李貴林，牛麗莉，劉海峰，郭家中

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哺乳動(dòng)物胰島素樣生長(zhǎng)因子酸不穩(wěn)定亞基的結(jié)構(gòu)與功能

李貴林，牛麗莉，劉海峰，郭家中

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，成都611130

胰島素樣生長(zhǎng)因子(Insulin-like growth factors, IGFs)信號(hào)系統(tǒng)是動(dòng)物體內(nèi)一條重要的信號(hào)通路，廣泛作用于機(jī)體的生長(zhǎng)、發(fā)育以及疾病的發(fā)生和發(fā)展等各種生命活動(dòng)過程。盡管IGFs系統(tǒng)的各種配體、受體和結(jié)合蛋白分子的基因結(jié)構(gòu)、功能及作用機(jī)制已被深入地研究，但是有關(guān)胰島素樣生長(zhǎng)因子酸不穩(wěn)定亞基(Insulin-like growth factor acid-labile subunit, IGFALS)的功能研究卻一直局限于其延長(zhǎng)IGFs半衰期方面。近年來，越來越多的研究表明基因的突變和蛋白表達(dá)量的偏低均可能導(dǎo)致動(dòng)物體生長(zhǎng)發(fā)育的延遲甚至缺陷。本文綜述了基因序列特征、IGFALS蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其生物學(xué)功能以及表達(dá)調(diào)控的研究進(jìn)展，旨在為IGFALS的功能及其作用機(jī)制的深入研究提供參考。

胰島素樣生長(zhǎng)因子酸不穩(wěn)定亞基；突變；功能；哺乳動(dòng)物

胰島素樣生長(zhǎng)因子(Insulin-like growth factors, IGFs)信號(hào)系統(tǒng)在動(dòng)物胚胎[1]、胎兒[2]的生長(zhǎng)發(fā)育和骨[3,4]的成熟中發(fā)揮著重要作用。IGFs信號(hào)通路不僅是正常組織細(xì)胞代謝的基礎(chǔ)，也對(duì)惡性細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和轉(zhuǎn)移起著重要的調(diào)節(jié)作用，與許多癌癥(如乳腺癌)的發(fā)展緊密相關(guān)[5]；同時(shí)，IGFs系統(tǒng)還參與了一些代謝綜合征與心血管疾病的發(fā)生過程[6]。游離的IGFs(包括IGF-1和IGF-2)的半衰期非常短，僅為10 min，不足以維持其到達(dá)靶器官發(fā)揮作用，即使與胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白-3(Insulin-like growth factor binding protein-3, IGFBP-3)結(jié)合形成異源二聚體后，其半衰期也只增加了3~9倍，但是當(dāng)這種異源二聚體和胰島素樣生長(zhǎng)因子酸不穩(wěn)定亞基(Insulin-like growth factor acid-labile subunit, IGFALS)結(jié)合形成異源三聚體后，其半衰期會(huì)顯著延長(zhǎng)，提高到原來的70多倍[7,8]。因此，IGFs在合成分泌后主要以異源三聚體的形式存在，并通過血液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)送到動(dòng)物體內(nèi)的各個(gè)靶器官，然后解離成游離的分子從而順利的發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用。

盡管早在1992年基因的cDNA序列就已經(jīng)通過克隆獲得[9]，但是與IGFs系統(tǒng)的各種配體、受體和結(jié)合蛋白的研究程度相比，有關(guān)IGFALS功能的研究卻一直局限于其延長(zhǎng)IGFs半衰期方面[10]。而在其他方面，如IGFALS影響IGFs對(duì)靶組織的功能，其詳細(xì)的作用機(jī)制一直缺乏深入的研究。鑒于此，本文綜述了IGFALS的基因結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能的研究進(jìn)展，以期為基因功能的深入研究及應(yīng)用提供參考。

1 IGFALS基因結(jié)構(gòu)及編碼的氨基酸序列

1992年，Leong等[6]利用人類肝臟來源的cDNA文庫(kù)，首次分離、克隆得到基因的 cDNA序列，該序列共編碼578個(gè)氨基酸的成熟肽并含有27個(gè)氨基酸的信號(hào)肽(圖1)。幾乎同時(shí)，Dai和Baxter[11]以人的cDNA序列作為探針又克隆出大鼠的cDNA序列，該序列長(zhǎng)3.5 kb，包含2個(gè)外顯子(16 bp、1796 bp)和1個(gè)內(nèi)含子(1116 bp)，其中外顯子1編碼前5個(gè)氨基酸和第6個(gè)氨基酸的第一位，外顯子2編碼第6個(gè)氨基酸的后兩位和剩余的599個(gè)氨基酸。

