楊 婧 高爛宇 陽藝琳 楊茂元 任勇剛

（1）川北醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，南充 637000；2）川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，南充 637000；3）深圳市第二人民醫(yī)院，深圳 518000）

跨膜轉(zhuǎn)錄因子核因子E2相關(guān)因子3（nuclear factor-erythroid 2 related factor 3，NFE2L3）也 稱Nrf3，屬于堿性亮氨酸拉鏈CNC-bZIP（cap'n'collar basic-region leucine zipper）家族，該家族成員包括來源果蠅的CNC、秀麗隱桿線蟲的Skn-1（Skinhead-1）、脊椎動(dòng)物的p45 NFE2（nuclear factor-erythroid derived 2）、Nrf1/LCR-F1/TCF11（nuclear factor-erythroid 2 related factor 1，NFE2L1）、Nrf2（nuclear factor-erythroid 2 related factor 2，NFE2L2）、BACH1（BTB and CNC homology 1）和BACH2（BTB and CNC homology 2）蛋白［1-2］。Nrf3作為CNC-bZIP家族成員，通過bZIP結(jié)構(gòu)序列與小分子肌肉腱膜纖維肉瘤（musculoaponeurotic fibrosarcoma，Maf）蛋白結(jié)合形成異源二聚體，并與位于其靶基因啟動(dòng)子區(qū)域的抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response elements，AREs）或親電子體反應(yīng)元件（electrophile response elements，EpREs）結(jié)合調(diào)控下游基因表達(dá)，以發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子功能，影響干細(xì)胞分化、早期胚胎發(fā)育、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞癌變和抗毒性保護(hù)作用等［3-6］。隨著研究的不斷深入，CNC-bZIP家族成員在慢性炎癥、癌癥、糖尿病、肥胖、神經(jīng)退行性病變等疾病中的功能逐漸被揭示，Nrf3也顯示出在基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用中的潛在價(jià)值［7］。為了進(jìn)一步明確轉(zhuǎn)錄因子Nrf3在生物機(jī)體中的功能特性，本文總結(jié)現(xiàn)有Nrf3的相關(guān)文獻(xiàn)及研究進(jìn)展，從其表達(dá)分布、分子結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能等方面進(jìn)行簡要綜述。

1 Nrf3的定位與表達(dá)分布

人源Nrf3定位7p15.2染色體，位于HOXA（homeobox Acluster）基因位點(diǎn)附近［8-9］。Nrf3作為細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，在多種器官組織如心臟、腦、肺、腎、胰腺、結(jié)腸、前列腺、胸腺、脾臟等均有表達(dá)［8，10］，在人巨核細(xì)胞、紅細(xì)胞、睪丸、骨骼肌和卵巢中幾乎不表達(dá)，但在角膜、皮膚、膀胱、B細(xì)胞、單核細(xì)胞和胎盤中呈高表達(dá)［8，11-12］。Nrf3也在多種惡性腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，如霍奇金淋巴瘤、非小細(xì)胞肺癌、前列腺癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、大腸癌、睪丸癌、胰腺癌等［13-18］（圖1，http://timer.cistrome.org/），已被證實(shí)是12種癌癥類型中127種顯著突變的基因之一［19］。鼠源Nrf3也在多種器官組織中表達(dá)，腦、胸腺、睪丸和胎盤的表達(dá)水平較高，子宮、胃和肺的表達(dá)水平中等，腎臟中的表達(dá)水平較低，心臟、肝臟、脾臟和卵巢中幾乎不表達(dá)［13］。

Fig.1 Differential expression of Nrf3 in tumor and normal tissues in TCGA database[20]圖1 TCGA數(shù)據(jù)庫中Nrf3在腫瘤和正常組織的差異表達(dá)［20］

