姜琳耀綜述，劉遠(yuǎn)梅審校

（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563000）

HuD蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中的研究進(jìn)展*

姜琳耀綜述，劉遠(yuǎn)梅審校

（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563000）

蛋白質(zhì)類；神經(jīng)元；基因；HuD蛋白；綜述

HuD蛋白是一種與果蠅屬ELAV蛋白同源的高度保守的神經(jīng)元特異性RNA結(jié)合蛋白Hu家族中的一員，是一種新近發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元標(biāo)志物和特異性抗原。Hu家族包括HuA、HuB、HuC和HuD。HuD蛋白與神經(jīng)發(fā)育中的許多過程相關(guān)，在轉(zhuǎn)錄水平中調(diào)節(jié)神經(jīng)元特異性基因表達(dá)，是神經(jīng)元胚胎發(fā)育中生長錐突起形成延伸及成熟神經(jīng)元存活必需的蛋白［1］；同時(shí)，HuD蛋白能促使神經(jīng)元干細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞有絲分裂循環(huán)周期，參與神經(jīng)元的分化及成熟等過程，是神經(jīng)突起形成的必需蛋白［2］，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的作用均顯示HuD蛋白對神經(jīng)元的生長發(fā)育和成熟有促進(jìn)作用［3-5］，但其作用機(jī)制不詳?，F(xiàn)就近年來HuD蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用及可能調(diào)控機(jī)制作一綜述。

1　HuD蛋白的結(jié)構(gòu)及其可能調(diào)控機(jī)制

在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，HuD蛋白含有3個RNA結(jié)構(gòu)識別域（RNA recognition motif，RRM），N端2個RRM緊密相連，它們與C端RRM可識別靶mRAN上的相應(yīng)原件。HuD蛋白N端與C端的RRM結(jié)構(gòu)之間通過60～90個氨基酸組成的鏈區(qū)相連，可穿梭于細(xì)胞與細(xì)胞質(zhì)之間。mRNA的3′非轉(zhuǎn)錄區(qū)（3′untranslated region，3′-UTR）AU富集序列（AU-rich element，ARE）元件可以導(dǎo)致不穩(wěn)定的mRNA迅速降解，HuD蛋白通過其RRMs與ARE元件結(jié)合，參與調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性，從而影響靶基因翻譯［6］。N端RRMs與神經(jīng)系統(tǒng)部分3′-UTR的ARE結(jié)合，C端RRM主要與mRNA的polyA結(jié)合［7］，增加mRNA-HuD復(fù)合體的穩(wěn)定性，正調(diào)控靶基因的表達(dá)，HuD的靶mRNA大多參與神經(jīng)細(xì)胞增殖［8-9］，如P21、P27、GAP-43等，在神經(jīng)突觸形成中具有重要作用，表明HuD對神經(jīng)元的生長、發(fā)育、分化有促進(jìn)作用及可能存在多種轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的機(jī)制［10］。近年來Wang等［11］研究發(fā)現(xiàn)，HuD蛋白對成人室管膜下區(qū)（subventricular zone，SVZ）神經(jīng)干細(xì)胞的分化作用機(jī)制，可促進(jìn)成人神經(jīng)干細(xì)胞分化成神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄因子特異結(jié)合DNA（special AT-rich DNA-bindingprotein 1，SATB1），SATB1的mRNA是HuD在神經(jīng)干細(xì)胞中的直接目標(biāo)RNA，HuD結(jié)合SATB1 mRNA UTR 3′特定區(qū)域來提高神經(jīng)干細(xì)胞神經(jīng)分化過程中其穩(wěn)定性，同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，STAB1是HuD和神經(jīng)元調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)錄激活因子，使HuD蛋白和神經(jīng)元調(diào)節(jié)器形成一個良性循環(huán)，揭示了RNA結(jié)合蛋白和轉(zhuǎn)錄因子之間的這種正反饋網(wǎng)絡(luò)在神經(jīng)細(xì)胞分化過程中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，以及HuD蛋白對SVZ神經(jīng)干細(xì)胞的分化作用和可能在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)節(jié)機(jī)制［12］。