圖1 人類IGFALS基因編碼的氨基酸序列示意圖

隨后，基因的全長(zhǎng)序列又在小鼠上被克隆并被定位到小鼠17號(hào)染色體A2-A3區(qū)帶[12]。小鼠基因大小約為3.3 kb，由2個(gè)外顯子(16 bp、2060 bp)和1個(gè)1126 bp的內(nèi)含子組成。IGFALS氨基酸序列包含18~20個(gè)由24個(gè)氨基酸殘基組成的亮氨酸殘基富集基序，這些重復(fù)序列占了IGFALS成熟肽的80%。亮氨酸殘基富集基序成串排列，構(gòu)成了IGFALS蛋白的主體結(jié)構(gòu)，參與蛋白-蛋白間的相互作用，可與IGFBP-3或者IGFBP-3和IGF形成的二聚體結(jié)合。

近年來，有關(guān)家養(yǎng)動(dòng)物IGFALS的研究也陸續(xù)被報(bào)道(表1)。綿羊基因的序列全長(zhǎng)為3.0 kb，包含2個(gè)外顯子(16 bp、1957 bp)和1個(gè)977 bp的內(nèi)含子[13]，與人、小鼠基因的序列相似性分別為80%和75%。綿羊IGFALS氨基酸序列包含18個(gè)由24個(gè)氨基酸殘基組成的亮氨酸殘基富集基序，12個(gè)半胱氨酸殘基，其中11個(gè)的分布位點(diǎn)和人IGFALS相同。豬基因的全長(zhǎng)為2990 bp，包含2個(gè)外顯子(53 bp、1947 bp)和1個(gè)長(zhǎng)度為990 bp的內(nèi)含子[14]，其編碼區(qū)長(zhǎng)度為1775 bp，與人、大鼠、小鼠以及狒狒的相似性分別為54%、79%、79%和84%?；蚓幋a606個(gè)氨基酸，信號(hào)肽長(zhǎng)度為26個(gè)氨基酸，成熟肽則由580個(gè)氨基酸組成，豬的成熟IGFALS蛋白和人、大鼠、小鼠的相似性分別為74%、71%和71%，包含21個(gè)亮氨酸殘基富集基序。牛基因的成熟mRNA序列共編碼611氨基酸，其中信號(hào)肽包括32個(gè)氨基酸，成熟肽包括579個(gè)氨基酸，共有12個(gè)半胱氨酸殘基，主要集中在C-端和N-端[15]。另外，牛的成熟IGFALS蛋白也包含20個(gè)亮氨酸殘基富集基序。

表1 不同哺乳動(dòng)物IGFALS基因結(jié)構(gòu)及氨基酸序列對(duì)比

注：LLR表示亮氨酸殘基富集基序。

總之，基因在不同物種之間具有較高的保守性，其保守程度與物種的親緣關(guān)系成正相關(guān)。另外，基因的啟動(dòng)子序列中包含了多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，如HNF-5、PEA3、Spl和干擾素激活序列。值得注意的是，小鼠、大鼠、綿羊和人的基因 5′端啟動(dòng)子序列中都沒有TATA框和GC框。

