腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子的研究進(jìn)展

金虹++李競++高凌

[摘要] 腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子（TRAF）是一類胞內(nèi)接頭蛋白，最先發(fā)現(xiàn)時它是作為TNF-R超家族的下游信號通路中的一員，后來發(fā)現(xiàn)TRAF是TNFR和TLR、NLR等家族的信號傳導(dǎo)通路中重要的信號傳導(dǎo)因子，調(diào)節(jié)MAPK等信號通路的激活，具有影響細(xì)胞的增殖、存活、凋亡、參與炎性反應(yīng)、免疫應(yīng)答等多種功能，是細(xì)胞內(nèi)重要的信號傳導(dǎo)蛋白。TRAF家族中每一個蛋白都有獨特的作用，研究發(fā)現(xiàn)TRAFs在正常及異常組織中的表達(dá)不同，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)TRAF在不同疾病的發(fā)生發(fā)展中起到不同的調(diào)控作用，目前對于它們之間的相互作用和聯(lián)系的研究越來越深入，為尋找治療TRAF參與疾病的方法提供新的理論基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子；凋亡；疾病

[中圖分類號] R730.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）04（b）-0039-04

[Abstract] Tumor necrosis factor receptor-associated factor （TRAF） proteins are cytoplasmic adapter proteins， which are originally identified as signaling adaptors that bind directly to the cytoplasmic regions of receptors of the TNF-R superfamily. TRAFs have emerged as the major signal transducers for the TNF receptor superfamily， the Toll-like receptor （TLR） superfamily and NOD-like receptor （NLR） superfamily， and have been demonstrated to mediate activation of mitogen-activated protein kinases （MAPK）. Also TRAFs are important cytoplasmic adapter proteins that have diverse and widespread physiological functions， including proliferation， cell survival， apoptosis， inflammation and immune system regulation. The members of TRAFs have different function， some studies have demonstrated that TRAFs express differently in normal and abnormal tissues， and it has different regulating function in the occurrence and development of different diseases. Nowadays， more and more researches on the interaction and association between them have provided a new theoretical basis for treating TRAF-related disease.

[Key words] Tumor necrosis factor receptor-associated factors； Apoptosis； Disease

腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子（TRAFs）存在于哺乳動物（TRAF1-TRAF6）、多細(xì)胞生物（例如果蠅、線蟲、網(wǎng)柄菌）中，哺乳動物中的TRAFs參與多種信號傳導(dǎo)通路，TRAF1、TRAF2的生化特性與TNFR2有關(guān)，TRAF3是可以與CD40、LMP-1結(jié)合的獨立胞質(zhì)因子，TRAF4參與多種轉(zhuǎn)移性腫瘤的發(fā)病，而TRAF5可以與CD40和LTβR結(jié)合，TRAF6不參與TNF的下游信號通路等，TRAFs作為結(jié)合蛋白，能與不同的細(xì)胞表面受體結(jié)合，在細(xì)胞生長與凋亡中占有重要作用。

1 TRAF家族分子的結(jié)構(gòu)與功能

TRAFs蛋白有7種，它們之間的區(qū)別主要在于C端TRAF同源結(jié)構(gòu)域，由TRAF-C和TRAF-N兩部分組成，TRAF C端結(jié)構(gòu)域在蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的反應(yīng)中扮演重要的角色，包括形成TRAFs之間反應(yīng)復(fù)合物等過程[1]。TRAF分子之間除了TRAF1外都含有1個環(huán)指結(jié)構(gòu)和5～7個鋅指結(jié)構(gòu)域，環(huán)指結(jié)構(gòu)與下游信號傳導(dǎo)通路和NF-κB的激活相關(guān)，這種環(huán)指結(jié)構(gòu)與E3泛素連接酶中的結(jié)構(gòu)域相似，組成泛素連接酶催化域的核心區(qū)域，鋅指結(jié)構(gòu)域主要介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互結(jié)合，參與JNK和NF-κB的激活[2]。TRAFs激活JNK、NF-κB等通路的方式各不相同，TRAFs之間形成的不同復(fù)合物對JNK、NF-κB等通路會起到激活或者抑制的不同效果，例如TRAF2直接與TNF2及TRADD結(jié)合，激活JNK、NF-κB，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[3]，但TRAF2與TRAF6的聚合體與TEF1結(jié)合時，會減少IκB衰減，從而抑制NF-κB通路，抑制細(xì)胞凋亡[4]等，所以TRAFs在不同疾病的發(fā)生與發(fā)展過程中的不同聚合形式可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。

