劉理想，高 一，呂 陽(yáng)，薛佳佳，吳 健,3，肖 成，張國(guó)梁,3*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130000；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院，吉林公主嶺 136100；3.吉林坤成牧業(yè)科技發(fā)展有限公司，吉林公主嶺 136100）

Bcl-2L13（Bcl-2-like Protein 13）基因定位于線粒體，是一種線粒體外膜蛋白[1]，于2001 年被Kataoka 等[2]發(fā)現(xiàn)，在人的心臟、胰腺和胎盤組織中的mRNA 表達(dá)水平較高。Bcl-2L13存在剪接變體[3]，其基因功能在細(xì)胞促凋亡和抑制凋亡之間轉(zhuǎn)變，對(duì)不同類型細(xì)胞的凋亡有正或負(fù)調(diào)節(jié)作用。Bcl-2L13 作為一種線粒體有絲分裂受體[4]，在線粒體功能中具有調(diào)控作用，同時(shí)對(duì)脂肪細(xì)胞的分化也有顯著影響[5]。本文對(duì)Bcl-2L13的定位、結(jié)構(gòu)特征、生理功能及其對(duì)線粒體和脂肪細(xì)胞的影響進(jìn)行綜述，以期對(duì)Bcl-2L13的進(jìn)一步探究提供參考。

1 B 細(xì)胞淋巴瘤-2 基因家族概述

B 細(xì)胞淋巴瘤-2（Bcl-2）基因是Tsujimoto 等[6]在B 細(xì)胞濾泡性淋巴瘤的t（14:18）染色體易位斷裂點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的，其轉(zhuǎn)錄受14 號(hào)染色體上的免疫球蛋白重鏈基因啟動(dòng)子和增強(qiáng)子的驅(qū)動(dòng)[7-8]。不同于先前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)癌基因促進(jìn)細(xì)胞增殖，Bcl-2過度表達(dá)抑制細(xì)胞死亡[9]。

Bcl-2 家族蛋白已被證明可以調(diào)節(jié)線粒體外膜通透性，從而允許包括細(xì)胞色素c 在內(nèi)的促凋亡蛋白從膜間隙釋放到細(xì)胞質(zhì)[10-12]。釋放的細(xì)胞色素c 誘導(dǎo)凋亡小體的形成，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[13]。Bcl-2基因在細(xì)胞凋亡中起著中心調(diào)節(jié)作用，而細(xì)胞凋亡現(xiàn)已被廣泛認(rèn)為是一種顯著的腫瘤抑制機(jī)制。

在哺乳動(dòng)物中，至少有12 種核心Bcl-2 家族蛋白，這些蛋白表現(xiàn)出一系列的生物活性，從抑制細(xì)胞凋亡到促進(jìn)細(xì)胞凋亡[14]。Bcl-2 蛋白家族的成員是細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)因子，可分為3 類[15]，第一類抑制細(xì)胞凋亡包括Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、MCL1、Bcl-B（也稱為 Bcl-2L10）和A1（也稱為Bcl-2A1）；第二類促進(jìn)細(xì)胞凋亡包括BAX、BAK 和 BOK（也稱為MTD）；第三類包括BAD、BIK（也被稱為BLK 或 NBK）、BID、HRK（也稱為DP5）、BIM（也稱為BOD）、BMF、NOXA 和PUMA（也稱為BBC3），因第三類都具有保守的BH3基序結(jié)構(gòu)域，統(tǒng)稱為BH3 蛋白，可以結(jié)合和調(diào)節(jié)抗凋亡的Bcl-2 家族蛋白以促進(jìn)凋亡。

Kataoka 等[2]研究鑒定了一個(gè)新的廣泛表達(dá)的Bcl-2同源物，并將其命名為Bcl-rambo（Bcl-2-like protein 13，Bcl-2L13）。

2 Bcl-2L13 基因的結(jié)構(gòu)與定位

Bcl-2 蛋白家族的所有成員都具有同源基序BH 結(jié)構(gòu)域（BH1、BH2、BH3、BH4）[15]，參與家族成員之間的同源和異源二聚體的相互作用[16]，如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W 包含4 個(gè)基序；BIM、BAD、BMF 僅具有基序BH3，具體見圖1。Bcl-2 蛋白家族中的大多數(shù)成員具有疏水的C 末端片段，這有助于它們與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核膜和外部線粒體膜相互作用。Bcl-2L13基因包含4 個(gè)BH 基序，同源區(qū)后面跟隨著C-末端膜錨（MA），但這兩個(gè)區(qū)域被一條超過250 個(gè)氨基酸的延伸片段分開，該片段與家族其他成員沒有明顯的序列同源性，這個(gè)片段被Kataoka 等[2]命名為BHNo 結(jié)構(gòu)域，見圖2。Bcl-2L13和其他Bcl-2家族成員的系統(tǒng)發(fā)育分析見圖3[17]。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，Bcl-2L13 蛋白定位于線粒體，是一種線粒體外膜蛋白，在人的心臟、胰腺和胎盤組織中的mRNA 表達(dá)水平較高[1]。