2 Nrf3蛋白的分子結(jié)構(gòu)

全長人源Nrf3蛋白含694個(gè)氨基酸（amino acid，aa）。Nrf3作為CNC-bZIP蛋白家族成員，具有典型的N端結(jié)構(gòu)域（N-terminal domain，NTD）、反式激活結(jié)構(gòu)序列（transactivation domain，TAD）和DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)序列（DNA-binding domain，DBD）。主要包括N端同源框1（N-terminal homology box 1，NHB1）、N端同源框2（N-terminal homology box 2，NHB2）、富含Pro/Glu/Ser/Thr序列（proline/glutamic acid/serine/threonine-rich sequence，PEST）、富含Asn/Ser/Thr結(jié)構(gòu)域（Asn/Ser/Thr-rich domain，NST）、Nrf2-ECH同源6區(qū)（Nrf2-ECH homology 6-like，Neh6L）、帽環(huán)蛋白（cap'n'collar，CNC）、堿性亮氨酸拉鏈（basic leucine zipper，bZIP）、Nrf2-ECH同源3區(qū)（Nrf2-ECH homology 3-like，Neh3L）等［6，21］（圖2）。

Fig.2 Structural sequence diagram of human Nrf3 protein圖2 人源Nrf3蛋白結(jié)構(gòu)序列示意圖

2.1 N端結(jié)構(gòu)域（NTD）

NTD是Nrf3的負(fù)調(diào)控結(jié)構(gòu)序列，該序列包含NHB1（12～31 aa）和NHB2（76～100 aa）。NHB1是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)肽的一部分，已被證明是家族成員Nrf1靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)所必需的［22-23］。生物信息學(xué)分析顯示Nrf3蛋白序列N端也存在信號(hào)肽，該信號(hào)肽同樣包含NHB1樣序列，并且與Nrf1中的序列高度保守。有研究猜測(cè)細(xì)胞核中的Nrf3可能是缺少NHB1序列的截短形式［24］。NHB2為一段富含Leu/Val的多肽，該序列可能參與Nrf3在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的翻譯后修飾和活性調(diào)節(jié)，Nrf3的蛋白酶體降解過程可能由NHB1和NHB2之間的間隔區(qū)（如CRAC1/2）監(jiān)控［22-23］。鼠源Nrf3的NHB1是由n、h和c三區(qū)組成信號(hào)肽序列的一部分。n區(qū)（1～11 aa）控制90 ku糖蛋白的豐度，h區(qū)（12～23 aa）被證明是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Nrf3糖基化所必需的，c區(qū)（24～39 aa）含有一個(gè)信號(hào)肽酶裂解位點(diǎn)，負(fù)責(zé)從96 ku的前體產(chǎn)生90 ku的成熟Nrf3糖蛋白。c區(qū)和NHB2之間的氨基酸序列控制鼠源Nrf3蛋白水解為糖化和非糖化產(chǎn)物［23］。

2.2 PEST序列（158～172 aa）

PEST在Nrf3蛋白降解過程中發(fā)揮重要作用，負(fù)調(diào)節(jié)Nrf3的活性。PEST可能參與鼠源Nrf3和Nrf1缺失h區(qū)后對(duì)ARE驅(qū)動(dòng)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，Nrf1缺失h區(qū)促進(jìn)ARE驅(qū)動(dòng)基因的表達(dá)，而Nrf3缺失h區(qū)對(duì)ARE驅(qū)動(dòng)基因的表達(dá)并無顯著影響［23-25］。

2.3 轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)序列（TAD）

TAD包含3段序列，分別為Neh5L（211～256 aa）、NST（258～350 aa）和AD2L（351～400 aa）。Neh5L為TAD發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用的必需結(jié)構(gòu)序列。NST序列中發(fā)現(xiàn)了7個(gè)潛在的N-連接糖基化位點(diǎn)，并被證明是Nrf3發(fā)生糖基化的區(qū)域［22，24］。AD2L為類似AD2的結(jié)構(gòu)序列，AD2存在于Nrf1中，包含DSGLS/XS序列，該序列在CNC家族中高度保守，參與形成次級(jí)TAD，激活基因轉(zhuǎn)錄。在Nrf1結(jié)構(gòu)序列中，AD2和NST是僅有的兩個(gè)發(fā)揮正調(diào)控作用的序列，而存在于Nrf3中的AD2L序列是否發(fā)揮相似功能，目前尚不明確［26］。