2　HuD蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的研究

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的HuD主要分布在新皮層、海馬CA區(qū)、內(nèi)嗅皮層及小腦投射神經(jīng)元和嗅球的僧帽細(xì)胞層和顆粒細(xì)胞層［13］。HuD蛋白最早是在伴發(fā)小細(xì)胞癌的副腫瘤綜合征中被認(rèn)識，近年來有證據(jù)表明，HuD的錯誤調(diào)控和突變影響神經(jīng)性疾病和神經(jīng)內(nèi)分泌癌等多種疾病的發(fā)生。在對小細(xì)胞肺癌（SCLC）的研究中發(fā)現(xiàn)，HuD作為神經(jīng)內(nèi)分泌因子之一，在SCLC中有著高陽性率表達(dá)［14］。有學(xué)者應(yīng)用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）法確定在所有SCLC細(xì)胞中均存在HuD mRNA表達(dá)［15］；徐小勇等［16］也通過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在外周血中HuD假陽性率的出現(xiàn)影響了HuD作為SCLC標(biāo)記物的特異性，進(jìn)一步證實(shí)了骨髓中存在HuD。在細(xì)胞水平上對神經(jīng)可塑性相關(guān)因子cpg15等神經(jīng)因子的相關(guān)研究中，HuD又被證實(shí)在細(xì)胞水平上可調(diào)節(jié)cpg15的表達(dá)，參與中樞神經(jīng)突起形成和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建［17］。近年來也有文獻(xiàn)報(bào)道，HuD在學(xué)習(xí)和記憶過程中具有可塑性作用，在與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）相關(guān)性研究中進(jìn)一步證實(shí)了HuD在學(xué)習(xí)和記憶過程中的積極作用［18］，發(fā)現(xiàn)高度特異的活動依賴性神經(jīng)元突觸是必要的調(diào)節(jié)突觸，可促進(jìn)學(xué)習(xí)和記憶，這種可塑性突觸的調(diào)節(jié)過程，可能通過蛋白激酶C（PKC）介導(dǎo)磷酸化的HuD進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)樹突BDNF mRNA的翻譯過程。HuD與BDNF mRNA的相互作用能使BDNF合成重要的樹突，以此促進(jìn)學(xué)習(xí)和記憶。以上研究表明了HuD在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用，但其在轉(zhuǎn)錄水平的具體調(diào)控機(jī)制仍不很明確。

