泛素蛋白连接酶Itch生物活性及其免疫调节作用

唐冰, 等. 泛素蛋白连接酶 Itch 生物活性及其免疫调节作用
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使免 疫 突触 寿 命降 低, T 细 胞 与抗 原提 呈 细 胞 ( APC) 的结合变得不稳定, 从而使 T 细胞反 应性 降低甚至无反应性, 维持 T 细胞的失能。It ch 缺 失大鼠会出现脾大、淋巴细胞浸润等自身免疫综合 征的表现, 其分子机制可能是 T 细胞过度活化, 即失能缺失。 1. 3 Notch 受体 N ot ch 蛋白( 哺乳动物含有四种) 是一种保守的 型跨膜受体[ 6] , 对 T / B 淋巴细胞 的分化具有重要作用, 其中包括 T h2 的分化。另 外, 通过上调抗凋亡蛋白 A KT 、Bcl 2 以及活化凋 亡蛋白抑制因子( IA P) , No tch 能够增加外周成熟 T 细胞的活性和寿命。
收稿日期: 2011 03 01 作者简介: 唐冰( 1977 ) , 男, 主治 医师, 博 士, 主要 从事临 床麻 醉药理的机制研究。 通讯作者: 王俊科( E mail: junke45@ yah oo. com )
肺泡蛋白沉积引发的低氧血症。 1. 1 Jun 蛋白家族 是 It ch 调节 T 淋巴细胞分化 的分子基础。T 细胞受体( T CR) 激活后, JunB 能 够启动 IL 4 启动子, 使 T 细胞向 T h2 分化。现已 证实, c Jun 和 JunB 均是 It ch 的底物蛋白[ 4] 。在 生理条件下, It ch 的 WW 域可与 c Jun 和 JunB 结 合, 催化其泛素化并经溶 酶体和蛋白酶 体途径降 解, 使 IL 4 等细胞因子持续处于相对较低活性, 减少 T 细胞向 T h2 分化。在 It ch 基因突变或表达 下调时, JunB 表达紊乱, IL 4 等细胞因子表达增 加, T 细胞向 T h2 分化增加, T 细胞过度增 生, 发生异常免疫反应, 如血清 IgG 1和 Ig E 持续升高。 因此, It ch 缺失大鼠多存在 CD4+ T 淋巴细胞的功 能紊乱。 1. 2 PLC 和 PKC Itch 是 T 细胞失能的决定 子。所谓失能( anergy ) 是指 T 细胞遭遇 抗原时处 于功能失活状态, 在这种低反应状态下 T 细胞仍 能长时间保持细胞活力。泛素介导免疫反应中关键 信号分子的降解, 能够打 破细胞免疫突 触的完整 性, 从而保证 T 细胞受到再次刺激时表现为免疫 耐受。
1 免疫调节
目前研究结果显示[ 1] , 免疫反应中的多种主要 因子或调节因子均是 Itch 的底物蛋 白, It ch 在 免 疫调节中具有重要作用。Itch 缺失的人[ 2] 或大鼠[ 3] 均表现出严重的免疫和炎性反应缺陷, 主要表现为 脾脏、淋巴结和胸腺髓质的淋巴组织增生以及慢性 肺内感染, 大鼠多于 6~ 8 个月时死于肺内感染或
2 细胞凋亡的调控
2. 1 P53 蛋白家族 抑癌基因 P53 是最早发现的 经泛素 蛋白 酶体途 径降解的 细胞周期 调控因子。 在正常的细胞生长环境下, P 53 以失活形式存在, 当细胞受到应激、DNA 损伤、组织缺氧或致癌基 因表达等刺激, P53 可被活化, 能够阻止细胞周期 进程或诱导细胞凋亡。同源转录因子 p73 和 p63 与