TRAFs的結(jié)構(gòu)與功能被廣泛研究，但卻很少有研究證實TRAFs在機體存在的部位，TRAF1在脾、肺、卵巢中表達(dá)較高，TRAF4除了在多種腫瘤組織中高表達(dá)，在正常成人海馬體和嗅球中也有表達(dá)[5]，TRAF5在脾、肺、胸腺等組織中高表達(dá)[6]，TRAF2、TRAF3、TRAF6沒有組織特異性，全身多處組織中均可檢測到[7]，但是TRAF2表達(dá)最高的部位是脾臟，在心臟、肺等表達(dá)較少[8]。TRAFs的不同分布決定了它在機體疾病發(fā)生中的作用。

2 TRAFs與細(xì)胞生存和凋亡

TNFR超家族在結(jié)構(gòu)上可分為兩類：一類受體是含有細(xì)胞內(nèi)的死亡結(jié)構(gòu)域，另一類是含有細(xì)胞內(nèi)的TRAF相互結(jié)合基序（TIMs）[9]，TRAF2、TRAF3和TRAF5有部分相重疊的基序，所以它們在功能上有相互重疊的地方，而TRAF6的基序與其他受體不相同[10]。因為TRAFs蛋白沒有激酶活性，必須與其他的配體蛋白結(jié)合形成復(fù)合物，才能激活下游信號通路[9]。

一般的凋亡途徑的激活是依賴死亡結(jié)構(gòu)域等配體的存在，例如TNFR1與TRADD和Fas結(jié)合，募集FADD/MORT-1，而TRADD和FADD會直接或者間接與TRAF蛋白結(jié)合，最終引起Caspase蛋白家族活化和細(xì)胞凋亡[9]。但是，當(dāng)沒有死亡結(jié)構(gòu)域時，TRAF可直接與TIMs結(jié)合，也可間接地與其他TRAFs或結(jié)合蛋白結(jié)合，當(dāng)TRAF復(fù)合物與TNFR結(jié)合后，可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)，激活NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs），包括ERK、p38、JNK，不同的細(xì)胞及細(xì)胞環(huán)境，信號通路的傳導(dǎo)可調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞功能[10-11]。TNFR相關(guān)受體募集FADD功能性蛋白，會誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，但是這種結(jié)合蛋白的顯性負(fù)缺失突變體會阻止凋亡反應(yīng)，且并不影響JNK和NF-κB的激活[12]。與此不同的是，TRAF2可促進(jìn)腫瘤壞死因子α（TNF-α）誘導(dǎo)的JNK、NF-κB的激活，但其顯性負(fù)突變體抑制這兩個通路的激活并且促進(jìn)細(xì)胞凋亡的進(jìn)程[13]。

CD30和CD40雖然在其胞質(zhì)尾并沒有發(fā)現(xiàn)死亡結(jié)構(gòu)域，但是在一些特定的情況下，可通過直接募集TRAF蛋白而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[14]，CD30誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡依賴于CD30羧基端上的TRAF結(jié)合域，這種細(xì)胞凋亡是否是TRAF結(jié)合和募集了含有死亡結(jié)構(gòu)域的蛋白，并與CD30形成復(fù)合物導(dǎo)致的，尚無研究證實。研究發(fā)現(xiàn)CD40或其配體CD40L的靶向斷裂的小鼠會出現(xiàn)細(xì)胞和體液免疫的缺陷，例如出現(xiàn)免疫球蛋白種屬轉(zhuǎn)換，生發(fā)中心形成，細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)[15]。CD40不僅可以與TRAF2、TRAF3、TRAF5、TRAF6結(jié)合，也可以與Jak3結(jié)合激活STAT，有趣的是，TRAF6與Jak3在結(jié)合位點上有重疊部分，而其他TRAF分子的結(jié)合位點都是不同的[7]。4-1BB和Ox40都是TRAF關(guān)聯(lián)的TNFR相關(guān)蛋白，被認(rèn)為有觸發(fā)細(xì)胞生存和增殖的功能，并且上調(diào)NF-κB和AP-1調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)，或許在某種特定情況下，可介導(dǎo)細(xì)胞凋亡[16]。

在TRAF家族中，不同蛋白有著自己獨特的作用，例如TRAF2、TRAF5可以激活NF-κB和AP-1，但TRAF3在激活這些轉(zhuǎn)錄因子時起著相反的作用[17]。也許在受體募集TRAF時，TRAF蛋白的表達(dá)增加或者TRAF不同程度的損耗可能會形成不同的多蛋白體，從而調(diào)節(jié)不同的下游信號分子，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)胞凋亡或者細(xì)胞生存[18]。

