石萌萌綜述，周向東審校

（重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院呼吸內科，重慶400010）

去泛素化酶對氣道黏液高分泌影響的信號調控機制

石萌萌綜述，周向東審校

（重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院呼吸內科，重慶400010）

半胱三酸內肽酶類；泛素；泛素化；氣管；黏液；信號傳導；綜述

氣道黏液高分泌是慢性阻塞性肺疾病的重要臨床病理特征，由于黏液過度分泌加重氣道狹窄，導致患者病情惡化，甚至引起死亡。高度糖基化的高相對分子質量黏蛋白5AC（MUC5AC）是氣道黏液的主要成分。在MUC5AC基因中含有2個核轉錄因子-κB（NF-κB）結合位點，各種炎癥因子能引起IκB激酶β（IKKβ）依賴的P65核轉運，使NF-κB移入核內并活化，導致轉錄因子激活，啟動子活化，促進MUC5AC基因轉錄增多、蛋白表達增強，出現(xiàn)氣道黏液高分泌[1-2]。由于NF-κB信號通路可被多種機制進行嚴格調控，而其中重要的調節(jié)機制即為細胞內廣泛存在的去泛素化酶（DUBs）對關鍵信號分子的泛素化調控。本文就DUBs對NF-κB通路的調控機制作一簡要綜述。

1 DUBs概述及作用機制

1.1 DUBs概述 泛素蛋白酶體途徑介導的蛋白降解是機體調節(jié)細胞內蛋白水平與功能的一個重要機制，可調節(jié)及影響各種細胞活動，包括基因轉錄、細胞周期調節(jié)、細胞受體功能、免疫反應及腫瘤生長、炎性反應過程等[3]。該途徑是一個被嚴格調控的可逆性過程，DUBs的調節(jié)即為其中一個重要環(huán)節(jié)，其通過水解蛋白底物上泛素鏈之間的鏈接，進而起到去泛素化的作用，逆向調節(jié)蛋白的降解，進一步影響細胞的病理生理過程。目前，細胞內主要包括泛素特異性加工酶家族、泛素羧基末端水解酶家族、Ataxin-3、卵巢腫瘤相關蛋白酶、MPN（+）/ JAMM蛋白酶5種類型的DUBs[4]。

1.2 DUBs的作用機制 泛素、泛素啟動酶系統(tǒng)和蛋白酶體系統(tǒng)共同構成泛素蛋白酶體途徑[5]。DUBs即屬于蛋白酶體系統(tǒng)，通過識別泛素、蛋白底物等的特異性序列，裂解泛素鏈間的連接，使泛素化蛋白底物上的單泛素分子解離，進入新的蛋白調節(jié)循環(huán)，發(fā)揮去泛素化作用[6]。DUBs還可以調節(jié)細胞信號轉導，目前研究較多的即NF-κB信號通路，泛素化調節(jié)是NF-κB信號通路的主要調節(jié)機制，故研究在炎性及免疫反應中泛素化酶對NF-κB信號通路的調控具有十分重要的意義。

2 NF-κB與黏液高分泌

2.1 NF-κB信號通路概述 NF-κB信號通路是調節(jié)先天免疫、繼發(fā)免疫和炎性反應最重要的通路，具有調節(jié)多種細胞生物學功能，如細胞增殖、凋亡、分化及組織的炎性反應等[7]。在大多數(shù)細胞中，P50和P65是NF-κB活性形式的主要成分。NF-κB特異的結合位點是κB，通常NF-κB的激活受其細胞質抑制蛋白IκB的調控，IκB與NF-κB結合，掩蓋其核定位信號，從而使NF-κB以無活性狀態(tài)滯留在細胞質內。IκB也是一類大的抑制分子家族[8]，其在C-端都有一錨蛋白重復序列；同時，除B淋巴細胞瘤蛋白3（Bcl-3）外，其他IκB成員均有與降解有關的PEST區(qū)。另外，在炎性反應過程中，當促炎性細胞因子激活NF-κB的信號轉導時，可形成一較大的由白介素-1（IL-1）誘導而成的IKK復合物。其由IKKα、β、γ 3個亞單位組成，三者功能各不同，IKKα、IKKβ為酶解功能單位，二者都存在一個與降解有關的kD區(qū)和一個亮氨酸拉鏈，而IKKγ為調節(jié)單位，負責調節(jié)該復合物的活性。