3 Bcl-2L13 基因的功能

3.1Bcl-2L13基因的促細(xì)胞凋亡作用 Kataoka 等[2]研究報(bào)道，Bcl-2L13基因具有促細(xì)胞凋亡功能，Bcl-2L13基因的BH 基序過表達(dá)對(duì)細(xì)胞活力影響小，而C-末端膜錨（MA）結(jié)構(gòu)域的過表達(dá)導(dǎo)致多數(shù)細(xì)胞凋亡，BHNo 結(jié)構(gòu)域過表達(dá)的細(xì)胞凋亡率略低于C-末端膜錨（MA）。Kim 等[18]研究報(bào)道，Bcl-2L13基因的MA結(jié)構(gòu)域缺失突變導(dǎo)致Bcl-2L13促細(xì)胞凋亡功能消失?？芍狹A 以及BHNo 結(jié)構(gòu)域是Bcl-2L13基因促細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵部位，而BH 基序結(jié)構(gòu)域可能參與其他生物學(xué)功能，如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Banga 等[19]研究報(bào)道，嗜肺乳桿菌通過Dot/Icm Ⅳ型分泌系統(tǒng)將大量細(xì)菌蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到宿主細(xì)胞中，其感染的宿主細(xì)胞表現(xiàn)出對(duì)凋亡的抵抗力。sidF 是Dot/Icm Ⅳ型分泌系統(tǒng)的一種底物，抑制宿主細(xì)胞凋亡，僅表達(dá)sidF 的細(xì)胞中，凋亡率為18%；僅表達(dá)Bcl-2L13 的細(xì)胞中，凋亡率為50%；同時(shí)表達(dá)Bcl-2L13 和sidF 的細(xì)胞中，凋亡率為27%，顯著低于僅表達(dá)Bcl-2L13 的細(xì)胞。由此結(jié)果可知，Bcl-2L13基因促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

ERBB2（Erb-B2 受體酪氨酸激酶2，也稱為HER2）是研究最多的癌基因之一，被認(rèn)為是乳腺癌的生物標(biāo)志物（在基因和蛋白質(zhì)水平上）[20]。誘導(dǎo)性表達(dá)ERBB2基因的MCF-7 乳腺癌細(xì)胞中[21]，ERBB2通過上調(diào)MCL-1、TEGT、BAG1、BNIP1 和BECN1以及下調(diào)BAX、BMF、BNIPL、CLU和Bcl-2L13而產(chǎn)生抗凋亡表型。附加性梳狀1（ASXL1）基因的缺失導(dǎo)致小鼠骨髓增生異常綜合征疾病（MDS）[22]，而細(xì)胞凋亡增加是MDS 的典型特征，在患有MDS 的小鼠中檢測(cè)到Bcl-2L13的表達(dá)上調(diào)。Matsubara 等[23]研究報(bào)道，在人胚胎腎293T 細(xì)胞中過表達(dá)Bcl-2L13時(shí)，誘導(dǎo)了293T 細(xì)胞的凋亡。Schouten 等[24]研究報(bào)道，miR-124 和miR-137 通過協(xié)同靶向調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞中的Bcl-2L13來(lái)調(diào)控細(xì)胞色素c 的釋放。由以上結(jié)果知，Bcl-2L13基因促細(xì)胞凋亡。

3.2Bcl-2L13基因的抑制細(xì)胞凋亡作用 Jensen 等[17]研究報(bào)道，Bcl-2L13在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）和血癌中均有高表達(dá)，且在絕大多數(shù)測(cè)試的腫瘤中檢測(cè)到Bcl-2L13mRNA 水平的大幅升高，其中三分之二的腫瘤（23/31）顯示Bcl-2L13mRNA 表達(dá)與正常腦相比增加了100 倍以上，證明Bcl-2L13通過位于其BH 同源結(jié)構(gòu)域和C-末端膜錨（MA）之間的BHNo 結(jié)構(gòu)域與神經(jīng)酰胺合成酶2（CerS2）和6（CerS6）結(jié)合，阻斷同源和異質(zhì)CerS2/6 復(fù)合物的形成和活性，降低線粒體膜中神經(jīng)酰胺的水平。