2 IGFALS蛋白的生物學(xué)特征

2.1 IGFALS結(jié)構(gòu)特征

人IGFALS蛋白大小為85 kDa，包括65 kDa核心肽和20 kDa糖基化肽[16]。已有的研究揭示，IGFALS對(duì)游離的IGF-1和IGF-2無(wú)親和力，對(duì)游離的IGFBP-3只有非常低的親和力[17]；但是，IGFALS卻極容易與IGFs和IGFBP-3組成的異源二聚體結(jié)合形成異源三聚體復(fù)合物[18]。IGFALS的結(jié)合能力表現(xiàn)出對(duì)酸堿環(huán)境的敏感性，在酸性條件下(pH<4.5)，IGFALS異源三聚體會(huì)被不可逆的破壞[19]，這也是IGFALS得名的緣由。另外，IGFALS與IGFBPs的結(jié)合具有特異性：IGFBP-1/-2/-4/-6不能代替IGFBP-3和IGFALS形成三元復(fù)合物；而IGFBP-5在基因序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上都與IGFBP-3具有最高的相似性，因而也能夠和IGFALS結(jié)合形成異源三聚體；但是，與IGFBP-3不同，IGFBP-5能夠在缺少IGF的情況下與IGFALS發(fā)生微弱結(jié)合[20]。IGFBP的功能域替換實(shí)驗(yàn)[21]表明，IGFBP-3/5的羧基端是結(jié)合IGFALS的重要部件，結(jié)合活性中心則是由18個(gè)氨基酸組成的保守區(qū)域，并分別對(duì)應(yīng)IGFBP-3的第201~218個(gè)氨基酸和IGFBP5的第215~232個(gè)氨基酸。另外，Twigg等[22]的研究表明在羧基端區(qū)域缺失的情況下，IGFBP-5的中間區(qū)域也具備結(jié)合IGFALS的能力。

IGFALS蛋白在不同哺乳動(dòng)物之間具有較高的保守性。例如，小鼠和大鼠的成熟IGFALS蛋白相似性高達(dá)93%，與人和綿羊IGFALS蛋白的相似性分別為79%和73%。其中，不同物種IGFALS的結(jié)構(gòu)中擁有完全保守的區(qū)段，包括1個(gè)由12~13個(gè)半胱氨酸殘基組成的區(qū)段、6~7個(gè)天冬酰胺串聯(lián)的糖基化位點(diǎn)和18~20個(gè)由24個(gè)氨基酸殘基為單元的亮氨酸富集區(qū)域。亮氨酸富集區(qū)域約占整個(gè)成熟肽的75%，并使IGFALS形成了內(nèi)圈直徑為1.7 nm、外圈直徑為7.2 nm、厚度為3.6 nm同心圓環(huán)的空間結(jié)構(gòu)。由于富含亮氨酸，IGFALS蛋白的表面帶負(fù)電荷。這些帶負(fù)電荷的殘基均勻地分布在同心圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，能夠和IGFBP-3中的正電荷相互作用。它們和IGFALS蛋白中7個(gè)與N端相連的低聚糖附著位點(diǎn)一起，很可能提供了和IGF-1/IGFBP-3異源二聚體相互作用所必須的靜電位，繼而在形成異源三聚體的過程中起到非常重要的作用[23]。Janosi等[23]研究也表明，人基因中的7個(gè)與N相連的多糖附著位點(diǎn)的任意一個(gè)發(fā)生獨(dú)立突變，不會(huì)消除它和IGFBP-3形成異源三聚體的能力，但是全部都去糖基化就會(huì)使其失去這個(gè)能力。簡(jiǎn)言之，上述結(jié)果符合IGFBP-3/5上帶正電荷并具有保守性的由18個(gè)氨基酸組成的區(qū)域和IGFALS上帶負(fù)電荷的區(qū)域相吸引的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2.2 IGFALS的分布及表達(dá)量特點(diǎn)

IGFALS在動(dòng)物體的合成與分布具有組織特異性。雖然IGFALS能夠在某些組織中自由地合成，但其主要合成部位來自肝臟的漿細(xì)胞。盡管已經(jīng)在動(dòng)物腹膜、滑膜、卵巢中檢測(cè)到中低濃度的IGFALS，而在動(dòng)物腦脊液、羊水、乳汁、淋巴液等組織中也檢測(cè)到極低濃度的IGFALS；但是IGFALS主要存在于動(dòng)物血液中[24~26]。Janosi等[27]采用更為敏感的檢測(cè)方法如原位雜交和表達(dá)序列標(biāo)簽在腎臟、泌乳乳腺、胸腺和肺臟等肝臟外的組織中檢測(cè)到了IGFALS的表達(dá)。而Wandji等[28]在豬卵巢的膜細(xì)胞和顆粒細(xì)胞中也探測(cè)到了mRNA。這些發(fā)現(xiàn)表明IGFALS可能在上述組織發(fā)揮一定的作用，但其具體功能有待于進(jìn)一步研究和揭示。