2.4 Neh6L序列（401～498 aa）

Neh6L位于絲氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)序列和DBD結(jié)構(gòu)序列之間，該序列富含絲氨酸，參與蛋白質(zhì)降解過程，對(duì)Nrf3活性發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)作用［27］。

2.5 DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)序列（DBD）

DBD結(jié)構(gòu)序列由CNC（499～542 aa）和bZIP（543～604 aa）組成。CNC序列最初從果蠅轉(zhuǎn)錄因子鑒定獲得［21］，由高度保守的43個(gè)氨基酸組成（如Nrf3中499～542 aa）［7］，該序列存在于昆蟲、魚類、鳥類和哺乳動(dòng)物，但在植物和真菌中不存在［28］。bZIP序列能夠與小Maf蛋白在細(xì)胞核發(fā)生異二聚反應(yīng)［27］，參與調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育、腫瘤發(fā)生、自身免疫和炎癥性病變等多種病理生理過程［28］。高度保守的bZIP蛋白家族主要由創(chuàng)建結(jié)構(gòu)序列（即BRLZ）決定，該結(jié)構(gòu)序列由堿性區(qū)域（BR）和亮氨酸拉鏈（LZ）重復(fù)組成，長度為60～80 aa。BR堿性區(qū)域包含大約16 aa的共有序列，富含精氨酸和賴氨酸，與反應(yīng)元件直接接觸。它負(fù)責(zé)一個(gè)假定的核定位信號(hào)（NLS）和DNA結(jié)合活性，以獲得目標(biāo)基因。LZ亮氨酸拉鏈由7肽重復(fù)序列組成，介導(dǎo)bZIP蛋白的二聚化［29］。Nrf3從胞漿向胞核轉(zhuǎn)位，通過bZIP結(jié)合小Maf蛋白形成異源二聚體，該活性復(fù)合體結(jié)合ARE序列，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子功能，調(diào)節(jié)下游相關(guān)基因表達(dá)［26］。

2.6 Neh3L序列（605～636 aa）

Neh3L緊鄰bZIP序列，位于Nrf3氨基酸序列的C端，參與組成CNC蛋白的CTD結(jié)構(gòu)［27］，Neh3L序列在家族成員中高度保守，但其具體功能尚不明確。

3 Nrf3的加工修飾

Nrf3作為一種糖基化蛋白，序列結(jié)構(gòu)上具有與Nrf1相似的富含Asn/Ser/Thr的糖基化位點(diǎn)。Nouhi等［24］通過免疫印跡和免疫熒光實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人源Nrf3存在3種電泳遷移形式以及不同形式Nrf3對(duì)應(yīng)的細(xì)胞定位，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定時(shí)，中間遷移型具有最短的半衰期，較快遷移型更穩(wěn)定，較快遷移型和中間遷移型對(duì)應(yīng)未發(fā)生糖基化的Nrf3，主要定位于細(xì)胞核；而緩慢遷移型則對(duì)應(yīng)于一種N-糖基化的Nrf3，主要存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。但目前對(duì)產(chǎn)生較快遷移型和中間遷移型Nrf3的分子機(jī)制及可能存在的切割修飾位點(diǎn)尚不明確。Zhang等［23］也發(fā)現(xiàn)鼠源Nrf3存在3種形式，猜測(cè)3種形式的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量分別為90、80、70 ku，并證實(shí)90 ku的Nrf3代表一種糖基化蛋白，它在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的產(chǎn)生依賴于N端信號(hào)序列的h區(qū)，80 ku的Nrf3可能代表糖基化的裂解蛋白或去糖基化的非裂解蛋白，70 ku的Nrf3可能是一種非糖基化的裂解多肽。同時(shí)證明鼠源Nrf3存在Site-1蛋白酶（Site 1 protease，S1P）切割位點(diǎn)。

蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡在機(jī)體細(xì)胞活動(dòng)的維持中發(fā)揮重要作用，蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的異常往往導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生［30］。泛素化作為蛋白質(zhì)的翻譯后修飾，在蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡的維持中起著關(guān)鍵作用。泛素-蛋白酶體系統(tǒng)中的26S蛋白酶體由催化核心20S蛋白酶體和調(diào)節(jié)亞基19S蛋白酶體組成，泛素-蛋白酶體系統(tǒng)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的主要途徑，參與80%以上蛋白質(zhì)的降解［31-32］。Nrf3主要通過含F(xiàn)框及WD重復(fù)結(jié)構(gòu)域蛋白7（F-box and WD repeat domain containing protein 7，F(xiàn)BW7）、E3泛素蛋白連接酶HRD1-含纈酪肽蛋白（E3 ubiquitin-protein ligase HRD1-valosin containing protein，HRD1-VCP）和β轉(zhuǎn)導(dǎo)重復(fù)相容蛋白（β-transducin repeat containing protein，β-TRCP）等進(jìn)行泛素化修飾后經(jīng)蛋白酶體降解。FBW7作為SCF（SKP1-CUL1-F-box）型E3泛素連接酶的靶蛋白識(shí)別組分，介導(dǎo)Nrf3的泛素化降解。該過程需要糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3 beta，GSK3β）通過磷酸化FBW7結(jié)合位點(diǎn)，提高其與底物的親和力。此外，F(xiàn)BW7也可阻斷Nrf3介導(dǎo)NAD（P）H醌氧化還原酶1（NAD（P）H quinone dehydrogenase 1，NQO1）的表達(dá)［33］。當(dāng)細(xì)胞處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，Nrf3由胞質(zhì)向胞核轉(zhuǎn)移，天冬氨酸蛋白酶DNA損傷誘導(dǎo)蛋白2（DNA-damage inducible protein 2，DDI2）對(duì)其N端進(jìn)行加工修飾，促進(jìn)Nrf3向細(xì)胞核移動(dòng)（圖3）。在Nrf1的加工修飾過程中，DDI2切割NHB1促進(jìn)Nrf1從ER釋放入核，由于NHB1結(jié)構(gòu)序列在Nrf1和Nrf3中高度保守，Nrf3的切割入核機(jī)制可能與Nrf1相似［3，34］。

Fig.3 The mechanisms of expression regulation and degradation of Nrf3 in cells圖3 Nrf3在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)調(diào)控及降解機(jī)制

4 Nrf3與Nrf1、Nrf2的異同

4.1 表達(dá)分布和結(jié)構(gòu)序列異同

Nrf1、Nrf2和Nrf3同屬于CNC-bZIP家族，結(jié)構(gòu)和功能具有高度同源性，都可以結(jié)合靶基因啟動(dòng)子區(qū)域的AREs和EpREs元件調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，但每個(gè)成員在組織中的表達(dá)分布卻并不相同。Nrf1和Nrf2幾乎在所有組織中表達(dá)，Nrf3則在胎盤組織中顯著高表達(dá)［35］。

在結(jié)構(gòu)序列上，Nrf3和Nrf1都擁有與Nrf2同源的Neh1L、Neh3L、Neh5L、Neh6L序列，而Nrf2還具有Nrf2-ECH同源區(qū)（Nrf2-ECH homology，Neh2）、Nrf2-ECH同源 區(qū)4（Nrf2-ECH homology 4，Neh4）序列。Neh2結(jié)構(gòu)上分為兩個(gè)亞區(qū)，其氨基端序列與Nrf1和Skn-1的氨基端序列高度保守，羧基端序列在CNC家族成員中不保守，這說明Neh2是Nrf2的一個(gè)重要功能序列［36］（圖4）。Neh2介導(dǎo)Nrf2蛋白泛素化并結(jié)合位于胞漿的Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1（Kelch-like ECHassociating protein 1，Keap1），Keap1發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)Nrf2的功能。研究發(fā)現(xiàn)，Keap1對(duì)Nrf2的抑制嚴(yán)格依賴于Neh2的結(jié)構(gòu)完整性［37］，由于Nrf3缺失Neh2序列，因此Nrf3的功能不受Keap1調(diào)控。Nrf3的氨基端比Nrf2多150個(gè)氨基酸，該序列含有的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)錨定信號(hào)使其亞細(xì)胞定位異于Nrf2，但其在Nrf3的具體功能仍未知。在Nrf1中，NTD結(jié)構(gòu)序列使得Nrf1/Nrf2在胞內(nèi)差異分布，促進(jìn)Keap1增加Nrf1的穩(wěn)定性［38-39］，進(jìn)而對(duì)下游靶基因進(jìn)行差異化調(diào)控。Neh4和Neh5作為Nrf2的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)序列，可連接cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP responsive element binding protein，