神經(jīng)酰胺已被證明是細(xì)胞凋亡進(jìn)程中線粒體階段的重要組成部分[25]，神經(jīng)酰胺的合成由6 種不同的神經(jīng)酰胺合成酶（CerS1-6）催化，也被稱為“鞘氨酸N-?；D(zhuǎn)移酶”，它們能夠催化合成具有不同脂肪酸鏈長(zhǎng)的神經(jīng)酰胺。神經(jīng)酰胺是Bcl2 相關(guān)的X 蛋白（BAX）插入線粒體膜形成孔隙所必需的，從而導(dǎo)致線粒體外膜通透性（MOMP）增加，繼而釋放細(xì)胞色素c，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[26-27]。

Bcl-2L13通過BHNo 結(jié)構(gòu)域與神經(jīng)酰胺合成酶2（CerS2）和6（CerS6）結(jié)合，抑制Bcl2 相關(guān)X 蛋白激活，減少細(xì)胞色素c 的釋放，從而抑制細(xì)胞凋亡[17]。Fujiwara 等[4]在Bcl-2L13敲除細(xì)胞的細(xì)胞群證明了Bcl-2L13對(duì)前脂肪細(xì)胞的抗凋亡作用，并通過PI 染色流式細(xì)胞術(shù)在成脂3T3-L1 細(xì)胞中證實(shí)。Holleman 等[28]研究報(bào)道，Bcl-2L13的高表達(dá)與體外L-天冬酰胺酶耐藥和兒童急性淋巴細(xì)胞白血病患兒的臨床不良結(jié)果相關(guān)，表明Bcl-2L13在兒童急性淋巴細(xì)胞白血病中具有抑制細(xì)胞凋亡的作用。

3.3Bcl-2L13基因的剪接變體 已知選擇性剪接可產(chǎn)生單個(gè)凋亡基因的抗凋亡和促凋亡變體，如Apaf-1基因[29-31]。因此，對(duì)Bcl-2L13基因功能在促凋亡和抑制凋亡之間轉(zhuǎn)變的另一種解釋可能是存在以前未被識(shí)別的凋亡剪接變體。Yi 等[3]研究報(bào)道，人類淋巴結(jié)中存在一種特殊的促凋亡蛋白Bcl-2L13 的剪接變體，命名為Bcl-2L13-β，這個(gè)變異體包含一個(gè)98 bp 的序列，它充當(dāng)一個(gè)外顯子，導(dǎo)致Bcl-2L13產(chǎn)生104 個(gè)氨基酸殘基的早熟蛋白，與Bcl-2L13不同，Bcl-2L13-β缺少BH1、BH2 和BH3 基序，并成為只有BH4 的蛋白質(zhì)。Bcl-2L13-β在幾個(gè)成人組織（如心臟、淋巴結(jié)和宮頸）中檢測(cè)到，但在人腦組織中不存在，且發(fā)現(xiàn)Bcl-2L13-β與線粒體無(wú)關(guān)，定位于細(xì)胞質(zhì)，能夠促進(jìn)依托泊苷和紫杉醇誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。這些研究表明，Bcl-2L13基因?qū)Σ煌?xì)胞類型的凋亡有正或負(fù)調(diào)節(jié)作用。

4 Bcl-2L13 基因與有絲分裂

在釀酒酵母中，主要的有絲分裂受體是Atg32，一種編碼529 個(gè)氨基酸的線粒體膜蛋白[32]。Atg32 識(shí)別出線粒體將被降解，并招募下游自噬蛋白，包括Atg11，以啟動(dòng)有絲分裂[33]。Murakawa 等[34]研究報(bào)道，Bcl-2L13 是Atg32 同源蛋白，當(dāng)它在酵母中表達(dá)時(shí)可以作為有絲分裂受體發(fā)揮作用，它與自噬體膜的主要成分裂解II 型輕鏈3（LC3-II）結(jié)合，允許線粒體被自噬體內(nèi)吞噬，具有補(bǔ)償酵母中Atg32 功能的能力，誘導(dǎo)線粒體片段化和有絲分裂。

