǎn)移酶可以互換。

NDPKA可催化三磷酸核苷酸的γ磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移至二磷酸核苷酸。在蛋白以乒乓機(jī)制介導(dǎo)的磷酸化過程中，只有1個(gè)核苷酸結(jié)合位點(diǎn)與催化位點(diǎn)。乒乓機(jī)制包括NDPK-A中1個(gè)保守的組氨酸作為中介，其咪唑側(cè)鏈可被自我催化磷酸化。該酶可以接受具有所有天然堿基與2′脫氧核糖及核糖的核苷酸底物。因此，它可以產(chǎn)生RNA、DNA合成的所有底物。NDPK-A核苷酸配體的解離常數(shù)測(cè)定顯示，鳥苷酸結(jié)合力強(qiáng)于腺苷酸，而胞苷酸結(jié)合力最低，可能的理由是鳥苷酸通過N2氨基基團(tuán)具有了其它相互作用。眾多不同核苷酸配體的結(jié)合結(jié)構(gòu)顯示，NDPK-A與所有的底物在同一位點(diǎn)以同一構(gòu)象結(jié)合。

作為高效率的磷酸轉(zhuǎn)移酶，NM23A可以在細(xì)胞內(nèi)生成多種代謝功能所需的核苷酸，如 DNA、RNA合成所需的NTPs，多聚糖合成所需的UTP，脂類合成所需的CTP，微管聚合、蛋白延伸以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所需的GTP等，說明NM23A參與了細(xì)胞中多種生物活性，對(duì)細(xì)胞的存活具有重要作用。

1.2 對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝調(diào)節(jié)作用 除了磷酸激酶活性，NM23A還在細(xì)胞的增生、分化、代謝過程中具有一定作用［8－11］。已發(fā)現(xiàn)NM23A是血小板源性生長(zhǎng)因子基因的潛在負(fù)性調(diào)節(jié)劑，可以識(shí)別PDGF啟動(dòng)子與基因沉默活性相關(guān)的負(fù)調(diào)控元件。一些報(bào)道提出，NM23A的表達(dá)和（或）活性可以調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的增生、分化以及神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)。此外，NM23A對(duì)細(xì)胞分化也具有一定抑制作用。Roel在正常人類造血干細(xì)胞的體外分化定量分析中加入重組NM23A蛋白，觀察其對(duì)造血系統(tǒng)的細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)，結(jié)果證明NM23A蛋白對(duì)正常造血細(xì)胞分化的末期具有調(diào)節(jié)效應(yīng)。血漿中存在相對(duì)較高濃度的NM23A，對(duì)紅細(xì)胞的形成具有支持作用，并抑制過多的巨噬細(xì)胞的形成。也曾有報(bào)道NM23A在造血祖細(xì)胞中高度表達(dá)，并對(duì)其分化具有下調(diào)作用。此外，在增殖淋巴細(xì)胞中也觀察到了NM23A的高表達(dá)水平。Steeg等證實(shí)，NM23-A作為黑素瘤的過表達(dá)基因，具有引起細(xì)胞低代謝的能力。因此，可以提出假設(shè)，NM23A作為高代謝細(xì)胞系中確認(rèn)的代謝抑制基因，可以引起細(xì)胞代謝能力的降低。由于使用激酶活性滅活的突變NM23A后，與天然NM23A相比，調(diào)節(jié)效應(yīng)沒有任何改變，提示NM23A通過獨(dú)立于磷酸轉(zhuǎn)移酶活性的機(jī)制，如通過與受體或可溶性分子（如生長(zhǎng)因子）的蛋白相互作用介導(dǎo)其細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)，引起了特定信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活或抑制效應(yīng)。

1.3 信號(hào)傳導(dǎo)作用 NM23A至少有4種生化活性與調(diào)節(jié)信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)，包括蛋白－蛋白的相互作用、GTP-結(jié)合蛋白功能的調(diào)節(jié)、DNA-結(jié)合相關(guān)的活性，以及組氨酸－依賴的蛋白磷酸轉(zhuǎn)移酶活性。

由于具有GTP合成功能，NM23A可能通過GTP供應(yīng)或調(diào)節(jié)G蛋白激活過程中的酶的作用，參與受體依賴或非受體依賴的G蛋白信號(hào)傳導(dǎo)過程。NM23A誘導(dǎo)自由GDP，還是結(jié)合于G蛋白α亞基的GDP具有一些爭(zhēng)論，但是對(duì)闡述NM23A在G蛋白激活中的功能并不重要。實(shí)際上，已經(jīng)有大量證據(jù)顯示 NM23A參與了 G蛋白的激活［12－15］。例如，NM23A可以在激動(dòng)劑與HL-60白血病細(xì)胞膜上趨化因子受體的結(jié)合、受體介導(dǎo)磷脂酶C活化以及花生四烯酸刺激NADPH氧化酶活性等過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。Susanne等證明了在ATP與GDP底物存在的情況下，心肌的膜結(jié)合NM23A等二磷酸核苷激酶可以通過活化G蛋白非受體依賴型的抑制心肌AC活性。Angela等發(fā)現(xiàn)NM23A可以調(diào)節(jié)激動(dòng)劑介導(dǎo)的毒蕈堿門控K＋通道的脫敏過程，作用機(jī)制與GTP的生成無關(guān)。作者推斷，NM23A可能作為毒蕈堿門控K＋通道脫敏過程的抑制劑，而絲氨酸120對(duì)該作用是必需的。