CREB），以獲得有效的轉(zhuǎn)錄活性。同時(shí)，雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí)Nrf2具有比Nrf1、Nrf3更強(qiáng)的激活報(bào)告基因能力，這種與ARE元件結(jié)合的超強(qiáng)轉(zhuǎn)錄激活能力，可能是由于Neh4和Neh5結(jié)構(gòu)序列協(xié)同結(jié)合CREB結(jié)合蛋白（CREB binding protein，CBP）所產(chǎn)生的［40］。

Fig.4 The structural sequence diagram of Nrf1，Nrf2 and Nrf3 proteins圖4 Nrf1、Nrf2與Nrf3蛋白結(jié)構(gòu)序列示意圖

4.2 功能異同

Nrf1和Nrf2是研究較多的CNC家族成員，結(jié)合已確定的ARE基序分析結(jié)果，Nrf2更容易與富含GC堿基區(qū)域的ARE結(jié)合，而Nrf1更容易與富含AT堿基的側(cè)翼區(qū)域結(jié)合，這種序列上的偏好可能與分子信號(hào)調(diào)節(jié)不同相關(guān)，也決定了特定細(xì)胞環(huán)境下不同成員的激活［35］。并且Nrf1、Nrf2和Nrf3之間激活報(bào)告基因表達(dá)能力的差異，證實(shí)CNC蛋白與小Maf蛋白的聚合能力不同，因此與DNA的結(jié)合力也不盡相同［8］。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf3可通過抑制Nrf1的mRNA多聚體形成抑制Nrf1的翻譯，細(xì)胞質(zhì)多聚腺苷酸元件結(jié)合蛋白3（cytoplasmic polyadenylation element-binding protein 3，CPEB3）作為Nrf3的靶基因，參與抑制Nrf1的翻譯，它不僅是Nrf1和Nrf3互補(bǔ)維持基礎(chǔ)蛋白酶體活性的關(guān)鍵因素，也是Nrf3高表達(dá)而不是Nrf1高表達(dá)的結(jié)直腸癌患者預(yù)后不良的關(guān)鍵因素［41］。同時(shí)，Nrf3與Nrf2也存在相關(guān)分子激活機(jī)制和生物學(xué)功能的區(qū)別，Nrf3的核轉(zhuǎn)位并不抑制HRD1介導(dǎo)的Nrf3的細(xì)胞質(zhì)降解，而Nrf2的核轉(zhuǎn)位是通過抑制降解同時(shí)響應(yīng)氧化應(yīng)激而觸發(fā)［3，42］。此外，Nrf3-Maf二聚體可通過結(jié)合ARE序列，競(jìng)爭(zhēng)性抑制Nrf2介導(dǎo)的抗氧化蛋白NQO1的活性，發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)ARE介導(dǎo)基因表達(dá)的功能［43］。

Nrf1基因敲除（Nrf1-/-）小鼠因胚胎紅細(xì)胞成熟障礙而發(fā)生嚴(yán)重貧血，導(dǎo)致小鼠胚胎死亡［44］。Nrf2-/-小鼠無任何原發(fā)性特異表型變化，在胚胎發(fā)育、生長和繁殖方面沒有明顯的缺陷［45］，但成年Nrf2-/-小鼠對(duì)環(huán)境刺激更敏感，并引發(fā)慢性氧化應(yīng)激性所致的退行性病變［46］?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，Nrf2的活性與抗氧化應(yīng)激反應(yīng)、延緩衰老和延長壽命等密切相關(guān)［47］。Nrf3-/-小鼠無任何原發(fā)性表型變化［13］，但對(duì)化學(xué)致癌物更加敏感。

