摘要:細(xì)胞角蛋白是細(xì)胞骨架蛋白的一部分,特定的表達(dá)于不同的上皮細(xì)胞及組織中,對(duì)細(xì)胞角蛋白表達(dá)的測(cè)定被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)腫瘤的來(lái)源。在此對(duì)細(xì)胞角蛋白其他重要的生物學(xué)功能做一綜述,以期對(duì)臨床工作提供理論指導(dǎo)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:細(xì)胞角蛋白;生物學(xué)功能
細(xì)胞角蛋白(CK)是細(xì)胞骨架蛋白的一部分,細(xì)胞骨架蛋白包括:I微絲、中間絲和微管。中間絲共有6種類型:CKⅠ及Ⅱ型、波形蛋白、結(jié)蛋白、神經(jīng)纖維以及膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)[1]。CK是最復(fù)雜的中間絲蛋白,根據(jù)酸堿性的不同分成I型及Ⅱ型,I型CK包括CK9-CK10、CK12-CK28、以及 CK31-CK40 (包括CK33a和CK33b);Ⅱ型CK包括CK1-CK8 (包括CK6a、 CK6b及CK6c) 和CK71-CK86。I型CK相對(duì)分子質(zhì)量小,呈酸性,等電點(diǎn)≤5.5,其基因定位于染色體17q21.2(CK18除外);Ⅱ型CK相對(duì)分子質(zhì)量較大,呈堿性,其基因定位在染色體12q13.13(包括CK18) [2]。
在體內(nèi)每種上皮組織至少表達(dá)1種Ⅰ型和1種Ⅱ型CK,CK表達(dá)的測(cè)定被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)腫瘤的來(lái)源,在細(xì)胞生物學(xué)、胚胎學(xué)和外科病理學(xué)CK也成為強(qiáng)有力的表皮分化和腫瘤標(biāo)志物。在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)CK形成網(wǎng)狀的繩索錨定整個(gè)細(xì)胞,通過(guò)細(xì)胞橋粒的斑蛋白鏈接周?chē)?xì)胞,通過(guò)半橋粒的網(wǎng)蛋白鏈接細(xì)胞及其附件底物[3]。在特殊生理?xiàng)l件下CK還可對(duì)細(xì)胞凋亡起保護(hù)功能、保護(hù)肝臟應(yīng)對(duì)應(yīng)激反應(yīng)和損傷、參與細(xì)胞信號(hào)通路,同時(shí)在細(xì)胞極性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)中也可能起重要作用。在此作以綜述。
1 細(xì)胞角蛋白與應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞凋亡
CK參與多種應(yīng)激反應(yīng)及細(xì)胞凋亡,許多CK在應(yīng)激反應(yīng)中的表達(dá)是上調(diào)的,尤其是CK16、CK17、CK6a和CK6b在炎性細(xì)胞因子、傷口愈合、氧化應(yīng)激及紫外線應(yīng)激中的表達(dá)[4]說(shuō)明這些蛋白在應(yīng)激反應(yīng)中有重要作用。CK5和CK14的突變導(dǎo)致EBS也是改變了細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)。CK8和CK18的突變已被證明在肝臟疾病的發(fā)生中是一個(gè)危險(xiǎn)因素。在肝臟,轉(zhuǎn)基因小鼠肝細(xì)胞CK8G61C過(guò)表達(dá)使肝硬化和纖維化程度加重,表明CK8的基因突變使肝臟對(duì)應(yīng)激導(dǎo)致的損傷和細(xì)胞凋亡的敏感性增強(qiáng)。這個(gè)基因突變是在S73位點(diǎn)抑制CK8的磷酸化,在S73A突變體上也觀察到了類似敏感性的升高,此磷酸化位點(diǎn)也被破壞了。CK8被認(rèn)為在應(yīng)激反應(yīng)中就像一個(gè)\"磷酸海綿\"吸收磷酸化應(yīng)激活化蛋白激酶(SAPK),以減少不利后果保護(hù)細(xì)胞不受損傷,而CK8的突變使該功能受阻,肝臟受損傷[5]。