IGFALS蛋白的表達(dá)豐度在哺乳動(dòng)物出生前后以及出生后的不同年齡階段呈現(xiàn)出明顯的變化。在動(dòng)物出生前，IGFALS的表達(dá)量非常低；出生后，其表達(dá)量迅速升高。例如，大鼠在出生后，血液中的IGFALS蛋白水平快速上升，從大鼠出生到初情期，血液中IGFALS的濃度增加了5倍，成熟期時(shí)達(dá)到峰值并維持穩(wěn)定狀態(tài)，從而確保IGFs能夠不斷地被結(jié)合成150 kDa的復(fù)合物，此時(shí)的濃度為570 nmol/L；在老年大鼠體內(nèi)，其濃度有所下降[29]。在綿羊中，mRNA的豐度在出生前也很低，但在出生后的7 d內(nèi)突然增加[13]。這種表達(dá)模式的出現(xiàn)可能是因?yàn)樵诰d羊出生前，IGF-1主要是以50 kDa的復(fù)合物形式存在，而在出生后1周內(nèi)主要是以150 kDa復(fù)合物形式存在。另外，動(dòng)物出生后，IGFALS的含量隨著GH分泌物和肝臟細(xì)胞的GH受體的增加而上升。在循環(huán)系統(tǒng)中，IGFALS除了以異源三聚體的形式存在外，過量的部分還以游離的形式存在，約占其總量的50%~60%[26]。

3 IGFALS的生物學(xué)功能

3.1 延長(zhǎng)IGFs的半衰期

目前的研究已經(jīng)明確，IGFALS具有通過與IGFs-IGFBP-3/5結(jié)合形成異源三聚體蛋白復(fù)合物從而延長(zhǎng)IGFs在血液中半衰期的功能。在哺乳動(dòng)物血液中，游離的IGFs的半衰期僅為10 min左右，而IGFs-IGFBP-3/5異源二聚體的半衰期則延長(zhǎng)至到30~90 min，當(dāng)上述異源二聚體與IGFALS結(jié)合形成異源三聚體后，IGFs的半衰期則超過12 h，是游離狀態(tài)的72倍。盡管如此，在蛋白水解作用以及IGFBP-3和異源三聚體相互作用下，三聚體會(huì)自主分解釋放出IGFs，從而導(dǎo)致血清中IGFs的異源三聚體和游離的IGFs分子的保持動(dòng)態(tài)平衡，使得二者的比例維持穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，IGFALS不是調(diào)節(jié)IGFs的重要因素，因?yàn)橄鄬?duì)于動(dòng)物血液中過量的IGFs和IGFBP-3，IGFALS的含量較少。但這一觀點(diǎn)可能需要修正，因?yàn)镮GFALS與IGFBP-3和IGFs結(jié)合成復(fù)合物的締合常數(shù)(Association constant)很低[18]。這一點(diǎn)在Lori Ueki的研究中同樣得到了驗(yàn)證，與正常小鼠比較，在缺失雜合子的小鼠血液中，IGFALS的血漿濃度很低，IGF-1的濃度降低了17%，IGFBP-3的濃度降低了40%[30]。

除了能延長(zhǎng)IGFs半衰期，IGFALS還具有阻止IGFs非特異性的代謝效應(yīng)功能(如造成嚴(yán)重的低血糖癥狀)。這主要是由于以異源三聚體形式存在的IGFs，其分子量較大，無(wú)法透過毛細(xì)血管壁去激活胰島素受體；而異源二聚體和游離的IGFs卻由于分子量很小，可自由穿過毛細(xì)血管壁，從而進(jìn)一步發(fā)揮其生物學(xué)功能。

3.2 IGF-1和IGFBP-3在血清中累積的必要條件

相關(guān)研究表明，IGFALS是動(dòng)物血清中IGF-1和IGFBP-3累積的必要條件。Ueki等[30]基于IGFALS缺失小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，基因的失活導(dǎo)致IGF-1/IGFBP-3/IGFALS異源三聚體的缺失。另外，相對(duì)于野生型小鼠，缺失的小鼠體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的IGF-1和IGFBP-3的濃度也明顯的降低。在敲除基因的小鼠模型中，其循環(huán)系統(tǒng)中完全沒有IGFALS，IGF-1的血漿水平下降了62%，IGFBP-3的血漿水平下降了88%。但是在該小鼠模型中，IGF-1和IGFBP-3在肝臟中這些基因的表達(dá)和合成的主要位點(diǎn)均正常。此研究結(jié)果進(jìn)一步說明IGFALS在血清中積蓄I(lǐng)GF-1和IGFBP-3是必需的成分。

