CARMA蛋白家族與疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

葉木妹?梁堅(jiān)?周宇

【摘要】 含半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域的膜相關(guān)鳥(niǎo)苷酸激酶蛋白（CARMA）， 屬于膜相關(guān)鳥(niǎo)苷酸激酶家族成員。CARMA蛋白家族有三個(gè)成員， 分別是CARMA1、CARMA2和CARMA3。CARMA蛋白家族三個(gè)成員均可通過(guò)與B細(xì)胞淋巴瘤10（BCL10）、黏膜相關(guān)淋巴樣組織淋巴瘤基因1（MALT1）組成CARMA1-BCL10-MALT1（CBM）復(fù)合體參與人核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）的激活過(guò)程， 從而發(fā)揮其生物學(xué)功能， 廣泛參與各種人類疾病的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】 含半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域的膜相關(guān)鳥(niǎo)苷酸激酶蛋白；B細(xì)胞淋巴瘤10；黏膜相關(guān)淋巴樣組織淋巴瘤基因1；人核轉(zhuǎn)錄因子κB

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2016.02.215

CARMA蛋白家族的生物學(xué)功能主要是通過(guò)與BCL10、MALT1組成CARMA-BCL10-MALT1復(fù)合體后激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB家族而參與人類多種疾病的發(fā)生與發(fā)展， 其中包括各種腫瘤、炎癥以及免疫相關(guān)性疾病等。近年的研究已發(fā)現(xiàn)CARMA蛋白家族在激活NF-κB后， 在眾多疾病的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起重要作用。以下對(duì)CARMA蛋白家族各成員與相關(guān)疾病的關(guān)系做綜述。

1 CARMA蛋白家族的結(jié)構(gòu)與功能

含半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域的膜相關(guān)鳥(niǎo)苷酸激酶蛋白（CARMA）， 屬于膜相關(guān)鳥(niǎo)苷酸激酶（MAGUK）家族成員。MAGUK激酶蛋白家族是一類在特定的細(xì)胞膜區(qū)域起組裝多分子蛋白復(fù)合物作用的支架蛋白， 這類蛋白分子在信號(hào)級(jí)聯(lián)傳導(dǎo)中起重要作用。CARMA蛋白家族有三個(gè)成員， 分別是CARMA1、CARMA2和CARMA3， 其結(jié)構(gòu)具有高度同源性及保守性。CARMA多肽鏈的氨基末端包含一個(gè)半胱氨酸蛋白酶募集結(jié)構(gòu)域（CARD）和一個(gè)卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域（CC）。而CARMA羧基末端則包含一個(gè)MAGUK區(qū)域， 該區(qū)域又包含了一個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域， 一個(gè)SH3結(jié)構(gòu)域， 以及一個(gè)GUK結(jié)構(gòu)域。此外， 在CC區(qū)域和MAGUK區(qū)域中間還存在連接區(qū)[1]。CARMA蛋白家族廣泛分布于各種組織及細(xì)胞。CARMA1主要表達(dá)在淋巴組織， 包括脾、胸腺以及外周血液；而CARMA2主要表達(dá)于皮膚以及黏膜， 其中皮膚比其他組織器官的水平高5倍；CARMA3廣泛表達(dá)分布心、腎、肝等多種器官組織中[2]。

近年來(lái)許多研究發(fā)現(xiàn)， CARMA蛋白家族的生物學(xué)功能的發(fā)揮主要依賴于激轉(zhuǎn)錄因子NF-κB家族。CARMA蛋白家族最初被確定為BCL10相關(guān)蛋白， 其三個(gè)成員都能通過(guò)一個(gè)親同種抗原的相應(yīng)的CARD區(qū)域與BCL10聯(lián)合來(lái)共同誘導(dǎo)激活NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性。CARMA蛋白通過(guò)CARD區(qū)域與下游的兩個(gè)信號(hào)分子BCL10、MALT1結(jié)合成CARMA- BCL10-MALT1復(fù)合體后募集下游的IKK復(fù)合體并激活NF-κB[1]。