除了異聚體G蛋白，NM23A還可與Ras家族中的成員、ADP核糖基化因子、微管蛋白以及小GTP結(jié)合蛋白相互作用［16］。此外，在體內(nèi)NM23A還可以通過DNA結(jié)合相關(guān)活性調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［6］。

2 NM23A在病理過程中的作用

2.1 腫瘤轉(zhuǎn)移抑制效應(yīng)［12，17－18］盡管 NM23作為一種磷酸激酶已經(jīng)在幾十年前被人們所知，但編碼A亞基的基因nm23-H1，直到1988年才被Steeg等［2］確認(rèn)?；谠摶蛟诰哂懈咿D(zhuǎn)移或低轉(zhuǎn)移能力的黑色素瘤細(xì)胞系中表達(dá)減少，因此，確定其為潛在的轉(zhuǎn)移抑制基因。多種惡性腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與NM23A蛋白的含量呈負(fù)相關(guān)。在高轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞系如K-1735黑色素瘤細(xì)胞、原發(fā)乳腺癌、肝癌、胃癌、卵巢癌、子宮頸癌等中，nm23A mRNA的含量均明顯減少。

已證實(shí)NM23A抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制與NDPK活性無關(guān)，但明確的機(jī)制還沒有確定。研究發(fā)現(xiàn)，NM23A在抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的過程中可能的作用有：①減少GDP生成GTP的量，抑制腫瘤細(xì)胞微管聚合，并抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。②由于GTP不足，腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)因子與細(xì)胞膜結(jié)合后信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)生障礙，以致腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移。③可直接與腫瘤細(xì)胞膜上的G蛋白結(jié)合，阻斷細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)傳導(dǎo)。

2.2 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用 NM23A的二磷酸核苷激酶活性在腦部高于其它組織，并且胚胎發(fā)育早期表達(dá)主要集中在神經(jīng)系統(tǒng)。該蛋白可以調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的增生、分化以及神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)，提示其在腦功能中可能扮演著重要的角色。

有研究顯示，NM23A可能參與了具有腦部損傷的神經(jīng)退行性疾?。?9］。Seong等首先報(bào)道，NM23A可能參與了具有腦部疾病的神經(jīng)退行性疾病阿爾采末癥（Alzheimer disease，AD）及唐氏綜合癥（Down’s syndrome，DS）。采用蛋白組技術(shù)測(cè)定患有AD、DS的病人7個(gè)腦區(qū)NM23A的蛋白水平，發(fā)現(xiàn)兩種疾病中NM23A在各腦區(qū)（額葉、枕葉、頂葉皮質(zhì)）均有明顯減少。曾有報(bào)道，NM23的氧化修飾可以滅活NM23的催化活性，提示氧化修飾可以是NM23蛋白功能調(diào)節(jié)的一種方式，這也可能是在AD與DS中，對(duì)氧化刺激較為敏感的特定腦區(qū)NM23活性明顯減少的原因［20］。

細(xì)胞骨架的破壞，如缺陷型的微管聚集是AD的重要病理特征，細(xì)胞骨架蛋白的再表達(dá)也被認(rèn)為是一種異常分支反應(yīng)，并與AD的神經(jīng)病理改變相關(guān)。有報(bào)道NM23A具有通過影響細(xì)胞骨架蛋白表達(dá)驅(qū)使軸突生長(zhǎng)的能力，NM23A蛋白異常會(huì)帶來神經(jīng)過程如軸突生長(zhǎng)與軸突分支的缺陷［21］。此外，還有研究顯示，神經(jīng)退行性疾病中異常的NM23與其它因子如大腦癌蛋白18、神經(jīng)內(nèi)分泌特定蛋白C缺陷共同引起了腦細(xì)胞的異常增生與分化［22］。

總之，NM23A表達(dá)／活性的減少可以通過改變細(xì)胞骨架蛋白結(jié)構(gòu)，影響軸索生長(zhǎng)、軸突分支等神經(jīng)過程，反之帶來腦細(xì)胞的異常增生與分化。此外，NM23A的減少還可以帶來突觸的功能異常，表現(xiàn)出了AD-樣神經(jīng)退化疾病的主要病理特征。因此，作為多功能蛋白NM23A的活性減少可以通過多種途徑影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及疾病發(fā)生，有可能成為疾病干預(yù)治療的新的候選分子。