3.3 IGFALS對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的影響

雖然多種動(dòng)物的基因序列已經(jīng)被克隆獲得，但是關(guān)于IGFALS的分子作用機(jī)制及功能卻鮮有報(bào)道，而且這些研究主要集中在人及小鼠上。近年來，日漸增多的人類臨床醫(yī)學(xué)報(bào)道表明，基因序列的突變會(huì)導(dǎo)致兒童出現(xiàn)各種發(fā)育遲緩和生長(zhǎng)缺陷，這進(jìn)一步體現(xiàn)了IGFALS的重要生物學(xué)功能。Domené等[31]最早發(fā)現(xiàn)當(dāng)點(diǎn)突變?cè)斐傻幕蚴Щ詈螅褐械腎GF-1、IGFBP-3及IGFALS的含量非常低，且該病例表現(xiàn)出身材矮小、青春期的推遲、產(chǎn)生一定程度的胰島素和生長(zhǎng)激素抗性。隨后，有關(guān)IGFALS的國(guó)際合作研究團(tuán)隊(duì)又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)20多例關(guān)于IGFALS與生長(zhǎng)發(fā)育遲緩的相關(guān)性的臨床病例[32,33]，這些個(gè)體的平均身高低于同期正常兒童身高的2倍標(biāo)準(zhǔn)差。

Domené等[34]于2005年報(bào)道了基因缺陷在人類和小鼠上有著許多相似的表型效應(yīng)，進(jìn)一步表明IGFALS的功能在哺乳動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育中的重要性。而Courtland等[35]利用基因敲除小鼠，揭示基因缺失對(duì)小鼠的體尺和骨頭大小具有性別特異性效應(yīng)。敲除基因的小鼠也表現(xiàn)出股骨骨膜延遲、皮質(zhì)厚度和骨總量減少[36,37]。最近，根據(jù)小鼠模型實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)lannery等[38]建議將IGFALS作為臨床醫(yī)學(xué)上檢測(cè)脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(Deoxynivalenol, DON)對(duì)人體生長(zhǎng)抑制作用的生化標(biāo)志物。

此外，Guo等[39]利用3000~5000頭瑞士褐牛公牛的樣本群體，采用全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)定位到牛25號(hào)染色體上包含IGFALS的2 Mb長(zhǎng)度的基因組區(qū)域與牛體高、泌乳量、乳脂率等多個(gè)數(shù)量性狀呈現(xiàn)全基因組水平的顯著性關(guān)聯(lián)。而Liu等[40]以秦川牛作為樣本群體，采用候選基因方法，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)IGFALS與牛體高存在顯著性關(guān)聯(lián)。有關(guān)家養(yǎng)動(dòng)物的研究進(jìn)一步體現(xiàn)出IGFALS在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的重要生物學(xué)功能。鄭凱迪[41]通過對(duì)斑馬魚的研究發(fā)現(xiàn)IGFALS能夠促進(jìn)卵母細(xì)胞的成熟，將注射的pALSMT質(zhì)粒濃度提高到50 ng/μL時(shí)，斑馬魚卵母細(xì)胞的成熟率迅速升高到95%左右，而注射空質(zhì)粒并沒有對(duì)斑馬魚卵母細(xì)胞的成熟造成影響。他同時(shí)指出，哺乳動(dòng)物卵巢的基因表達(dá)與斑馬魚類似，都是在濾泡層細(xì)胞中高表達(dá)。

4 IGFALS的表達(dá)調(diào)控

4.1 mRNA水平的調(diào)控

現(xiàn)有研究表明，生長(zhǎng)激素(Growth hormone, GH)可能是mRNA合成和血漿IGFALS合成的誘導(dǎo)物[42]。Aguiar-Oliveira等[43]發(fā)現(xiàn)完全缺乏GH的狀態(tài)下血漿中幾乎不含有IGFALS；另外，mRNA出現(xiàn)和肝臟中功能性的GH受體的出現(xiàn)還具有時(shí)間關(guān)聯(lián)。上述結(jié)果進(jìn)一步支持了GH是IGFALS誘導(dǎo)物的觀點(diǎn)。