2 細(xì)胞角蛋白與細(xì)胞器的轉(zhuǎn)運(yùn)
正常皮膚的色素沉著取決于黑素體(由神經(jīng)嵴產(chǎn)生的生黑色素細(xì)胞)和轉(zhuǎn)運(yùn)黑色素至基底和毛囊角化細(xì)胞。黑素體是溶酶體相關(guān)細(xì)胞器在CK細(xì)胞核上形成一個(gè)帽子來(lái)保護(hù)皮膚對(duì)抗紫外線[6]。黑色素的產(chǎn)生和運(yùn)輸依賴肌動(dòng)蛋白和肌凝蛋白的調(diào)控,但其在毛囊角化細(xì)胞的運(yùn)輸和分配機(jī)制現(xiàn)在還了解的很少,一組罕見(jiàn)的角蛋白疾病似乎揭示了其中的一些機(jī)制。屈側(cè)網(wǎng)狀色素沉著癥(DDD)由含有皮膚色素表型的CK5/CK14突變導(dǎo)致,但基因突變并不是皮膚起泡的直接原因而與黑素體有關(guān)。當(dāng)黑素體的轉(zhuǎn)運(yùn)或其被安置的角化細(xì)胞出現(xiàn)缺陷時(shí)就會(huì)導(dǎo)致皮膚的色素沉著。雖然有關(guān)表皮細(xì)胞角蛋白突變干擾黑素體安置的機(jī)制還不完全清楚,但是Planko等[7]發(fā)現(xiàn)分子伴侶HSC70與CK5相互作用參與了囊泡脫包被。
3 CK的表達(dá)影響組織的分化
CK的特定表達(dá)模式在細(xì)胞發(fā)展分化的早期就已確定并嚴(yán)格調(diào)控。改變細(xì)胞的CK表達(dá)會(huì)產(chǎn)生廣泛的影響,可能改變CK的屬性而擾亂其物理性質(zhì)導(dǎo)致細(xì)胞壽命的改變。例如,老鼠的胰腺β細(xì)胞表達(dá)CK1會(huì)使胰島素分泌小泡減少,從而呈現(xiàn)糖尿病的特征。敲除小鼠的CK17會(huì)導(dǎo)致毛囊循環(huán)缺陷、創(chuàng)面修復(fù)受損以及炎癥因子特性改變[8]。同時(shí)CK的表達(dá)對(duì)表皮附屬器的發(fā)育和維護(hù)同樣至關(guān)重要,如果皮膚附屬器表達(dá)的CK突變,會(huì)導(dǎo)致皮膚附件的各種損傷例如毛發(fā)脆弱、指甲營(yíng)養(yǎng)不良、掌跖的皮膚角化癥以及毛囊囊腫等[9]。
4 細(xì)胞角蛋白與細(xì)胞遷移和傷口愈合
在細(xì)胞遷移中,CK的改變會(huì)影響細(xì)胞的極性和分化進(jìn)程。而改變的細(xì)胞骨架有可能改變細(xì)胞行為,中間絲與粘著斑之間的關(guān)聯(lián)就表現(xiàn)為:粘著斑組件蛋白的減少會(huì)抑制CK纖維絲前體的形成;波形蛋白的消耗會(huì)降低粘著斑的大小從而減少粘連和損傷遷移。在基因下調(diào)或敲除的實(shí)驗(yàn)中也體現(xiàn)出相應(yīng)的關(guān)聯(lián),例如在肝細(xì)胞下調(diào)CK8表達(dá)水平會(huì)抑制上皮細(xì)胞的遷移[10]。但當(dāng)多個(gè)CK共表達(dá)或CK對(duì)發(fā)生蛋白重組時(shí),其對(duì)細(xì)胞的影響就會(huì)發(fā)生改變。例如體外培養(yǎng)的上皮細(xì)胞敲除CK8基因但表達(dá)波形蛋白,導(dǎo)致的結(jié)果是傷口愈合是加速的。被鞘氨苷磷酸膽堿重組的CK8/CK18上皮細(xì)胞遷移速度明顯提高。
細(xì)胞角蛋白是一個(gè)龐大的家族,其生物學(xué)功能多種多樣,在此僅對(duì)其部分功能做簡(jiǎn)單綜述,以期為臨床工作提供理論依據(jù)。
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