總之，TRAF家族成員是多功能的結(jié)合蛋白，其功能涉及了細(xì)胞生存的多種信號通路。TRAFs也可以介導(dǎo)其他信號通路，直接導(dǎo)致細(xì)胞生長增殖。TARF2、TRAF5、TRAF6通過誘導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)而促進(jìn)細(xì)胞的生長與增殖，但當(dāng)這些分子表達(dá)過量時，TNFR激活應(yīng)激反應(yīng)，所以在TRAF分子誘導(dǎo)細(xì)胞生長與增殖過程中，可能存在一個節(jié)點，節(jié)點的左右分別是細(xì)胞凋亡和應(yīng)激反應(yīng)[18]。

3 TRAFs與免疫應(yīng)答

隨著對TRAFs的研究越來越多，發(fā)現(xiàn)TRAF不僅僅只與TNFR結(jié)合，與其他受體家族也有一定聯(lián)系，例如固有免疫受體、獲得性免疫受體、細(xì)胞因子受體、C型凝集原受體等[19]。與TRAFs相關(guān)的固有免疫系統(tǒng)的模式識別受體（pattern recognition receptors，PPR）大致分為三種：募集MyD88或TRIF的Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）、募集RIP2的NOD樣受體（NOD-like receptors，NLR）、募集MAVS的RIG-I類受體（RIG-I-like receptors）[20]，而這類TRAF依賴型信號通路會激活MAPKs、NF-κBs，或者干擾素調(diào)節(jié)因子（interferon-regulatory factors，IRF），不管是否形成復(fù)合物，TRAF都可以參與調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞功能，包括細(xì)胞的生存、增殖、分化、細(xì)胞因子的產(chǎn)生和自噬[10]。

TLR家族是PRRs中研究最多的，TLR信號通路產(chǎn)生炎性因子[TNF-α、白細(xì)胞介素（IL）-1、IL-6、IL-12等]、Ⅰ型干擾素（IFN-α、IFN-β）、趨化因子、抗菌酶和其他的炎性介質(zhì)。這些因子會在機體發(fā)生急性炎性反應(yīng)時發(fā)揮吞噬作用和自噬等，這是面對外源性病原體侵襲時固有免疫的第一道防線[21]。TRAF6主要調(diào)控MyD88依賴和TRIF依賴的NF-κB和AP-1的激活，TRAF6通過參與形成TAK1信號復(fù)合物（TRAF6-TAB2/3-TAB1-TAK1）激活A(yù)P-1，通過與NEMO結(jié)合激活復(fù)合體中的IKKα/β，進(jìn)而激活MyD88依賴型NF-κB通路[22]，而在CD40信號通路中，TRAF3可抑制MyD88和TRIF募集的TAK1復(fù)合物的釋放。TRAF6只和一種TNFR結(jié)合-CD40，結(jié)合位點和TRAF2、TRAF3、TRAF5不同[7]，IL-1R結(jié)合配體后觸發(fā)的信號通路與TRAF誘導(dǎo)的信號傳導(dǎo)，可通過TRAF6相互聯(lián)系[23]。

NOD樣受體是胞漿型PRRs中的一個重要家庭成員，在功能上與TLRs相似。NLRs的效應(yīng)器功能主要是分泌炎性因子、趨化因子、抗菌肽和Ⅰ型干擾素，ROS的產(chǎn)生，自噬，抗原加工，抗原遞呈細(xì)胞（antigen presenting cell，APC）上MCHⅡ的表達(dá)，這些功能可使固有免疫系統(tǒng)清除病原體，非特異性免疫控制感染[24]。

NOD1、NOD2可以誘導(dǎo)TRAF2、TRAF5、TRAF6參與激活NF-κB、MAPK[25]，激活的RIP2誘導(dǎo)信號通路復(fù)合物的形成，包括TRAF2、 TRAF5、TRAF6、TRAF4、CARD9、cIAP1/2和Ubc13/Uev1A，在這個復(fù)合物中，cIAP1/2協(xié)同Ubc13/Uev1A催化RIP2的K64聚泛素化，進(jìn)而募集TAB2/3-TAB1-TAK1和復(fù)合物NEMO-IKKα/β，促進(jìn)NF-κB激活[25]。有研究證明TRAF2和TRAF5在NOD誘導(dǎo)的NF-κB通路中起重要作用，同時在NOD信號通路中，TRAF6、CARD9、ITCH對于激活p38和JNK同樣重要，然而，其中的機制是未知的[26]。

