宋 揚(綜述)，吳 榮(審校)

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院腫瘤科，沈陽 110021)

過氧化物酶增殖活化受體(peroxisome proliferator-activated receptors，PPAR)是一類由配體激活的核轉錄因子，屬于Ⅱ型核受體超家族。由于這類新型的核受體可以被過氧化物酶體增殖劑激活，將其命名為PPAR。PPAR能夠識別內源性或外源性的特異性配體，發(fā)生激活并轉錄一系列靶基因，從而參與眾多生理功能的調控。目前認為PPAR共包括3種亞型，即α、β/δ、γ。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)PPARγ與多種疾病密切相關，如糖尿病、腫瘤、動脈粥樣硬化等[1]。PPARγ的轉錄后修飾(磷酸化、乙酰化、泛素化等)也越來越引起人們的關注。

1 PPARγ簡介

1.1PPARγ PPAR是配體依賴的核受體超家族的成員之一，包括三個相近同源基因的亞型PPARα(NR1C1)、PPARβ/δ(NR1C2)和PPARγ(NR1C3)。與其他核受體相似，PPARγ主要包含以下四個不同的功能結構域:A/B、C、D和 E/F[1]。N端非配體依賴的轉錄活化域(A/B區(qū))，亦稱為激活功能1(activation function 1，AF-1)，主要負責PPARγ的磷酸化[2]。DNA結合域或稱為C區(qū)可以促進靶基因啟動子區(qū)PPARγ與過氧化物酶體增殖物反應元件的結合[3]。D區(qū)是輔助因子結合區(qū)域。E區(qū)，也稱配體結合域(ligand-binding domain，LBD)，負責配體特異性及PPAR的激活從而增加靶基因的表達[4]。通過PPARγ輔助因子的集聚來輔助基因轉錄過程是通過配體依賴的AF-2實現(xiàn)的，位于E/F區(qū)。E/F區(qū)也是與配體形成二聚體的區(qū)域(圖1)[4]。

PPARγ有3個異構體，分別為PPARγ1、PPARγ2和PPARγ3[5]。根據(jù)組織的不同，PPARγ的表達也有不同。PPARγ1分布于大部分組織，而PPARγ2僅局限于脂肪組織，PPARγ3在巨噬細胞、大腸及白脂肪組織中表達豐富[5-6]。

PPARγ：過氧化物酶體增殖物激活受體γ；AF-1：配體非依賴性激活結構域； DBD：DNA結合結構域；LBD:配體結合結構域；AF-2：配體依賴性激活結構域；RXR：視黃酸X受體；PPRE:過氧化物酶體增殖反應元件

圖1PPARγ的結構和活化圖

1.2PPARγ的轉錄后修飾 機體可以從不同層次上對PPARγ轉錄活性進行調控，包括蛋白表達水平、配體以及轉錄輔助因子等。PPARγ的AF-1區(qū)域負責各種各樣的蛋白翻譯后修飾，這是機體調節(jié)PPARγ轉錄活性的一種重要方式。已知的PPARγ轉錄后修飾包括磷酸化、蛋白化、乙?；头核鼗?。它們不僅能夠改變蛋白構象，調控蛋白相互作用，而且可以改變受體與配體間的親和力，從而調控下游基因的轉錄。同時，PPARγ的蛋白翻譯后修飾與一些疾病(如糖尿病、腫瘤等)密切相關。因而，對PPARγ蛋白翻譯后修飾的研究有重要意義。

2 PPARγ的磷酸化

磷酸化修飾是PPARγ第一個被鑒定的翻譯后修飾方式。在不同的細胞和刺激下，PPARγ發(fā)生磷酸化位點也各不相同，產(chǎn)生的生物學效應也多種多樣。

2.1絲裂原活化蛋白激酶 在體內外實驗中發(fā)現(xiàn)PPAR的激活可以通過已知的絲裂原活化蛋白激酶(mitagen-activated protein kinases,MAPK)的三種途徑來實現(xiàn)磷酸化過程，分別是細胞外信號調節(jié)激酶、p38、c-Jun氨基端激酶[7-8]。關于PPARγ磷酸化的第一個研究是通過觀察MAPK誘導的生長因子(包括表皮生長因子、成纖維細胞生長因子、血小板源性生長因子)能夠抑制脂肪形成發(fā)現(xiàn)的。Ser112突變成α-丙氨酸既阻止了生長因子刺激Ser112位點的磷酸化，也抑制了血小板源性生長因子和表皮生長因子在PPARγ轉錄活性中的作用[9]。在AF-1功能域上PPARγ在Ser112位點由MAPK介導的磷酸化可調節(jié)配體與C端LBD的結合抑制PPARγ的活性(圖2)[10]。