3　HuD蛋白在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的研究

目前，對HuD蛋白的研究主要集中在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而在周圍神經(jīng)系統(tǒng)的研究較少。有文獻(xiàn)報(bào)道了其在腸神經(jīng)系統(tǒng)（enteric nervous system，ENS）中的作用，ENS是一個復(fù)雜的胃腸道動力和感覺系統(tǒng)，也稱為內(nèi)源性神經(jīng)，是由大量埋在腸壁內(nèi)的神經(jīng)細(xì)胞及其突起組成，包括黏膜下神經(jīng)叢和肌間神經(jīng)叢，腸神經(jīng)節(jié)細(xì)胞發(fā)育異常是導(dǎo)致胃腸道功能障礙的重要原因［19］。ENS負(fù)責(zé)調(diào)控腸道分泌、運(yùn)動功能，其發(fā)育異常在臨床上可表現(xiàn)為便秘、腹脹等癥狀。HuD蛋白能促使神經(jīng)元干細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞有絲分裂循環(huán)周期，是參與神經(jīng)元分化及成熟等過程中的必需蛋白，所以，用神經(jīng)元的特異性抗原HuD蛋白標(biāo)記，可以觀察腸道神經(jīng)系統(tǒng)的胚胎發(fā)育過程［20］。先天性巨結(jié)腸（hirschsprung disease，HD）的研究表明，HD病變腸管的黏膜下和肌間神經(jīng)叢神經(jīng)節(jié)細(xì)胞缺如，抗HuD蛋白抗體反應(yīng)呈陰性，在其巨結(jié)腸同源病中的表達(dá)也明顯減少，提示HuD蛋白的表達(dá)減少可能導(dǎo)致腸神經(jīng)系統(tǒng)胚胎發(fā)育、成熟出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致腸神經(jīng)細(xì)胞缺失或神經(jīng)節(jié)細(xì)胞減少［2-3，20］。de Giorgio等［21］對HuD抗體與豚鼠腸神經(jīng)元的體外培養(yǎng)提示，Anti-Hu抗體可誘導(dǎo)腸神經(jīng)元凋亡，導(dǎo)致腸道動力障礙。以上研究表明，HuD蛋白的缺失或減少可影響HD患兒的ENS神經(jīng)發(fā)育和遷移異常，導(dǎo)致神經(jīng)軸突異常，不能形成良好的神經(jīng)肌肉連接，可能是導(dǎo)致HD發(fā)病的因素之一。在腸易激綜合征（IBS）研究中也提到，在IBS患者血清中Anti-Hu抗體的高表達(dá)［22］，用免疫印跡法、ELISA法檢測血清Anti-Hu抗體發(fā)現(xiàn)Anti-Hu抗體，在IBS患者中有高陽性率表達(dá)，從而表明Anti-Hu抗體可能是導(dǎo)致IBS的原因之一。早在1989年就有研究證實(shí)，自體坐骨神經(jīng)移植可促進(jìn)視神經(jīng)再生［23］；在神經(jīng)再生中HuD的表達(dá)與神經(jīng)生長因子43（GAT-43）等類似，并且二者還有協(xié)同作用，HuD可以延長GAP-43的半衰期，促進(jìn)神經(jīng)再生［24］。近年也有文獻(xiàn)報(bào)道，通過免疫組化、免疫熒光等方法檢測到，在大鼠視神經(jīng)及晶狀體上皮細(xì)胞中HuDmRNA明顯增加［25］，還驗(yàn)證了HuD和神經(jīng)生長因子GAP-43的協(xié)同作用，表明在大鼠視神經(jīng)中HuD蛋白參與了其生長、分化、再生的過程，提示了HuD蛋白在神經(jīng)再生中的作用。

4　展望

綜上所述，HuD蛋白對神經(jīng)元的成熟、分化及神經(jīng)再生有著重要作用，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)神經(jīng)元特異性基因的表達(dá)，是神經(jīng)元胚胎發(fā)育中生長錐突起形成延伸及成熟神經(jīng)元存活必需的蛋白。目前，HuD蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的研究日漸成熟，但是在周圍神經(jīng)系統(tǒng)特別是腸神經(jīng)系統(tǒng)中的研究還十分局限。以上研究僅僅報(bào)道了HuD蛋白在HD病變腸管中的異常表達(dá)，提示了HuD蛋白對ENS發(fā)育起著重要作用，但是其具體作用機(jī)制多樣且復(fù)雜，特別是在轉(zhuǎn)錄水平上的作用機(jī)制及其與其他蛋白的協(xié)同作用還需要進(jìn)一步研究。目前基因敲除技術(shù)為HuD蛋白的研究提供了良好的平臺，可以更加明確地了解HuD蛋白介導(dǎo)的相關(guān)疾病。近年來在小兒先天性肛門直腸畸形（ARM）的研究中發(fā)現(xiàn)，ARM術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生可能與腸神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常有關(guān)［26-27］，但是HuD是否參與了ARM腸神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程，是否能促進(jìn)ARM患兒腸神經(jīng)元的生長、發(fā)育、分化等過程，目前尚鮮有報(bào)道。希望今后在HuD的研究中，對小兒先天性腸神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常性疾?。ㄈ鏏RM、HD等疾病）的研究中早日突破瓶頸，解決這類患兒的腸神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)、再生等臨床問題，減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生。

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A

1009-5519（2016）09-1338-03

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81360067）。

（2016-01-19）