Ooi等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在肝臟中GH的這種作用發(fā)生在基因的轉(zhuǎn)錄水平。他利用小鼠肝臟細(xì)胞，鑒定出1個(gè)應(yīng)答GH的啟動(dòng)子，并通過刪除和突變分析將該元件定位到小鼠基因633~625nt，大小為9 bp。該序列被稱為，因?yàn)樗cγ干擾素激活序列(γ-interferon activated sequence, GAS)一致。GH對(duì)基因的效應(yīng)通過JAK-STAT通路調(diào)節(jié)：酪氨酸激酶JAK2被募集繼而激活GH受體形成二聚體，使信號(hào)轉(zhuǎn)換器磷酸化，同時(shí)轉(zhuǎn)錄活化因子STAT-5a和STAT-5b[45]。二聚作用后，STAT5同分異構(gòu)體在核的位置發(fā)生變化，通過結(jié)合元件來激活基因的轉(zhuǎn)錄。GH的信號(hào)通路誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄增加很大程度上依賴于STAT5同分異構(gòu)體的激活，而無(wú)需Ras蛋白的激活，因?yàn)楣厕D(zhuǎn)染STAT-5a和STAT-5b的顯性失活突變體能消除GH對(duì)細(xì)胞的刺激；然而，用基因的顯性失活突變體和成型活化的Ras進(jìn)行共轉(zhuǎn)染不會(huì)引起類似的作用。

關(guān)于人類和綿羊基因的研究則進(jìn)一步證實(shí)GH激活基因的機(jī)制。盡管小鼠、大鼠、綿羊和人的基因的近端序列的相似度不高，但是它們的元件在序列和位置上都具有高度的保守性。當(dāng)被轉(zhuǎn)染到肝臟細(xì)胞中，人和綿羊基因的啟動(dòng)子也都會(huì)響應(yīng)GH，而這種響應(yīng)能力也需要元件的存在。上述發(fā)現(xiàn)支持了GH刺激基因的轉(zhuǎn)錄的機(jī)制。

白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)能夠通過阻礙mRNA的轉(zhuǎn)錄來抑制其表達(dá)，但這種阻礙作用只有在GH誘導(dǎo)時(shí)才存在[46]。在原代肝細(xì)胞中，白細(xì)胞介素-1β會(huì)阻止IGFALS對(duì)GH的應(yīng)答。這種效應(yīng)的部分原因是由于其下調(diào)了GH受體的表達(dá)量[47]。另外，白細(xì)胞介素-1β也可降低GH對(duì)mRNA轉(zhuǎn)錄的促進(jìn)能力，同時(shí)也能降低啟動(dòng)子的活性。在IGFALS作為GH調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的模型中，白細(xì)胞介素-1β也表現(xiàn)出干擾STAT5的活性[48]。這種干擾通過細(xì)胞因子信號(hào)抑制物3(Suppressor of cytokine signaling 3, SOCS-3)來調(diào)控，它是JAK-STST通路的一個(gè)抑制因子，這也許是機(jī)體在炎癥疾病過程中表現(xiàn)抵抗GH的重要機(jī)制。

4.2 蛋白質(zhì)合成和分泌的調(diào)節(jié)

在大鼠和人類的研究中，禁食、營(yíng)養(yǎng)不良和代謝疾病(如糖尿病、燒傷、肝硬化)等外界或動(dòng)物體內(nèi)在生理特征的變化都會(huì)導(dǎo)致血清中IGFALS的減少。IGFALS的負(fù)調(diào)控發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，也可以發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平。地塞米松、cAMP和表皮生長(zhǎng)因子主要通過降低IGFALS的轉(zhuǎn)錄水平降低大鼠原代肝細(xì)胞的IGFALS濃度。例如，當(dāng)受到熱損傷[49]或肝功能衰竭時(shí)，糖皮質(zhì)激素、細(xì)胞的cAMP的增加導(dǎo)致IGFALS的合成量顯著下降。相反，胰島素不足可能是在禁食、營(yíng)養(yǎng)不良和糖尿病時(shí)引起血清中IGFALS濃度下降的主要原因。胰島素的這種效應(yīng)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后，因?yàn)樵谠渭?xì)胞中，在mRNA沒有變化的情況下，胰島素能夠促進(jìn)IGFALS蛋白的合成[50]。