5 Nrf3的生物學(xué)功能

5.1 Nrf3在小鼠組織器官發(fā)育及疾病發(fā)生中的作用

鼠源Nrf3定位于染色體6B3，也位于Hoxa基因位點(diǎn)附近，全長鼠源Nrf3由660個(gè)氨基酸組成。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf3-/-小鼠與野生型小鼠相比沒有明顯的表型差異，并且Nrf3-/-/Nrf2-/-和Nrf3-/-/p45-/-雙基因敲除小鼠相比野生型小鼠也無原發(fā)性表型變化［13］，小鼠生長發(fā)育正常。感染淋巴細(xì)胞脈絡(luò)叢腦膜炎之后，Nrf3-/-小鼠與野生型相比在病毒特異性CD4 T細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的數(shù)量之間無明顯差異［13］。但是暴露于化學(xué)致癌物苯并芘后，Nrf3-/-小鼠更容易患上細(xì)胞性淋巴母細(xì)胞瘤，死亡率也顯著上升［25］?？寡趸瘎┒』u基甲苯（BHT）處理后，Nrf3-/-小鼠體重下降更多，解剖發(fā)現(xiàn)小鼠附睪周圍白色脂肪組織含量減少，同時(shí)也存在明顯的肺功能損傷特征，如肺泡上皮細(xì)胞損傷、泡沫狀肺泡巨噬細(xì)胞、肺泡出血和血管周圍炎癥細(xì)胞浸潤等［48］。也有研究表明，Nrf3對(duì)小鼠的傷口愈合起到關(guān)鍵作用，一定劑量的紫外線照射誘導(dǎo)野生型小鼠角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡，而Nrf3-/-小鼠的角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡則降低［49］。

5.2 Nrf3在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

盡管Nrf3-/-小鼠無明顯的表型變化，但其在人類疾病特別是腫瘤發(fā)生中的作用已初現(xiàn)端倪。Nrf3主要參與人結(jié)直腸癌、肝癌、乳腺癌、胰腺癌等腫瘤發(fā)生發(fā)展過程，并與患者的生存預(yù)后有關(guān)，具體研究進(jìn)展包括：

5.2.1Nrf3與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌是常見惡性腫瘤之一，現(xiàn)有研究證實(shí)Nrf3與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在結(jié)直腸癌發(fā)生過程中，Wnt/β-catenin信號(hào)通路的突變是關(guān)鍵誘因［50］。Aono等［51］發(fā)現(xiàn)存在一段物種保守的Wnt響應(yīng)元件（Wnt response element，TCF/LEF consensus element，WRE）序列作為Nrf3的識(shí)別基序，并證實(shí)Wnt信號(hào)通路中的β-catenin/TCF4復(fù)合物可以激活Nrf3表達(dá)，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）表達(dá)上調(diào)。Chowdhury等［3］發(fā)現(xiàn)，Nrf3可通過誘導(dǎo)UHMK1基因表達(dá)促進(jìn)癌細(xì)胞增殖。UHMK1是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，通過磷酸化細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1B（cyclin dependent kinase inhibitor 1B，p27Kip1）絲氨酸位點(diǎn)，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)展，敲除UHMK1減少p27Kip1的磷酸化而導(dǎo)致細(xì)胞生長停滯。Zhang等［52］對(duì)結(jié)腸癌HCT116和SW480細(xì)胞系敲減Nrf3，發(fā)現(xiàn)周期蛋白D1（cyclin D1，CCND1）和Ser807/811位點(diǎn)磷酸化Rb1（pRb1-ser807/811）細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子的表達(dá)降低，使細(xì)胞周期停滯在G0/G1期。Bury等［53］也深入研究了Nrf3與結(jié)直腸癌的關(guān)系，證實(shí)NF-κB的亞單位RELA與Nrf3的表達(dá)正相關(guān)，抑制劑處理或基因敲除RELA降低NF-κB表達(dá)，進(jìn)而通過抑制Nrf3誘導(dǎo)DUX4的表達(dá)，DUX4作為周期蛋白依賴性激酶1（cyclin-dependent kinase 1，CDK1）的直接抑制因子調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖。此外結(jié)直腸癌細(xì)胞中Nrf3還可直接與蛋白酶體成熟蛋白（proteasome maturation protein，POMP）基因啟動(dòng)子區(qū)的ARE結(jié)合，激活20S蛋白酶體的組裝，促進(jìn)腫瘤抑制因子p53和Rb（retinoblastoma）的泛素非依賴性蛋白降解，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生［18］。

