信號蛋白14-3-3生物學(xué)功能及其參與炎癥反應(yīng)的機(jī)制研究進(jìn)展

龔勛，徐勝前，吳穎，麻璨琛，劉文，齊姍，徐建華

(安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，合肥230022)

信號蛋白14-3-3生物學(xué)功能及其參與炎癥反應(yīng)的機(jī)制研究進(jìn)展

龔勛，徐勝前，吳穎，麻璨琛，劉文，齊姍，徐建華

(安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，合肥230022)

14-3-3蛋白是一個在真核生物中廣泛表達(dá)且高度保守的酸性可溶性二聚體蛋白，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分裂、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等重要細(xì)胞生命活動。近年研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3蛋白與炎癥反應(yīng)有著密切關(guān)系，可通過凋亡信號調(diào)節(jié)酶1(ASK-1)、蛋白激酶C(PKC)、有絲分裂原蛋白激酶(MAPK)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、TNF-α等通路參與炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展。

14-3-3蛋白；炎癥反應(yīng)；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；炎性關(guān)節(jié)病

14-3-3蛋白是一個在真核生物中廣泛表達(dá)且高度保守的酸性可溶性二聚體蛋白，最早于1967年由Moore等在牛腦組織中分離發(fā)現(xiàn)，根據(jù)其DEAE-纖維素層析的片段數(shù)目和在凝膠電泳中的遷移位置而命名。14-3-3蛋白的生物學(xué)功能廣泛，可參與細(xì)胞周期的調(diào)控、遷移、分化、凋亡等過程，并與多個系統(tǒng)如消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等疾病及腫瘤的發(fā)生有關(guān)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景和研究價值的信號蛋白。近年研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3蛋白與炎癥反應(yīng)有著密切關(guān)系，在14-3-3蛋白參與的環(huán)節(jié)被擾亂或打斷都有可能導(dǎo)致炎癥的發(fā)生。我們對近年來14-3-3蛋白參與炎癥反應(yīng)的機(jī)制進(jìn)行了綜述。

1 14-3-3蛋白的分子結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

1.1 14-3-3蛋白的分子結(jié)構(gòu) 14-3-3蛋白又稱為酪氨酸3-加單氧酶/色氨酸5-加單氧酶激活蛋白，分子量25～30 kD，其蛋白家族至少包括48類153種異構(gòu)體[1]。目前已發(fā)現(xiàn)哺乳動物中14-3-3蛋白有7種不同基因編碼的高度保守亞型，按照其在高效液相層析(HPLC)反相洗脫液中的順序，可分為β、ε、γ、η、ζ、σ及θ亞型[2]。亞細(xì)胞定位顯示其是一種典型的細(xì)胞質(zhì)蛋白，哺乳動物中幾乎所有的14-3-3蛋白亞型都有極其相似的3級結(jié)構(gòu)，即螺旋-環(huán)-螺旋[3]，每個14-3-3蛋白單體包括9個反向平行的α-螺旋，兩個單體構(gòu)成U形結(jié)構(gòu)，U形結(jié)構(gòu)表面是一個高度保守的兩性分子溝，其既是14-3-3蛋白與配體結(jié)合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，同時也調(diào)節(jié)著14-3-3蛋白與配體中的磷酰氨基酸相互作用[4]。分子溝是一個具有N-末端和C-末端結(jié)構(gòu)的兩性分子，其是14-3-3蛋白功能體現(xiàn)的核心結(jié)構(gòu)，不同的N-末端直接影響14-3-3蛋白與不同的膜結(jié)合，C-末端直接參與蛋白質(zhì)間的相互作用[5]。