而在肝臟中，細(xì)胞對(duì)GH排斥的增加也可以導(dǎo)致IGFALS合成的減少。近期研究發(fā)現(xiàn)，在肝臟細(xì)胞中，大多數(shù)cAMP和細(xì)胞白介素對(duì)IGFALS合成的負(fù)調(diào)控作用是通過對(duì)GH抵抗?fàn)顟B(tài)的感應(yīng)產(chǎn)生的。在肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中，cAMP對(duì)IGFALS蛋白的表達(dá)主要表現(xiàn)在蛋白質(zhì)水平上的調(diào)節(jié)，胞內(nèi)cAMP的增加對(duì)mRNA水平的影響很微弱，也不會(huì)降低mRNA的穩(wěn)定性，但對(duì)IGFALS蛋白分泌具有明顯的抑制作用，并且這種抑制效應(yīng)具有劑量依賴性。當(dāng)加入GH時(shí)，cAMP對(duì)mRNA水平和IGFALS蛋白分泌均有明顯的抑制作用[51]。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

作為IGFs系統(tǒng)的組成部分，IGFALS的功能被長(zhǎng)期忽視。但是，在過去的幾年中，越來越多的證據(jù)表明IGFALS在IGF-1和IGF-2的功能發(fā)揮著中扮演著重要的角色，基因和蛋白水平的異常均有可能導(dǎo)致動(dòng)物體生長(zhǎng)發(fā)育遲緩等表型缺陷。因此，有關(guān)IGFALS的研究也愈來愈受到重視并取得了進(jìn)步，其中包括越來越多物種的基因被克隆和定位；基因和蛋白質(zhì)中重要的結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步明確，其生物學(xué)功能也被拓展；而IGFALS蛋白合成的調(diào)節(jié)機(jī)制也被初步探明。最近幾年，有關(guān)IGFALS的研究主要集中在人類基因突變所產(chǎn)生的一系列臨床癥狀和對(duì)人體內(nèi)分泌以及新陳代謝的影響。如Heath等[52]發(fā)現(xiàn)基因純合突變會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物在出生后出現(xiàn)中度的生長(zhǎng)缺陷和發(fā)育遲緩；血液中IGF-1/2和IGFBP-3的含量非常低，而胰島素含量過多。Domené等[53,54]又發(fā)現(xiàn)具有先天IGFALS缺乏癥的患者都表現(xiàn)出一定程度的胰島素抗性，但其病理學(xué)機(jī)制還不明確。Kennedy等[55]在敲除基因的小鼠上嘗試用GH和IGF-1進(jìn)行激素治療IGFALS缺乏癥等等。

綜上所述，IGFALS功能及其作用機(jī)制的深入研究將有助于人們理解IGFs 信號(hào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的機(jī)理，從而為一些生長(zhǎng)代謝異常相關(guān)疾病的治療提供理論基礎(chǔ)。

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Structure and function of insulin-like growth factor acid-labile subunits in mammalian homologues

Guilin Li, Lili Niu, Haifeng Liu, Jiazhong Guo

Insulin-like growth factors (IGFs) act as a critical signaling pathway in animals and play significant roles in body growth, development, and occurrence and progression of animal diseases. In the past, structural and functional studies of ligands, receptors and even specific binding proteins in the IGFs system have been extensively investigated. However, the functional study of insulin-like growth factor acid-labile subunit (IGFALS) mainly focused on the prolonging half-life of IGFs. Increasing number of studies indicated that mutations in theDNA sequence and low expression level of IGFALS proteins can lead to growth and development retardation in animals. In this review, we summarize recent structural and functional studies ofin mammals, aiming to further identify detailed genetic mechanism of.

insulin-like growth factor acid-labile subunit; mutations; function; mammals

2015-05-04;

2015-07-13

四川省教育廳科技項(xiàng)目(編號(hào)：15ZB0005)資助

李貴林，碩士研究生，專業(yè)方向：動(dòng)物遺傳育種。E-mail: lgl403441236@foxmail.com

郭家中，博士，講師，研究方向：動(dòng)物遺傳育種。E-mail: jiazhong.guo@sicau.edu.cn

10.16288/j.yczz.15-192

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間: 2015-9-23 17:06:41

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20150923.1706.004.html

(責(zé)任編委: 蔣思文)