2 CARMA1與疾病的關(guān)系

許多研究發(fā)現(xiàn)， CARMA1通過(guò)NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)參與多種淋巴瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。相關(guān)學(xué)者通過(guò)比較原發(fā)性胃B淋巴細(xì)胞瘤、胃粘膜相關(guān)淋巴組織淋巴瘤以及慢性胃炎等患者胃組織中的CARMA1表達(dá)水平， 發(fā)現(xiàn)原發(fā)性胃B細(xì)胞淋巴瘤中CARMA1表達(dá)顯著增高， 推測(cè)CARMA1的過(guò)表達(dá)可能與原發(fā)性胃B細(xì)胞淋巴瘤的進(jìn)展相關(guān)。也有研究發(fā)現(xiàn)， 原發(fā)性中樞系統(tǒng)淋巴瘤中包含頻繁的CARMA1基因突變， 提示致瘤性突變的CARMA1可能導(dǎo)致NF-κB持續(xù)活化而參與中樞系統(tǒng)淋巴瘤的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)， CARMA1獲得性功能突變多集中在CARD區(qū)域與CC區(qū)域之間的一個(gè)區(qū)域， 稱之為L(zhǎng)ATCH區(qū)域， 該區(qū)域與CARD區(qū)域相互作用， 促進(jìn)CARMA1的自身抑制。而該區(qū)域或CARD區(qū)域的突變可破壞這種自身抑制作用， 促進(jìn)與BCL10的結(jié)合及誘導(dǎo)BCL10的泛素化進(jìn)而促進(jìn)NF-κB依賴的淋巴瘤的發(fā)生[3]。

CARMA1對(duì)NF-κB激活的作用除了與淋巴瘤的發(fā)生有關(guān)外， 也和其他免疫相關(guān)疾病有關(guān)。Medoff等[4]通過(guò)構(gòu)建CARMA1基因缺陷小鼠動(dòng)物模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)， CARMA1缺失后小鼠不發(fā)生支氣管哮喘， 無(wú)氣道增高反應(yīng)和嗜酸性細(xì)胞無(wú)明顯增多， T細(xì)胞在氣道和肺里聚集和激活明顯減少， 并且細(xì)胞因子白介素（IL）-4、IL-5、IL-13以及免疫球蛋白E（IgE）的水平降低。說(shuō)明CARMA1通過(guò)促進(jìn)T細(xì)胞中NF-κB的激活而在支氣管哮喘氣道變性應(yīng)炎癥的發(fā)生中起重要作用。也有研究指出， 即使在已有慢性哮喘患者中， 通過(guò)降低CARMA1的水平或者活性可能起治療哮喘作用。也有研究發(fā)現(xiàn)， CARMA1與關(guān)節(jié)炎有關(guān)。應(yīng)用CARMA1 SiRNA療膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎的小鼠可減輕其炎癥， CARMA1 SiRNA可阻止CARMA1/BCL10的組裝以及隨后的NF-κB的激活， 使促炎因子IL-1β、IL-6及IL-17減低， 血清抗-CII抗體及Th17細(xì)胞也減少。說(shuō)明CARMA1可通過(guò)組裝CARMA1/BCL10復(fù)合體以及增加Th17細(xì)胞的反應(yīng)參與膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)的發(fā)病機(jī)制[5]。

3 CARMA2與疾病的關(guān)系

CARMA2主要在皮膚和黏膜中表達(dá)。目前關(guān)于CARMA2與疾病的關(guān)系多集中在皮膚病， 其中研究最多的是CARMA2與銀屑病的關(guān)系。運(yùn)用基因捕獲和DNA測(cè)序的方法從銀屑病患者中分離出CARMA2的突變體。與野生型CARMA2相比， 突變的CARMA2可導(dǎo)致NF-κB激活增加， 并上調(diào)角質(zhì)細(xì)胞中的一群銀屑病相關(guān)基因。突變的CARMA2還可通過(guò)激活NF-κB及招募炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)而增加炎癥反應(yīng)。說(shuō)明CARMA2可參與皮膚炎癥過(guò)程， CARMA2突變參與銀屑病的發(fā)病機(jī)制[6]。也有研究發(fā)現(xiàn)， 常染色體顯性遺傳的毛發(fā)紅糠疹與家族性銀屑病存在等位基因， 其發(fā)病機(jī)制也與CARMA2突變有關(guān)[2]。Qin等[7]通過(guò)分析漢族人群中CARMA2突變體的情況， 發(fā)現(xiàn)CARMA2突變與漢族人的銀屑病相關(guān)， 提示突變的CARMA2可能在膿皰性銀屑病的發(fā)病中起重要作用。