2.3 與阿片受體信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)系 NM23A在阿片依賴病理過程中有何作用，國內(nèi)外尚未見報(bào)道。通過對(duì)NM23A生物學(xué)功能的調(diào)研分析和前期研究，我們認(rèn)為NM23A可能參與了阿片依賴過程，依據(jù)有以下3個(gè)方面：①阿片受體屬G蛋白偶聯(lián)受體，而NM23A是一種調(diào)節(jié)G蛋白活性的重要因子，參與其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，因此，至少在理論上講NM23A有可能調(diào)節(jié)阿片受體作用系統(tǒng)的功能。激動(dòng)劑長(zhǎng)期作用下，阿片受體在受體水平和受體后信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)水平發(fā)生的代償性適應(yīng)是阿片依賴發(fā)生的分子基礎(chǔ)，我們推測(cè)，NM23A有可能通過調(diào)節(jié)阿片受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程而影響阿片依賴。Zhang等首次報(bào)道了NM23A對(duì)阿片受體的調(diào)節(jié)以及受體與G蛋白偶聯(lián)過程的作用。在研究中，通過穩(wěn)定轉(zhuǎn)染克隆的大鼠μ-阿片受體的中國倉鼠卵巢細(xì)胞膜觀察了NM23A是否對(duì)激動(dòng)劑與μ阿片受體的結(jié)合具有調(diào)節(jié)作用。結(jié)果證明，NM23A在該細(xì)胞膜中具有NDPK活性，且通過將ATP、GDP轉(zhuǎn)換為GTP，NM23A可以調(diào)節(jié)激動(dòng)劑對(duì)μ-阿片受體的結(jié)合以及阿片受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。NM23A調(diào)節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究目前僅限于激動(dòng)劑急性作用下受體瞬時(shí)激活狀態(tài)的影響［23］。而NM23A對(duì)激動(dòng)劑長(zhǎng)期作用下G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的代償性適應(yīng)有何影響，尚未見報(bào)道。②研究發(fā)現(xiàn)阿片成癮機(jī)制與學(xué)習(xí)記憶有許多相關(guān)之處，依賴及復(fù)吸可被看作一種病理性的學(xué)習(xí)記憶過程。阿片類藥物通過參與突觸可塑性形成，并改變神經(jīng)回路功能導(dǎo)致藥物成癮［24］。已知NM23A可參與神經(jīng)細(xì)胞的增生、分化以及神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)，在學(xué)習(xí)記憶中起重要作用。因此，我們推測(cè)NM23A也可能通過調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)記憶過程而影響阿片依賴。目前，有研究發(fā)現(xiàn)阿爾采末癥患者在額葉、顳部、枕葉等多個(gè)腦區(qū)NM23A表達(dá)水平明顯降低［25］，而阿片依賴時(shí)腦內(nèi)NM23A含量有何變化尚未見報(bào)道。

總之，根據(jù)有限的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推測(cè)，NM23A參與了阿片受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。關(guān)于NM23A在與異聚體G蛋白偶聯(lián)的阿片受體以及其他受體的信號(hào)傳導(dǎo)過程中扮演什么角色，還有許多爭(zhēng)論。NM23A是一個(gè)具有酶活性，可以與PTX敏感型G蛋白相互作用的受體，還是一個(gè)新型的G蛋白調(diào)節(jié)效應(yīng)器系統(tǒng)，可以調(diào)節(jié)G蛋白的活性？或者是一個(gè)可以與受體偶聯(lián)介導(dǎo)效應(yīng)器系統(tǒng)（如作為G蛋白的替代物）？NM23A在G蛋白的活化中具有一定作用，但G蛋白在NM23A的激活中有何作用？這一系列的問題都有待確定。

3 結(jié)語

NM23A蛋白是一類在多個(gè)物種廣泛分布、功能多樣的蛋白質(zhì)。除了二磷酸核苷激酶活性外，NDPK-A蛋白在體內(nèi)還可以調(diào)節(jié)一系列包括生長(zhǎng)與發(fā)育的細(xì)胞過程，在腫瘤的發(fā)病機(jī)制與轉(zhuǎn)移過程中也具有一定意義。目前，許多研究主要集中在包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因調(diào)節(jié)等其它可能的蛋白功能方面，其與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、阿片耐受與依賴病理過程的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。對(duì)于NM23A的生理、病理功能進(jìn)一步闡明，有助于確認(rèn)該蛋白作為特定疾病治療干預(yù)的重要靶點(diǎn)。

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