線粒體是通過氧化磷酸化產(chǎn)生能量的亞細(xì)胞器，線粒體活性失調(diào)導(dǎo)致氧化磷酸化的副產(chǎn)物活性氧的產(chǎn)生，造成DNA 和蛋白的損傷，而自噬負(fù)責(zé)線粒體控制[35]。自噬有非選擇性自噬和選擇性自噬2 種類型[36]。受損線粒體的降解是一種選擇性的自噬類型，即有絲分裂[37]。有絲分裂是一種重要的自噬形式，用于選擇性去除功能障礙或冗余的線粒體[38]。Fujiwara 等[4]研究報(bào)道，Bcl-2L13 是一種線粒體有絲分裂受體。因此Bcl-2L13基因具有通過調(diào)節(jié)有絲分裂來(lái)控制線粒體的質(zhì)量和數(shù)量以維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的潛力。

5 Bcl-2L13 基因與脂肪分化

白色脂肪細(xì)胞（WAT）專門儲(chǔ)存化學(xué)能量，棕色脂肪細(xì)胞（BAT）保護(hù)哺乳動(dòng)物免受體溫過低、肥胖和糖尿病的侵害[39]。BAT 的特點(diǎn)是分解脂質(zhì)產(chǎn)生熱量以抵御低溫，這是由解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）介導(dǎo)的，UCP1是一種線粒體蛋白，將電子傳遞與ATP 產(chǎn)生解偶聯(lián)[40]。Wu 等[41]研究發(fā)現(xiàn)了一種在WAT 中表達(dá)UCP1 的不同類型的致熱脂肪細(xì)胞，稱為米色脂肪細(xì)胞或brite 細(xì)胞，米色脂肪細(xì)胞在基礎(chǔ)（未受刺激）狀態(tài)下，產(chǎn)熱基因的表達(dá)量很少，如UCP1；一旦受到刺激，這些米色細(xì)胞就會(huì)激活UCP1的表達(dá)，達(dá)到與經(jīng)典棕色脂肪細(xì)胞相似的水平，它們具有在能量?jī)?chǔ)存和能量耗散表型之間切換的能力。

Ju 等[5]研究報(bào)道，Bcl-2L13基因敲除導(dǎo)致米色脂肪細(xì)胞分化后脂質(zhì)積聚減少，Bcl-2L13的轉(zhuǎn)錄被PPARγ激動(dòng)劑羅格列酮上調(diào)，Bcl-2L13在體內(nèi)由b3-腎上腺素激動(dòng)劑CL-316243 刺激的白色脂肪組織褐變過程中以及在體外米色脂肪細(xì)胞分化過程中表達(dá)增加，表明Bcl-2L13可能是PPARγ介導(dǎo)的脂肪細(xì)胞重塑的關(guān)鍵效應(yīng)因子。

氧化磷酸化是脂肪細(xì)胞分化過程中ATP 產(chǎn)生的主要機(jī)制[42]，而成骨細(xì)胞使用糖酵解來(lái)滿足ATP 需求。Guntur 等[43]研究報(bào)道，小鼠前脂肪細(xì)胞系3T3-L1 分化過程中主要通過氧化磷酸化來(lái)滿足ATP 需求。Fujiwara 等[4]研究報(bào)道，在小鼠前脂肪細(xì)胞系3T3-L1和小鼠耳間充質(zhì)干細(xì)胞（EMSCs）誘導(dǎo)分化中，Bcl-2L13基因敲除使油紅O 染色減少，主要成脂轉(zhuǎn)錄因子PPARγ的mRNA 表達(dá)量也減少，氧化磷酸化顯著減少，糖酵解產(chǎn)生的ATP 顯著增加，Bcl-2L13通過增加氧化磷酸化，抑制細(xì)胞凋亡，并通過有絲分裂調(diào)控線粒體進(jìn)一步促進(jìn)脂肪生成。

6 小結(jié)與展望

綜上所述，Bcl-2L13 屬于與細(xì)胞凋亡緊密相關(guān)的Bcl-2 家族的新成員，是一種線粒體外膜蛋白，對(duì)不同細(xì)胞類型的凋亡有正或負(fù)調(diào)節(jié)作用，更清楚地了解和研究Bcl-2L13在細(xì)胞凋亡中的調(diào)控作用，不僅有助于提高對(duì)哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞和早期胚胎凋亡調(diào)控的分子機(jī)制的理解，而且有希望成為人類癌癥治療的一個(gè)新靶點(diǎn)。Bcl-2L13在線粒體功能中的關(guān)鍵作用和白色脂肪組織褐變中的生熱作用，提示Bcl-2L13可能是肥胖癥的潛在治療靶點(diǎn)，還需要進(jìn)一步的研究來(lái)確定Bcl-2L13在體內(nèi)對(duì)脂肪組織發(fā)育的生理作用。