4 CARMA3與疾病的關(guān)系

CARMA3主要參與G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）及生長(zhǎng)因子受體（EGFR）誘導(dǎo)的NF-κB激活過(guò)程。而CARMA3參與的GPCP或EGFR誘導(dǎo)的NF-κB異常活化可引起各種腫瘤、炎癥以及動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展。

CARMA3參與腫瘤的增殖、生存、浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為。Li等[8]發(fā)現(xiàn)， CARMA3在非小細(xì)胞肺癌樣本中表達(dá)明顯升高并與腫瘤的TNM分期、患者生存率有關(guān)， 敲除CARMA3可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖與浸潤(rùn)， 并且使細(xì)胞周期停滯。Miao等[9]也證實(shí)， 在結(jié)腸癌中CARMA3存在過(guò)度表達(dá)， 并且可通過(guò)NF-κB介導(dǎo)細(xì)胞周期蛋白D1上調(diào)， 從而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程， 加速癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。在乳腺癌、膀胱癌以及胰腺癌中， 同樣存在CARMA3過(guò)度表達(dá)以及CARMA3通過(guò)NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、浸潤(rùn)而抑制其凋亡的情況。CARMA3也在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中過(guò)度表達(dá)， 并與腫瘤分級(jí)相關(guān)， 且通過(guò)基質(zhì)金屬肽酶9（MMP9）參與調(diào)節(jié)腫瘤的浸潤(rùn)[10]。CARMA3與胃癌也有關(guān)。Crone等[11]研究發(fā)現(xiàn)， 在胃癌中microRNA-146a可通過(guò)作用于CARMA3而抑制GPCR誘導(dǎo)的NF-κB活化， 從而減少促腫瘤細(xì)胞因子及生長(zhǎng)因子的分泌。

在炎癥方面， 應(yīng)用溶血磷脂酸（LPA）刺激誘導(dǎo)NF-κB激活可促進(jìn)氣道上皮細(xì)胞（AECs）分泌胸腺基質(zhì)淋巴生成素（TSLP）和趨化因子CCL20而發(fā)生氣道變應(yīng)性炎癥， 而抑制CARMA3的活性后可減少LPA誘導(dǎo)的NF-κB激活以及TSLP和CCL20的產(chǎn)生， 說(shuō)明CARMA3介導(dǎo)NF-κB的激活參與氣道炎癥的發(fā)生[12]。研究發(fā)現(xiàn)， 減少正常人AECs中CARMA3的水平可減少過(guò)敏原誘導(dǎo)的促哮喘介質(zhì)產(chǎn)生， 而在氣道過(guò)敏性氣道炎癥的小鼠模型中， CARMA3缺陷的AECs分泌促炎細(xì)胞因子減少， 而肺中的樹(shù)突狀細(xì)胞也出現(xiàn)成熟受損而導(dǎo)致抗原提呈障礙， 說(shuō)明CARMA3參與調(diào)節(jié)氣道炎癥， 并且在固有免疫和適應(yīng)性免疫之間充當(dāng)重要信號(hào)連接分子[13]。另外， 相關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)血小板活化因子誘導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞炎癥也涉及CARMA3-BCL10-MALT1的相互作用。

CARMA3-BCL10-MALT1信號(hào)小體還參與調(diào)節(jié)凝血酶依賴的NF-κB激活及其單核細(xì)胞向內(nèi)皮細(xì)胞粘附， 這對(duì)凝血酶的促動(dòng)脈粥樣硬化效應(yīng)起重要作用[14]。McAllister-Lucas等[15]發(fā)現(xiàn)CARMA3-BCL10-MALT1依賴的NF-κB激活可調(diào)節(jié)血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的非免疫細(xì)胞的炎癥信號(hào)傳導(dǎo)， 并在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中證明CBM依賴的信號(hào)傳遞可促進(jìn)血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的血管炎癥及動(dòng)脈粥樣硬化形成。