5.2.2Nrf3與乳腺癌

癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，

TCGA）數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示，Nrf3在大多數(shù)腫瘤組織中高表達(dá)，如膀胱癌、結(jié)直腸癌和胰腺癌等，但在乳腺癌組織中的表達(dá)由于缺乏正常組織對(duì)照而不明確。由于乳腺癌分型不同，Nrf3在不同惡性程度的乳腺癌中所發(fā)揮的作用也存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf3的表達(dá)與乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤分期呈負(fù)相關(guān)。Nrf3在乳腺癌MCF-7細(xì)胞的表達(dá)遠(yuǎn)高于MDA-MB-231和SKBR3細(xì)胞的表達(dá)，MCF-7細(xì)胞敲減Nrf3可促進(jìn)癌細(xì)胞增殖，SKBR3和MDAMB-231過表達(dá)Nrf3抑制腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移。侵襲性腫瘤細(xì)胞首先改變細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞與細(xì)胞之間的黏附，上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT）是啟動(dòng)細(xì)胞遷移的過程，也是癌細(xì)胞遷移的關(guān)鍵步驟［54］。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf3通過AKT/ID3信號(hào)軸調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲，外源性表達(dá)Nrf3失活A(yù)KT信號(hào)通路進(jìn)而抑制DNA結(jié)合抑制劑3（inhibitor of DNA binding 3，ID3）蛋白的表達(dá)，上調(diào)E鈣黏蛋白的表達(dá)，下調(diào)波形蛋白和N鈣黏蛋白的表達(dá)，抑制EMT和細(xì)胞外基質(zhì)的降解，從而降低乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力［55-56］。

5.2.3Nrf3與肝細(xì)胞癌

在肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）中，Nrf3的功能缺失可誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，下調(diào)N鈣黏蛋白、波形蛋白和EMT轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（SNAI1、SNAI2）的表達(dá)，抑制HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲［10］。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf3在HCC組織細(xì)胞呈現(xiàn)高表達(dá)，敲減肝癌HepG2細(xì)胞Nrf3，抑制細(xì)胞的增殖與遷移，并進(jìn)一步驗(yàn)證Nrf3可能通過激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)HCC的EMT效應(yīng)［57］。此外，Nrf3可結(jié)合Pla2g7（phospholipase A2group 7）基因啟動(dòng)子區(qū)域，調(diào)節(jié)Pla2g7表達(dá)和蛋白質(zhì)活性，調(diào)控干細(xì)胞向平滑肌細(xì)胞分化［58］，而Pla2g7被證實(shí)是HCC的標(biāo)志蛋白［59］，Nrf3可能通過直接激活Pla2g7的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)HCC細(xì)胞遷移侵襲，這也可能是Nrf3在HCC進(jìn)展中的潛在作用機(jī)理［10］。

5.2.4Nrf3與胰腺癌

Wang等［17］通過TCGA數(shù)據(jù)庫分析及實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Nrf3蛋白質(zhì)水平和mRNA水平在胰腺癌（pancreatic cancer，PC）中顯著增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Nrf3表達(dá)較高的PC患者通常伴有不良預(yù)后，單因素分析顯示Nrf3的表達(dá)、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和病理分級(jí)是預(yù)測(cè)PC患者總生存率的重要因素。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Nrf3與血管內(nèi)皮生長因子A（vascular endothelial growth factor-A，VEGFA）表達(dá)呈現(xiàn)正相關(guān)，在胰腺癌PANC-1和SW1990細(xì)胞中敲減Nrf3導(dǎo)致VEGFA表達(dá)減少，提示Nrf3可能通過調(diào)節(jié)VEGFA促進(jìn)PC的進(jìn)展［17］。