2.2 NF-κB信號通路的誘導激活 NF-κB信號傳導通路十分復雜，目前有研究認為，各種細胞外刺激信號，包括細胞因子（IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α）、病毒、脂多糖（LPS）、蛋白激酶C活化劑、血小板活化因子和佛波醇酯、白三烯B4、紫外線、活性氧、生長因子和變應原等經(jīng)由不同的方式激活IKK復合物，IKK復合物進一步將IκB磷酸化[9]。然后在泛素連接酶的作用下，使 IκB因某些分子的泛素化而被蛋白酶體水解，受其抑制的NF-κB發(fā)生核移位，特異的啟動靶基因轉錄，引起黏液高分泌[10]。當NF-κB激活進入核內后，即與MUC5AC基因啟動子上的NF-κB結合位點結合，促進MUC5AC基因轉錄。目前研究已證實，NF-κB在黏液高分泌中有一定的作用[11]。

2.3 抑制NF-κB信號通路的激活 靜息時，NF-κB與抑制蛋白IκB以無活性的三聚體復合物存在，細胞因子、LPS、細菌、病毒、氧化劑、低氧、紫外線等使細胞活化時，IκB降解，NF-κB釋放，進入核內與靶基因上的κB位點結合，誘導和激活相關基因的轉錄而引起基因的表達。NF-κB可通過調控炎癥相關因子及炎癥介質間的效應，在炎性反應中發(fā)揮關鍵作用[12]。在肺炎癥性損傷中，分泌型白細胞蛋白酶抑制劑（SLPI）作用的細胞內分子機制是調節(jié)NF-κB的活性，通過保護IκBβ的表達抑制其降解，從而抑制NF-κB的活性。SLPI能對抗LPS介導的信號轉導和分泌產(chǎn)物。轉染SLPI的巨噬細胞能抑制細菌產(chǎn)物LPS的致炎癥活性，此系通過抑制IκB蛋白的降解而抑制NF-κB的活性，同時還通過抑制NO和TNF-α的產(chǎn)生來實現(xiàn)。在IgG免疫復合物沉積觸發(fā)大鼠急性炎性反應的研究中[13]，由肺泡巨噬細胞產(chǎn)生的內源性抗炎性細胞因子IL-10、IL-13通過減少肺TNF-α的產(chǎn)生并妨礙IκBα的降解提高IκBα水平而削弱NF-κB的活化，SLPI能阻止IκBβ的降解，從而提高IκBβ蛋白水平，進而抑制NF-κB的活化，但是其對IκBβ mRNA表達的影響并不明顯[14]。

3 DUBs對氣道黏液高分泌中NF-κB信號通路的調控

3.1 DUBs對NF-κB信號通路調控的概述 在NF-κB信號傳導通路中，蛋白的轉錄后調控是通路激活和信號傳導所必需的，其中泛素化是一種重要的轉錄后調控[15]。蛋白的泛素化調節(jié)由泛素化酶和DUBs共同作用完成，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)NF-κB信號通路中的DUBs主要有圓柱瘤蛋白（CYLD）和鋅指蛋白A20，實驗證實，高表達的鋅指蛋白A20或CYLD可以通過抑制NF-κB活化對氣道黏液高分泌起到一定的治療作用[16]。CYLD和鋅指蛋白20可調節(jié)巨噬細胞的炎性反應，在Toll樣受體（TLR）介導的炎癥和免疫反應中起著至關重要的作用[17]，一方面，通過TLR-2、TLR-5和TLR-9受體配體結合，經(jīng)由c-Jun氨基末端激酶（JNK）和NF-κB傳導通路誘導活化，可使DUBs的表達顯著增加；另一方面，過表達DUBs可通過負反饋明顯抑制TLR-2和TLR-4所調節(jié)的JNK、細胞外調節(jié)蛋白激酶和NF-κB傳導通路炎性反應，最終起到負反饋調節(jié)的作用[18]。