与 JNK1 途径的正调控不同, F yn 介导的酪氨 酸磷酸化对 It ch 活性具有负调节作用[ 15] 。T CR 激 活后, F yn 的 SH 3 域 与 It ch N 端的 WW3 域 结 合, 催化 Itch 第 371 酪氨酸发生磷酸化, 能 够抑 制 Itch 与 JunB 等底 物的结合。因此, 经 T CR 激 活由 It ch 介导的 JunB 泛素化降解被抑制, T h2 细 胞因子生成减少。 3. 2 泛素化及去泛素化 随着 It ch 分子性质及生 理关联性的日益清晰, 人们逐渐认识到, 体内 It ch 同样面临自身泛素化的问题[ 16] 。与其他 E3 相似, It ch 的自身催化活性可负向调节其蛋白稳定性, 其 自身泛素化亦具有非蛋白水解依赖的调节功能, 如 对细胞定位或催化活性的调节。It ch 的自身泛素化 受多因素调节, 可被 JNK 激活, 被蛋白作用因子 N4BP 1 抑制。另外, It ch 是泛素 特异性蛋白水 解 酶 FAM / U SP 9X 的去泛 素化底物, 通过抑 制 It ch 自身泛素化, F AM / USP 9X 能够 保护 It ch 免 于蛋 白降解。 3. 3 与调控蛋白的相互作用 H ECT 类泛素连接 酶活性受多种调控或辅助蛋白影响。研究发现, 许 多蛋白能够调 节 It ch 的酶活 性, 增加其泛素 化特 异性。
作用。E3 泛素连接酶能够特异性识别并结合底物蛋 白, 是泛 素 蛋白酶 体通路 中靶蛋白 降解的 关键调 节分子。I tch 是近期
发现的一种高度保守的 H ECT 家族 E3 泛素连接酶, 在免疫调节、 细胞凋 亡等多 种生物 过程中发 挥重要 调节功 能。本文对 泛素连接酶 Itch 生物活性的研究进展作一综述。
3 Itch 催化活性及底物特异性的调控机制
3. 1 磷酸化 目前认为, 泛素连接酶本身的磷酸
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化是其翻译后修饰的一部分, 对其酶活性及底物识 别能力具有重要调节作用。近期, JNK1 介导 It ch 的磷酸化位点已经确定[ 14] : 在非磷酸化状态, It ch 通过分子中心区 的 WW 域、 PRR 及 C 端 H ECT 域相互作用, 酶活性处于自身抑制状态; T 细胞活 化后, JNK1 与 It ch 结合, 使其第 199 丝氨酸、第 222 苏氨酸以及第 232 丝氨酸残基磷酸化, Itch 的 空间构象发生改变, 内部的抑制 性作用变得不 稳 定, 从而活化 It ch 活性。
p53 功能相近, 能够 终止细 胞周 期, 介导细 胞凋 亡[ 9] 。研究发现, 正常生理条件下, 细胞内的 p73 和 p63 处于相对较低水平, 而经 射线或化疗药物 治疗后, 肿瘤细胞内的 p73、p63 以及 p53 均存在 大量聚集, 表现明显的抗肿瘤活性。目前研究结果 已经证实[ 10] , It ch 能 够通过 C 端 P Y 序列与 p73 和 p63 结合, 介导其泛素化降解, 这可能是正常生 理条件下维持 p73 和 p63 相对较低水平的主要分子 基础。因此有学者提出, It ch 表达及活性的变化可 能通过 P53 蛋白家族影响细胞凋亡的调控。但 Itch 的非正常表达能否负向调节 p53 家族的抗肿瘤作用 尚待进一步研究。 2. 2 TNFR1 信 号 1 型 T NF 受 体 ( T NF R1) 是 T NF 诱导 细 胞 凋亡 的 重 要受 体。 