5.3 Nrf3在胚胎發(fā)育、干細(xì)胞分化中的作用

在早期研究CNC家族成員的表達(dá)和定位時(shí)發(fā)現(xiàn)，Nrf3參與活性氧平衡和早期胚胎發(fā)育過程中的肌肉前體遷移。Nrf3在雞胚早期發(fā)育過程中的表達(dá)從心臟導(dǎo)管融合開始，而后循環(huán)至心肌，隨后從心臟消失。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中Nrf3的表達(dá)在心室神經(jīng)上皮細(xì)胞中逐漸出現(xiàn)并維持在低水平，并且至少持續(xù)到胚胎發(fā)育的第6天。有趣的是，在早期骨骺、發(fā)育中的腎臟集合管和卵黃囊的單個(gè)細(xì)胞中也觀察到Nrf3的高表達(dá)［60］。

在平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cell，SMC）分化的機(jī)制研究中，Nrf3對(duì)胚胎干細(xì)胞向平滑肌細(xì)胞分化至關(guān)重要。Nrf3的表達(dá)在SMC分化1～8 d后顯著上升，敲除Nrf3導(dǎo)致平滑肌特異性標(biāo)志物表達(dá)下調(diào)，Nrf3過表達(dá)顯著上調(diào)SMC特異性標(biāo)志物心肌蛋白，但不上調(diào)血清反應(yīng)因子（serum response factor，SRF）。Nrf3直接與SMC分化基因（SMαA，SM22α）啟動(dòng)子結(jié)合，以劑量依賴方式促進(jìn)SMC分化。同時(shí)證實(shí)Nrf3通過上調(diào)活性氧的產(chǎn)生，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的SMC分化［61］。從上述生物學(xué)功能得出，Nrf3與組織器官的發(fā)育、腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)（表1）。

Table 1 The roles of Nrf3 in tissues，organs and diseases表1 Nrf3在各組織器官及疾病中的作用

續(xù)表1

6 結(jié) 語

總結(jié)上述生物學(xué)功能，Nrf3參與機(jī)體內(nèi)多種生理活動(dòng)，在不同組織器官的功能和生理穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮獨(dú)特作用（表1）。同時(shí)作為轉(zhuǎn)錄因子，Nrf3在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中參與癌基因或抑癌基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，可能同時(shí)具備促癌因子或抑癌因子的功能［65］。并且有研究發(fā)現(xiàn)，Nrf3可通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)活性參與腎透明細(xì)胞癌（clear cell renal cell carcinoma，ccRCC）的發(fā)展，Nrf3的高表達(dá)可能通過抑制抗腫瘤免疫作用，使腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)的檢測(cè)，導(dǎo)致腎細(xì)胞癌的增殖和轉(zhuǎn)移［63］。此外，新近文獻(xiàn)關(guān)于Nrf3在細(xì)胞能量代謝、糖脂代謝中新功能的揭示［34，66］，也提示其可能是基礎(chǔ)生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的核心分子。但目前對(duì)于Nrf3的研究仍較少，對(duì)其分子功能及調(diào)節(jié)機(jī)制的了解非常有限，Nrf3對(duì)細(xì)胞基礎(chǔ)生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的機(jī)制仍需深入闡明。如應(yīng)激狀態(tài)下，Nrf3與Nrf1/Nrf2如何平衡以維持氧化還原穩(wěn)態(tài)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)？臨床上，如何解釋Nrf3在大部分腫瘤顯著高表達(dá)，而Nrf1/Nrf2并無顯著變化？Nrf3在大部分腫瘤組織顯著高表達(dá)的原因？Nrf3可能存在的非轉(zhuǎn)錄因子功能？這些問題均需要進(jìn)一步研究探索。

總之，Nrf3作為CNC-bZIP家族一員，在調(diào)控組織器官發(fā)育和特化、細(xì)胞氧化還原平衡、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞代謝等方面發(fā)揮重要作用。相信隨著研究的深入，將不斷豐富Nrf3的生理功能和分子調(diào)節(jié)機(jī)制，也將為腫瘤、糖尿病、神經(jīng)退行性病變等疾病的診斷與治療帶來新思路。