3.2 CYLD對NF-κB信號通路的調節(jié) CYLD是一種可特異性去除連接泛素鏈的DUBs，屬于USP亞家族成員之一。當細胞受到胞外信號刺激時，其表面受體的空間構象改變[19-20]，導致自身降解或者開啟NF-κB的下游信號通路。NF-κB信號通路與免疫和炎性反應直接相關，DUBs CYLD負責調控NF-κB的活性，阻止下游信號的傳導，在各種免疫反應及炎性反應中有重要的功能[21]。由于Bcl-3可與核內轉錄因子 P50和P52作用激活NF-κB信號通路，在各種外界刺激下，CYLD定位于核膜，與Bcl-3相互作用抑制其泛素化與入核，從而抑制NF-κB信號通路的激活。CYLD能與多個信號分子相互作用進而終止NF-κB信號通路激活。

3.3 鋅指蛋白A20對NF-κB信號通路的調控 鋅指蛋白A20是典型的修改泛素連接類型的泛素編輯酶，其N端的卵巢腫瘤結構域具有DUBs的活性，可以切割靶蛋白上的多聚泛素化鏈，而其C端的7個重復鋅指結構則可結合多聚泛素化鏈至靶蛋白，起到泛素連接酶的功能，進而實現(xiàn)泛素-蛋白降解過程。研究發(fā)現(xiàn)，鋅指蛋白A20基因缺陷小鼠可因對腸道共生菌群異?？浯蟮姆磻筎LR信號通路持續(xù)活化，NF-κB信號通路失控[22-23]。若特異性敲除多種免疫細胞中的鋅指蛋白A20基因，小鼠雖然有自身免疫現(xiàn)象的出現(xiàn)，但炎癥表現(xiàn)較鋅指蛋白A20基因完全缺陷的小鼠輕。如在巨噬細胞中特異性地敲除鋅指蛋白A20基因會引起NF-κB信號通路活化增強，并出現(xiàn)促炎性細胞因子的產(chǎn)生[24]。另外，IKKβ也可以直接磷酸化 鋅指蛋白A20，促進其NF-κB抑制功能[25]，但機制尚不清楚。由此可見，CYLD主要是抑制本底的NF-κB活化，鋅指蛋白A20則主要是抑制活化誘導產(chǎn)生的NF-κB。

綜上所述，DUBs是NF-κB信號通路的關鍵負性調節(jié)因子，在氣道黏液高分泌過程中至關重要。DUBs是迄今為止泛素系統(tǒng)中成員最多的調節(jié)酶家族，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，NF-κB信號通路中的CYLD和鋅指蛋白A20可通過抑制NF-κB活化對氣道黏液高分泌起到一定的治療作用。近年研究雖有所進展，但有關不同DUBs在下調NF-κB信號通路時各自的作用仍知之甚少。在NF-κB信號通路中是否還有別的DUBs，其特異性由什么決定，而非經(jīng)典的多聚泛素化鏈在NF-κB信號通路中有何作用。因此，充分理解氣道黏液高分泌中NF-信號通路的去泛素化過程及泛素化酶的作用機制，有助于加深對氣道炎癥疾病的認識，為氣道炎癥性疾病的治療提供新的思路。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.15.012

A

1009-5519（2015）15-2282-03

2015-04-02）

國家自然科學基金資助項目（81370111）。

石萌萌（1990-），女，山東淄博人，碩士研究生，主要從事氣道黏液高分泌方面研究；E-mail：cherry0423@126.com。

周向東（E-mail：zxd999@263.net）。