5 小結(jié)

CARMA蛋白家族分布涉及的組織廣泛， 并主要通過(guò)組合CARMA-BCL10-MALT1復(fù)合體參與激活NF-κB而發(fā)揮其生物學(xué)功能， 廣泛參與各種疾?。ㄈ缒[瘤、炎癥、免疫性疾病等）的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。雖然目前研究已發(fā)現(xiàn)CARMA蛋白家族各成員通過(guò)激活NF-κB參與人類多種疾病， 但其中許多對(duì)疾病關(guān)系的研究?jī)H局限于動(dòng)物模型， 而對(duì)CARMA蛋白家族與人類疾病的具體作用機(jī)制也有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] Blonska M， Lin X. NF-kappaB signaling pathways regulated by CARMA family of scaffold proteins. Cell Res， 2011， 21（1）：55-70.

[2] Fuchs-Telem D， Sarig O， van Steensel MA， et al. Familial pityriasis rubra pilaris is caused by mutations in CARD14. Am J Hum Genet， 2012， 91（1）：163-170.

[3] Chan W， Schaffer TB， Pomerantz JL. A quantitative signaling screen identifies CARD11 mutations in the CARD and LATCH domains that induce Bcl10 ubiquitination and human lymphoma cell survival. Mol Cell Biol， 2012， 33（2）：429-443.

[4] Medoff BD， Seed B， Jackobek R， et al. CARMA1 is critical for the development of allergic airway inflammation in a murine model of asthma. J Immunol， 2006， 176（12）：7272-7277.

[5] Wang H， Zhao J， Zhang H， et al. CARD11 blockade suppresses murine collagen-induced arthritis via inhibiting CARD11/Bcl10 assembly and T helper type 17 response. Clin Exp Immunol， 2014， 176（2）：238-245.

[6] Jordan CT， Cao L， Roberson ED， et al. Rare and common variants in CARD14， encoding an epidermal regulator of NF-kappaB， in Psoriasis. Am J Hum Genet， 2012， 90（5）：796-808.

[7] Qin P， Zhang Q， Chen M， et al. Variant analysis of CARD14 in a Chinese Han population with psoriasis vulgaris and generalized pustular psoriasis. J Invest Dermatol， 2014， 134（12）：2994-2996.

[8] Li Z， Qu L， Dong Q， et al. Overexpression of CARMA3 in non-small-cell lung cancer is linked for tumor progression. PLoS One， 2012， 7（5）：e36903.

[9] Miao Z， Zhao T， Wang Z， et al. CARMA3 is overexpressed in colon cancer and regulates NF-κB activity and cyclin D1 expression. Biochem Biophys Res Commun， 2012， 425（4）：781-787.

[10] Feng X， Miao G， Han Y， et al. CARMA3 is overexpressed in human glioma and promotes cell invasion through MMP9 regulation in A172 cell line. Tumour Biol， 2014， 35（1）：149-154.

[11] Crone SG， Jacobsen A， Federspiel B， et al. microRNA-146a inhibits G protein-coupled receptor-mediated activation of NF-κB by targeting CARD10 and COPS8 in gastric cancer. Mol Cancer， 2012， 11（7）：1-14.

[12] Medoff BD， Landry AL， Wittbold KA， et al. CARMA3 mediates lysophosphatidic acid-stimulated cytokine secretion by bronchial epithelial cells. Am J Respir Cell Mol Biol， 2009， 40（3）：286-294.

[13] Causton B， Ramadas RA， Cho JL， et al. CARMA3 is critical for the initiation of allergic airway inflammation. J Immunol， 2015， 195（2）： 683-694.

[14] Delekta PC， Apel IJ， Gu S， et al. Thrombin-dependent NF-κB activation and monocyte/endothelial adhesion are mediated by the CARMA3-Bcl10-MALT1 signalosome. J Biol Chem， 2010， 285（53）： 41432-41442.

[15] McAllister-Lucas LM， Jin X， Gu SF， et al. The CARMA3-Bcl10-MALT1 signalosome promotes angiotensin Ⅱ-dependent vascular inflammation and atherogenesis. J Biol Chem， 2010， 285（34）： 25880-25884.

[收稿日期：2015-08-07]