1.2 14-3-3蛋白的生物學(xué)功能 14-3-3蛋白作用的發(fā)揮是通過與其他蛋白的結(jié)合，并參與蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用實(shí)現(xiàn)的。目前發(fā)現(xiàn)，有200多種蛋白可與14-3-3蛋白結(jié)合，參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分裂、環(huán)境應(yīng)答、蛋白跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等領(lǐng)域?qū)λ屑?xì)胞重要生理過程的調(diào)節(jié)[6]。14-3-3蛋白控制靶蛋白的亞細(xì)胞定位，直接參與調(diào)節(jié)蛋白激酶和蛋白磷酸化，調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性，達(dá)到控制細(xì)胞周期的目的。14-3-3蛋白可調(diào)控細(xì)胞凋亡通路上死亡信號的傳導(dǎo)，直接干預(yù)哺乳動物凋亡通路中心線粒體核前凋亡蛋白發(fā)揮抗凋亡活性；可與凋亡信號調(diào)節(jié)酶1(ASK-1)結(jié)合，在細(xì)胞受到凋亡信號TNF-α刺激時使ASK-1脫磷酸化，ASK-1作用蛋白(AIP-1)競爭性結(jié)合14-3-3蛋白，進(jìn)而促進(jìn)ASK-1與14-3-3蛋白解離導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，抑制ASK1促凋亡活性[7]；可通過調(diào)控靶細(xì)胞的亞細(xì)胞定位，達(dá)到改變結(jié)合分子核定位的目的；轉(zhuǎn)染14-3-3β及σ在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，擾亂CDC25B的細(xì)胞核定位[8]。在刺激蛋白質(zhì)之間相互作用方面，14-3-3蛋白可作為接頭蛋白起到直接作用，可與Bad以磷酸絲氨酸依賴性的方式起作用，抑制Bad促細(xì)胞凋亡，而14-3-3蛋白與Bax又以不依賴磷酸化的方式起作用，抑制Bax促細(xì)胞凋亡的活性[9]。目前研究認(rèn)為，14-3-3蛋白是與絲氨酸/蘇氨酸直接結(jié)合的第一信號分子，可通過調(diào)控整合素的活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞信號的遷移和轉(zhuǎn)導(dǎo)，使14-3-3蛋白靶分子絲氨酸磷酸化或許可阻斷14-3-3蛋白與B1整合素的相互作用，從而促進(jìn)細(xì)胞信號的遷移和轉(zhuǎn)導(dǎo)[1]。

2 14-3-3蛋白參與炎癥反應(yīng)的機(jī)制

1.1 14-3-3蛋白與ASK-1 ASK-1屬于MAPKKK(Raf蛋白)家族，能啟動多種生物學(xué)過程，包括不同種類細(xì)胞的炎癥、分化、生存及凋亡。ASK-1是細(xì)胞生命活動的重要調(diào)節(jié)分子，參與細(xì)胞的凋亡、存活及分化。ASK-1結(jié)構(gòu)上包括C-末端催化域和N-末端的調(diào)節(jié)域兩個功能域。ASK-1C末端催化域內(nèi)存在一個潛在的14-3-3蛋白結(jié)合模序，14-3-3蛋白可拮抗ASK-1的促凋亡活性。當(dāng)細(xì)胞受凋亡信號刺激時可使ASK-1脫磷酸，AIP-1可與之競爭性結(jié)合，從而促進(jìn)14-3-3蛋白與ASK-1解離引起細(xì)胞凋亡。在ASK-1C末端的催化域內(nèi)，存在一個潛在的14-3-3蛋白結(jié)合序模RSIS967LP，當(dāng)細(xì)胞受TNF-α等凋亡信號刺激時，ASK-1脫磷酸化，AIP-1競爭性與之結(jié)合[10]。研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3蛋白可通過結(jié)合并募集ASK-1核周的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)區(qū)域，從而抑制ASK-1的促凋亡活性，在氧化應(yīng)激條件下岡田酸敏感性磷酸酶可被H2O2特異性激活，催化ASK-1的Ser-967去磷酸化后，與14-3-3蛋白分離，從而激活下游的JNK/P38通路促使凋亡。而當(dāng)P38信號通路顯著減弱時，細(xì)胞中炎癥因子TNF-α、IL-6及IL-1β明顯減低。研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3η可參與IL-1、IL-6的合成及轉(zhuǎn)錄，與早期類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)患者的炎癥指標(biāo)類風(fēng)濕因子(RF)、抗環(huán)瓜氨酸抗體(ACPAs)存有顯著相關(guān)性，且參與了關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞[11]，推測14-3-3η蛋白可與炎癥因子CRP、RF、抗ACPA抗體一起作為RA的診斷、影像學(xué)表現(xiàn)及預(yù)測疾病進(jìn)展方面的補(bǔ)充。因此，14-3-3蛋白可能通過調(diào)控ASK-1，參與炎癥反應(yīng)過程[12]。

2.1 14-3-3蛋白與蛋白激酶C(PKC) PKC是細(xì)胞信號傳導(dǎo)的關(guān)鍵酶，14-3-3蛋白可與PKC結(jié)合參與調(diào)節(jié)炎癥因子的釋放。近年研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者分布在神經(jīng)細(xì)胞中的14-3-3ζ亞型可與PKC結(jié)合，調(diào)節(jié)PKC活性持久主動的增強(qiáng)，而存在于T細(xì)胞中的14-3-3γ亞型可調(diào)節(jié)PKC活性導(dǎo)致哮喘患者Th1/Th2失衡[13]。李德發(fā)等[14]研究發(fā)現(xiàn)，對哮喘患兒應(yīng)用抗14-3-3蛋白單克隆抗體治療后，Th1/Th2、14-3-3及炎癥因子IL-4、IL-5均出現(xiàn)不同程度的降低，Th1/Th2分泌失衡明顯緩解，提示14-3-3蛋白可能通過PKC途徑參與炎癥反應(yīng)。