MAPK:絲裂原活化蛋白激酶；PKA:cAMP依賴蛋白激酶；JNK:c-Jun氨基端激酶；ERK:細胞外信號調節(jié)激酶；PPAR:過氧化物酶體增殖物激活受體

圖2包含PPAR家族轉錄活性的調節(jié)及磷酸化的激酶途徑

2.2細胞周期素依賴的蛋白激酶5 除A/B結構域外，最新研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ位于DNA結合結構域和LBD之間鉸鏈區(qū)的S273可以被細胞周期素依賴的蛋白激酶5(cyclin-dependent kinase 5,Cdk5)磷酸化[11]。Cdk5依賴的磷酸化被認為在神經(jīng)生物學和神經(jīng)變性疾病方面有重要作用[12]，但這種激酶也在非神經(jīng)組織中表達，如能夠分泌胰島素的胰島β細胞[13]及脂肪細胞[11]。Cdk5的活性可以在肥胖及胰島素抵抗的狀態(tài)下通過腫瘤壞死因子α在脂肪組織中上調來調節(jié)[14-15]。在脂肪組織中由Cdk-5介導的PPARγ的磷酸化被認為與肥胖相關[11]。更重要的是，用有高度親和力的PPARγ配體胰島素增敏藥物噻唑烷二酮處理，可以增加PPARγ的轉錄活性，并減少在Ser273位點上PPARγ2 Cdk5依賴的磷酸化。然而，一般來說PPARγ2在Ser273位點上Cdk5的磷酸化不會調節(jié)PPARγ的轉錄活性，但會改變在脂肪細胞中重要靶基因代謝的表達。而且，不如噻唑烷二酮有效，但有胰島素增敏效果的PPARγ激動劑，也能抑制Cdk5介導的PPARγ2磷酸化。脂肪細胞中缺乏核輔阻遏物(NCoR)的轉基因小鼠在脂肪生成，減少炎癥，增強全身胰島素敏感性和顯著減少Cdk5介導的Ser273位點PPARγ磷酸化激活表現(xiàn)出改善。這些研究表明，NCoR可以作為一種適應蛋白來增加Cdk5結合并磷酸化PPARγ的能力[16]。也就是說，由Cdk5介導的Ser273位點的PPARγ磷酸化是控制全身胰島素敏感性的一個關鍵，基于這一點，新一類的抗糖尿病藥物可能誕生。

2.3其他 最近發(fā)現(xiàn)，Cdk7和Cdk9能夠修飾Ser112增加PPARγ的活性。Cdk9的異構體p55在脂肪生成過程中高度上調，人們發(fā)現(xiàn)它能夠在體外與AF-1區(qū)域的PPARγ結合并于Ser112位點蛋白磷酸化[17]。Cdk9的過表達能夠增加PPARγ介導的轉錄過程，刺激脂肪細胞分化。Cdk7激酶是一般轉錄因子Ⅱ H復合體的基本轉錄因子的亞基，在DNA修復和轉錄上有重要作用[18]。Cdk7介導的磷酸化刺激了PPARγ的轉錄活性，因為PPARγ靶基因的表達水平相對于野生型大鼠來說在著色性干皮病互補集團D缺乏的大鼠上低表達。而有報道指出，Cdk7介導的磷酸化抑制了PPARγ促脂肪細胞分化的能力，表明磷酸化調控PPARγ轉錄活性的模式十分復雜，特定的細胞中和特定的刺激下，參與的激酶類型不同，招募的轉錄輔助因子也不同，從而導致PPARγ活性的上調或下降[18]。

此外，細胞周期蛋白D3可以與PPARγ相互作用，招募并激活Cdk6，進而使A/B結構域磷酸化，從而促進脂肪細胞生成[19]。PPARγ A/B結構域上的S16與S21位點可以被酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化，從而促進其從細胞核向細胞質的轉運[20]。在腎小管細胞中胰島素和C-肽可以激活PPARγ，此效應依賴于磷脂酰肌醇3激酶介導的A/B區(qū)磷酸化[21]。

3 PPARγ的非磷酸化

3.1PPARγ與配體 PPARγ與維甲酸X受體α以異源二聚體的形式存在，通過結合到靶基因啟動子區(qū)的特異反應元件上調控靶基因的轉錄。當其未與配體結合時，二聚體招募許多包含組蛋白脫乙?；富钚缘妮o助抑制因子，如核受體輔助抑制因子、維甲酸和甲狀腺激素受體沉默調節(jié)子等結合到靶基因上，使得靶基因的轉錄受到抑制；當有特異性配體結合PPARγ時，上述輔助抑制因子發(fā)生泛素化并被降解輔助激活因子包括類固醇受體輔助活化因子1和PPAR結合蛋白(其具有組蛋白乙?；富钚?被招募并結合到PPARγ/維甲酸X受體α異源二聚體上，引起組蛋白乙?；е潞诵◇w結構重塑，從而招募RNA聚合酶Ⅱ，激活下游參與脂肪生成、胰島素敏感性調節(jié)、脂質代謝和炎性反應的靶基因轉錄。研究表明，PPARγ主要通過配體依賴的轉錄激活機制，調節(jié)靶基因的轉錄活性，它可以通過配體依賴的轉錄調控抑制核因子κB、信號轉導子和轉錄激活子、環(huán)腺苷酸效應元件結合蛋白和活化蛋白質1等的表達來抑制炎性細胞因子的表達及分泌，阻斷炎性細胞的黏附和遷移，并減弱血管收縮和血栓形成，從而在抗炎抗增殖及抗動脈粥樣硬化過程中發(fā)揮重要作用[22]。