4 TRAFs與疾病

TARFs作為胞內(nèi)結(jié)合蛋白，在細(xì)胞增殖、生長、凋亡、炎性反應(yīng)和免疫反應(yīng)中都有一定的影響，目前對于它們之間的相互作用和聯(lián)系的研究越來越深入，TRAFs在正常及異常組織中的不同表達(dá)說明了它們在生理和病理過程中有重要的作用。

許多代謝類疾病都有TRAFs的參加，Missiou等[27]研究發(fā)現(xiàn)TRAF5敲除的小鼠經(jīng)過高脂喂養(yǎng)后出現(xiàn)動脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度低于未敲除的小鼠，急性冠脈綜合征患者血液中單核細(xì)胞TRAF5 mRNA表達(dá)明顯降低，進(jìn)一步證明了TRAF5是動脈粥樣硬化的保護因子；在動脈粥樣硬化患者主動脈不穩(wěn)定斑塊中內(nèi)皮細(xì)胞和泡沫細(xì)胞中，TRAF4表達(dá)明顯增加；而在動物模型中，也證實了動脈粥樣硬化和TRAF6有關(guān)[28]；Chen等[29]證實了肥胖小鼠模型中，肝臟的TRAF2會誘導(dǎo)細(xì)胞自發(fā)的通過增加胰高血糖素敏感性、增加cAMP水平來促進(jìn)肝糖原合成。

在部分免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展過程中也可以檢測到TRAFs，有研究證實TRAF5的上游基因與風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）有關(guān)，并且TRAF5參與了急性前葡萄膜炎的疾病發(fā)展[30]，同時在系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者的外周血單核細(xì)胞中TRAF2的表達(dá)減少。

眾所周知，TNF在許多疾病進(jìn)展中有很重要的作用，并且針對TNF治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病等疾病的相關(guān)臨床藥物也已成功研制出來。作為TNFR超家族下游重要的結(jié)合蛋白，TRAFs近年來得到了越來越多的關(guān)注，它與各種疾病的相關(guān)性也越來越清楚，是否可以研究出促使TRAFs間各個成員上調(diào)或下調(diào)的方法，以此達(dá)到緩解乃至治療疾病的作用，有一定的研究前景。

5 小結(jié)

總而言之，TRAFs參與調(diào)控細(xì)胞生長與凋亡、炎性反應(yīng)和免疫應(yīng)答，是一類多功能的胞內(nèi)結(jié)合蛋白，可與介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)受體結(jié)合引發(fā)凋亡反應(yīng)，例如TRADD、RIP等，也可以與觸發(fā)細(xì)胞增殖的胞內(nèi)蛋白結(jié)合促進(jìn)細(xì)胞增殖，同時，也可與TLR、NLR等結(jié)合后激活免疫應(yīng)答。繼續(xù)研究不同TRAF分子的功能與結(jié)構(gòu)特點、結(jié)合的受體類型和激活的下游分子，可以更好地了解TRAFs在不同通路中起到的作用，與臨床相結(jié)合，尋找治療TRAF介導(dǎo)的疾病的更好方案。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Hsu H，Xiong J，Goeddel DV. The TNF receptor 1-associated protein TRADD signals cell death and NF-kappa B activation [J]. Cell，1995，81（4）：495-504.

[2] Mackay JP，Crossley M. Zinc fingers are sticking together [J]. Trends Biochem Sci，1998，23（1）：1-4.

[3] Monica R，Kocer SS，Nazarova J，et al. VP4 differentially regulates TRAF2 signaling，disengaging JNK activation while directing NF-kappa B to effect rotavirus-specific cellular responses [J]. J Biol Chem，2001，276（23）：89-96.

[4] Zapata JM，Pawlowski K，Haas E，et al. A diverse family of proteins containing tumor necrosis factor receptor-associated factor domains [J]. J Biol Chem，2001，276（26）：42-52.

[5] Krajewska M，Krajewski S，Zapata JM，et al. TRAF-4 expression in epithelial progenitor cells. Analysis in normal adult，fetal，and tumor tissues [J]. Am J Pathol，1998，152（6）：49-61.

[6] Rothe M，Wong SC，Henzel WJ，et al. A novel family of putative signal transducers associated with the cytoplasmic domain of the 75 kDa tumor necrosis factor receptor [J]. Cell，1994，78（4）：81-92.

[7] Ishida T，Mizushima S，Azuma S，et al. Identification of TRAF6， a novel tumor necrosis factor receptor-associated factor protein that mediates signaling from an amino-terminal domain of the CD40 cytoplasmic region [J]. J Biol Chem，1996，271（46）：5-8.

[8] Brink R，Lodish HF. Tumor necrosis factor receptor（TNFR）-associated factor 2A（TRAF2A），a TRAF2 splice variant with an extended RING finger domain that inhibits TNFR2-mediated NF-kappaB activation [J]. J Biol Chem，1998，273（7）：29-34.