近期 研 究 显 示[ 11] , Caspase 8 抑 制 剂 ( c FL IPL ) 除 能 抑 制 Caspase 8 与其调节蛋白 FADD 的相互作用外, 还 能够影响 活化的 T NF 与 T NF R1 的结合速 率, 而 c F LIPL 的蛋白降解由泛素连接酶 It ch 介导的泛 素 蛋白酶体通路完成, It ch 能够通过介导 c F L IP L 的蛋白降解 影响 T NF 与 T NF R1 结合, 从而对 T NF 诱导的细胞凋亡具有调控作 用。另外, 有 相关性研究也发现, It ch 缺失大鼠对 T NF 受体 活化引发的爆发性肝炎确实具有保护作用。 2. 3 硫氧还蛋白 硫氧还蛋白( t hior edoxin) 是保 持细胞内氧化 还原稳态的重要调节因 子。硫氧还 相互 作 用 蛋 白 ( t hioredox in int eract ing prot ein, T XNIP) 是一种原始的内源性硫氧还蛋白抑制剂, 由各种应激刺激产生, 对肿瘤细胞的生长、转移以 及糖和脂 肪 代 谢 均 具有 调 节 作 用。 最近 研 究 发 现[ 12] , It ch 能够介导 T XN IP 发生聚泛素化, 进而 通过蛋白酶体通路降解, 因此, It ch 对 T XNIP 的 负调控作用对细胞内活性氧簇水平以及细胞凋亡具 有调节作用, 对细胞内氧化 还原稳态的维持具有 重要意义。 2. 4 tBid 截短型 bid( tBid) 是配体诱导凋亡的重 要媒介物。近来研究表明[ 13] , t Bid 是泛素连接酶 It ch 的 底物, It ch 能够与 t Bid 结合, 催化其泛素 化降解。It ch 通过下调 tBid 参 与表皮生长因子信 号通路产生凋亡抵抗作用。过表达 Itch 促进细胞 的存活, 抑制 Caspase 3 的活性; Itch 表达下调则 诱导细胞死亡和凋亡。
磷脂酶 C 1( PL C 1) 和蛋白激酶 ( PKC ) 是 两种主要的钙依赖性信号分子, Itch 主要通过触发 P LC 和 P KC 的单泛素化维持 T 细胞的失能状 态。H eissmeyer 等[ 5] 报 道, 失 能 T 细 胞 的 Itch mRNA 水平升高, 当细胞再次受到刺激时, 新合 成的 It ch 从胞 浆转 移 至内 涵体, 在内 涵 体内 与 P LC 1 和 P KC 结合, 介导其单泛素化。泛素化 后的 P L C 1 和 PKC 被运输至溶酶体进行降解,

关键词: Itch; 泛素 ; 连接酶; 免疫调节; 细胞凋亡
中图分类号: R392
文献 标识码: A
文章编号: 1001 2478( 2011) 04 0344 04
泛素 蛋白酶体通路是选择性降解蛋白质的重 要途径, 在细胞分裂调节、DNA 修复及肿瘤细胞 消灭等方面具有重要作用。泛素是一个广泛分布于 真核细胞内的小分子球状蛋白质, 可以在 E1 泛素 活化酶、E2 泛素结合酶、E3 泛素连接酶等一系列 催化酶的作用下, 与底物蛋白侧链相连, 其他泛素 分子再链接于该泛素分子而形成泛素链, 即底物蛋 白的泛素化。蛋白泛素化后可被蛋白酶体识别、降 解。E3 泛素连接酶能够特异性识别并结合底物蛋 白, 是泛素 蛋白酶体通路中靶蛋白降解的关键调 节分子, 主要分为 H ECT 、 RING 和 U box 蛋 白 三大家族。It ch 亦称 A IP 4, 是一种含有 854 个氨 基酸的单体蛋白, 相对分子质量为 113 kD, 是近 期发现的一种高度保守的 H ECT 家族 E3泛素连接 酶, 在免疫调节、细胞凋亡等多种生物过程中发挥 重要调节功能。本文对泛素连接酶 It ch 生物 活性 的研究进展作一综述。