3.2PPARγ與炎性分子 PPAR可以通過調節(jié)內皮細胞、平滑肌細胞、單核細胞/巨噬細胞及T細胞中的趨化因子、趨化因子受體及黏附分子來干擾炎癥應答的不同步驟。分子學研究表明，PPARγ可以在體外干擾炎癥途徑，如核因子κB與p50和p65的生理反應。格列酮可抑制c-fos在血管平滑肌細胞的表達，這可能是PPARγ激活蛋白1抑制途徑的另一種機制[23]。PPARγ通過干擾信號轉導因子和轉錄激活因子1，激活蛋白1及核因子κB途徑來抑制誘導性一氧化氮合酶的表達[24]。在T淋巴細胞中，PPARγ配體通過這種核受體與活化T細胞核因子的相互作用減少白細胞介素2的分泌。

4 PPARγ的磷酸化與疾病

4.1PPARγ的磷酸化與糖尿病 PPARγ是重要的糖尿病相關基因之一，迄今為止，在糖尿病及相關代謝疾病中已發(fā)現(xiàn)了PPARγ的多種突變。機體的胰島素耐受可以通過PPARγ的磷酸化調控其轉錄活性來調控。實驗表明，PPARγ S112A轉基因小鼠在高脂喂食下能夠維持較高的胰島素敏感性，體質量卻不會顯著增加，這與非磷酸化形式的PPARγ能有效上調脂連蛋白的表達相關[25]。在體內，酪氨酸激酶1的下游可以負調控Ras/甲基乙基酮/細胞外信號調節(jié)激酶級聯(lián)反應，從而間接調控PPARγ磷酸化[26]。PPARγ配體和激動劑羅格列酮可誘導Cdk5介導的S273位磷酸化，同時改善胰島素耐受，而S112位磷酸化不受配體影響。臨床數(shù)據(jù)也顯示，糖尿病患者PPARγ(S273)的磷酸化狀態(tài)與胰島素敏感性呈顯著負相關[27]。這些結果不僅讓人們對PPARγ配體的作用機制有了新的認識，同時也提示，Cdk5介導的PPARγ S273位磷酸化可作為2型糖尿病治療的新靶點。

4.2PPARγ與腫瘤 PPARγ在多種腫瘤細胞(如結腸癌、乳腺癌、肝癌及肺癌)中均有表達，它通常被認為是抑癌基因，但其在腫瘤發(fā)展的功能中所起的作用可能與PPARγ的翻譯后修飾有一定聯(lián)系。PPARγ配體通常能夠抑制腫瘤的生長，但在呈遞抗原細胞基因突變的結腸癌中反而促進腫瘤細胞增殖，這與PPARγ介導的β聯(lián)蛋白調控有部分關聯(lián)，也可能與配體誘導的PPARγ翻譯后修飾有關。有實驗表明，在乳腺癌MDA-MB-231細胞中，過表達小細胞蛋白β可以增加Cdk9介導的PPARγ1 S82的磷酸化，并促進其下游相關靶基因的轉錄，從而抑制腫瘤的發(fā)展[28]。在結腸癌中，促胃液素可以刺激腫瘤細胞的增殖，此效應與細胞外信號調節(jié)激酶，成纖維細胞生長因子受體介導的PPARγ磷酸化及蛋白酶體降解相關；如果將磷酸化位點進行突變(S84A)則可逆轉促胃液素的效應[28]。綜上所述，PPARγ的磷酸化修飾在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中有重要的調控作用，從而利用這一點，PPARγ的磷酸化修飾也能作為腫瘤治療的靶點。

5 小 結

目前，肥胖癥、高血壓、高血脂、腫瘤等已嚴重威脅人類的健康，而PPARγ的生物活性與這些疾病的發(fā)生、發(fā)展有密切的聯(lián)系。但有許多PPARγ的信號通路目前還不清楚，參與轉錄后修飾的蛋白酶所調控的蛋白相互作用以及下游靶基因仍是目前研究的熱點，通過對信號通路的調控及靶基因影響的研究，開發(fā)針對翻譯后修飾的配體藥物，有望對相關疾病的預防和治療起到重要作用。

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