[9] Muppidi JR，Tschopp J，Siegel RM. Life and death decisions：secondary complexes and lipid rafts in TNF receptor family signal transduction [J]. Immunity，2004，21（4）：1-5.

[10] Ha H，Han D，Choi Y. TRAF-mediated TNFR-family signaling [J]. Curr Protoc Immunol，2009，Chapter 11：Unit11 9D.

[11] Cabal-Hierro L，Lazo PS. Signal transduction by tumor necrosis factor receptors [J]. Cell Signal，2012，24（6）：297-305.

[12] Hsu H，Shu HB，Pan MG，et al. TRADD-TRAF2 and TRADD-FADD interactions define two distinct TNF receptor 1 signal transduction pathways [J]. Cell，1996，84（2）：299-308.

[13] Lee SY，Reichlin A，Santana A，et al. TRAF2 is essential for JNK but not NF-kappaB activation and regulates lymphocyte proliferation and survival [J]. Immunity，1997， 7（5）：3-13.

[14] Lee SY，Park GC，Choi Y. T cell receptor-dependent cell death of T cell hybridomas mediated by the CD30 cytoplasmic domain in association with tumor necrosis factor receptor-associated factors [J]. J Exp Med，1996，183（2）：69-74.

[15] Noelle RJ. CD40 and its ligand in host defense [J]. Immunity，1996，4（5）：415-419.

[16] Arch RH，Thompson CB. 4-1BB and Ox40 are members of a tumor necrosis factor（TNF）-nerve growth factor receptor subfamily that bind TNF receptor-associated factors and activate nuclear factor kappaB [J]. Mol Cell Biol，1998，18（1）：58-65.

[17] Rothe M，Sarma V，Dixit VM，et al. TRAF2-mediated activation of NF-kappa B by TNF receptor 2 and CD40 [J]. Science，1995，269（5229）：4-7.

[18] Duckett CS，Thompson CB. CD30-dependent degradation of TRAF2：implications for negative regulation of TRAF signaling and the control of cell survival [J]. Genes Dev，1997，11（21）：10-21.

[19] Hacker H，Tseng PH，Karin M. Expanding TRAF function：TRAF3 as a tri-faced immune regulator [J]. Nat Rev Immunol，2011，11（7）：57-68.

[20] Kawai T，Akira S. The role of pattern-recognition receptors in innate immunity：update on Toll-like receptors [J]. Nat Immunol，2010，11（5）：73-84.

[21] Into T，Inomata M，Takayama E，et al. Autophagy in regulation of Toll-like receptor signaling [J]. Cell Signal，2012， 24（6）：50-62.

[22] Ostuni R，Zanoni I，Granucci F. Deciphering the complexity of Toll-like receptor signaling [J]. Cell Mol Life Sci，2010，67（24）：9-34.

[23] Cao Z，Xiong J，Takeuchi M，et al. TRAF6 is a signal transducer for interleukin-1 [J]. Nature，1996，383（6599）：3-6.

[24] Elinav E，Strowig T，Henao-Mejia J，et al. Regulation of the antimicrobial response by NLR proteins [J]. Immunity，2011，34（5）：65-79.

[25] Kersse K，Bertrand MJ，Lamkanfi M，et al. NOD-like receptors and the innate immune system：coping with danger，damage and death [J]. Cytokine Growth Factor Rev，2011，22（5/6）：57-76.

[26] Abbott DW，Yang Y，Hutti JE，et al. Coordinated regulation of Toll-like receptor and NOD2 signaling by K63-linked polyubiquitin chains[J].Mol Cell Biol，2007，27（17）：12-25.

[27] Missiou A，Rudolf P，Stachon P，et al. TRAF5 deficiency accelerates atherogenesis in mice by increasing inflammatory cell recruitment and foam cell formation [J]. Circ Res，2010，107（6）：57-66.

[28] Gao，L，Wang PX，Zhang Y，et al. Tumor necrosis factor receptor-associated factor 5（Traf5）acts as an essential negative regulator of hepatic steatosis [J]. J Hepatol，2016， 65（1）：25-36.

[29] Chen Z，Sheng L，Shen H，et al. Hepatic TRAF2 regulates glucose metabolism through enhancing glucagon responses [J]. Diabetes，2012，61（3）：66-73.

[30] Xie P. TRAF molecules in cell signaling and in human diseases [J]. J Mol Signal，2013，8（1）：7.

（收稿日期：2016-12-30 本文編輯：張瑜杰）