2.2 14-3-3蛋白與有絲分裂原蛋白激酶(MAPK) 14-3-3蛋白還能與MAPK的N-末端調(diào)節(jié)域結(jié)合，保護(hù)MAPK激酶免受Caspase-3裂解，從而抑制凋亡[15]。何靜等[16]將小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)株BV-2用脂多糖(LPS)刺激其活化，結(jié)果顯示BV-2被激活后14-3-3蛋白表達(dá)呈下降趨勢，在LPS刺激2 h時BV-2被激活開始分泌IL-1，6 h時達(dá)IL-1分泌高峰，表明14-3-3蛋白參與了小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞免疫炎癥的發(fā)生，其原因可能是14-3-3蛋白參與了小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中NF-κB的活化，降低了MAPK的活化，從而抑制小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的激活，干預(yù)小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。Maksymowych等[11]研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3η蛋白在RA患者信號級聯(lián)反應(yīng)的活化、促炎因子的分泌中發(fā)揮一定作用，并進(jìn)而導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)損傷進(jìn)展，認(rèn)為14-3-3η通過選擇性作用于MAPK家族，進(jìn)而通過細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶和C-Jun激酶發(fā)揮致炎作用。

2.3 14-3-3蛋白與基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP) MMP是絲氨酸蛋白酶，在維持組織穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用。Maksmowych等[17]研究發(fā)現(xiàn)，早期RA患者血清中14-3-3η蛋白水平與MMP有顯著的相關(guān)性。Kilani等[18]研究發(fā)現(xiàn)，炎性關(guān)節(jié)病患者血清及關(guān)節(jié)滑液中14-3-3η、γ亞型顯著升高，且與MMP-1、MMP-3水平顯著相關(guān)，提示14-3-3蛋白可能參與了MMP導(dǎo)致炎性關(guān)節(jié)病的發(fā)病過程。MMP可以通過激活細(xì)胞間質(zhì)中的纖維蛋白分解酶原，參與局部組織的炎癥損傷、軟骨和軟組織成分的代償性病理增生。研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3η蛋白與RA患者腰椎及股骨區(qū)各部位的骨密度呈負(fù)相關(guān)，提示信號蛋白14-3-3η對MMP介導(dǎo)的慢性炎癥和骨代謝具有調(diào)節(jié)作用[19]。

2.4 14-3-3蛋白與Raf-1 14-3-3蛋白作為一個調(diào)節(jié)蛋白，可與Raf-1信號蛋白結(jié)合，在維持Raf-1的催化活性及靶蛋白信號輸入過程中發(fā)揮重要作用。在14-3-3蛋白作用下，Raf-1可在無活性形式和有活性形式間迅速轉(zhuǎn)變，與Raf-1的多個位點(diǎn)結(jié)合后，介導(dǎo)Raf-1與Ras形成炎癥復(fù)合物。當(dāng)14-3-3蛋白與Raf-1的磷酸化Ser-621結(jié)合時可以刺激其活性，而與Ser-259相互作用時可以抑制其活性，說明14-3-3蛋白在炎癥及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮重要作用，并且具有雙重調(diào)節(jié)作用[20]。

2.5 14-3-3蛋白與TNF-α 薛燕[21]研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)14-3-3蛋白后可促進(jìn)TNF-α信號通路中炎癥信號的傳導(dǎo)，并促進(jìn)TLR2介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的免疫應(yīng)答，表明14-3-3蛋白與TNF-α有密切的聯(lián)系。TNF-α刺激前可與14-3-3ε蛋白結(jié)合，經(jīng)TNF-α刺激后14-3-3ε蛋白表達(dá)變化明顯。左帥[22]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)TNF-α刺激后，炎癥相關(guān)蛋白與14-3-3ε相互作用時均有不同程度增強(qiáng)，其原因可能是14-3-3ε蛋白可與TNF-α信號通路上下游蛋白結(jié)合，使NF-κB活化，產(chǎn)生致炎因子。Marotta等[23]研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3η蛋白水平增高的RA患者與抗TNF-α抑制劑治療療效間存在負(fù)相關(guān)，推測可根據(jù)14-3-3η蛋白水平來制定RA患者使用抗TNF藥物的劑量和選擇最優(yōu)疾病管理策略。

綜上所述，14-3-3蛋白通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在免疫炎癥的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，深入認(rèn)識14-3-3蛋白及其亞型可能為炎癥性疾病發(fā)病機(jī)制、診斷、治療和預(yù)后提供新的思路和依據(jù)。尤其是14-3-3η蛋白在炎性關(guān)節(jié)病中的研究，可為該類疾病的治療提供新的治療靶點(diǎn)和策略。

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