ACSL4基因的功能及其研究進(jìn)展

張依迪，任亞軒，周 軍，雷初朝，黨瑞華

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

長鏈酯酰輔酶A合成酶家族(long-chain acyl-CoA synthetase,ACSLs)是負(fù)責(zé)機(jī)體內(nèi)脂肪代謝的關(guān)鍵酶，主要催化12～20 個碳鏈長度的脂肪酸、三磷酸腺苷和輔酶A形成長鏈?；o酶A[1]。ACSL家族包括5種同工酶，分別是ACSL1、ACSL3、ACSL4、ACSL5 和ACSL6，其中ACSL4參與對花生四烯酸(arachidonic acid, AA)和二十碳五烯酸的調(diào)控。ACSL4主要在類固醇生成組織中表達(dá)，如胎盤、卵腦、脾、睪丸和腎上腺皮質(zhì)，而在肝臟和胃腸系統(tǒng)中很少表達(dá)[2]。由于ACSL4與動物脂肪代謝密切相關(guān)，近年來有不少關(guān)于ACSL4對動物肉質(zhì)品質(zhì)影響的相關(guān)研究。[3,7,9]ACSL4的表達(dá)情況能影響癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力并能影響癌細(xì)胞凋亡[18,28,46]。除此之外，還有研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4基因突變會造成ACSL4酶活性改變，從而影響神經(jīng)發(fā)育[35,41]。本文就ACSL4在分子育種、癌癥治療、神經(jīng)發(fā)育等方面作用做出闡述。

1 動物育種方面的作用

近些年來，人們對畜禽肉品質(zhì)有了更高的要求，增加肌內(nèi)脂肪(intramuscular fat,IMF)含量和降低背膘厚度(back fat,BFT)成為動物育種的一個重要方向。ACSL4是參與脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵酶，在提高肉質(zhì)口感、風(fēng)味等方面發(fā)揮著重要作用。針對ACSL4基因的相關(guān)研究已經(jīng)展開，探討其多態(tài)性和遺傳特性能夠?yàn)榻窈蟮倪x育工作提供幫助。在豬上已有許多ACSL4相關(guān)研究：Mercade等人[3]發(fā)現(xiàn)豬ACSL4基因位置與人的定位一致，且與伊比利亞x長白豬F2的X染色體上位于SW2476和SW1608標(biāo)記間檢測到的IMF數(shù)量性狀位點(diǎn)很接近，證明了ACSL4可以作為肌內(nèi)脂肪數(shù)量性狀位點(diǎn)的候選基因。在后續(xù)研究[4]中，他們發(fā)現(xiàn)該基因的3'UTR區(qū)存在10個多態(tài)位點(diǎn)和2個單倍型，亞洲豬種野生型頻率高。劉曉寧[5]研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4基因由于一個核苷酸突變，在豬群中形成了三種基因型。杜洛克、大白豬和野家雜種豬3個品種間不同基因型的分布都存在著極顯著的差異,長白和大白之間各基因型分布差異不顯著。郭麗娟[6]研究發(fā)現(xiàn)：ACSL4 在所表達(dá)的組織內(nèi)大白豬的表達(dá)量均高于野家雜交豬，說明ACSL4基因?qū)Υ蟀棕i肉質(zhì)影響較強(qiáng)。Rusc[7]采用PCR-RFLP方法對132份(長白豬×約克郡)×杜洛克肉用豬進(jìn)行基因分型，并與21種肉質(zhì)性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)豬背最長肌的水含量、糖原含量與ACSL4多態(tài)性顯著相關(guān)，IMF含量與ACSL4基因型差異極顯著。平均IMF含量為1.82%～2.47%(GG基因型)，其中(長白豬×約克郡)×杜洛克豬的肉含水量最低。Corominas[8]等對120個不同個體的基因型DQ144454:c.2645G>A多態(tài)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同基因型在肝臟中表達(dá)水平不同，ACSL4基因在G等位基因動物中的表達(dá)水平高于A等位基因動物。岑王敏[9]的研究發(fā)現(xiàn)DLY(杜洛克×長白×約克夏)群體ACSL4基因Rsal-RFLP位點(diǎn)與IMF含量顯著相關(guān)，且IMF在基因型為GG或單倍型G的豬中比基因型AA或單倍型A的豬中含量高。這一結(jié)論顯示該位點(diǎn)可以作為外種豬IMF含量的遺傳標(biāo)記。姜偉[10]運(yùn)用PCR-RFLP方法檢測106頭萊蕪豬SNP G2645A位點(diǎn)的多態(tài)性。發(fā)現(xiàn)萊蕪豬中只有GG、AG基因型，且G等位基因頻率高于A等位基因。這與前面研究結(jié)論一致，證明ACSL4 基因 SNP G2645A位點(diǎn)與萊蕪豬的IMF也有關(guān)。李秀秀[11]的研究中還發(fā)現(xiàn)ACSL4是miR-34a的靶基因，可以通過轉(zhuǎn)染miR-34a抑制ACSL4的表達(dá)，以增加脂肪細(xì)胞中脂滴的積累。

此外，ACSL4也逐漸應(yīng)用于其他動物的育種工作中。王繼文[12]等人通過克隆朗德鵝和四川白鵝ACSL4基因CDS區(qū)域發(fā)現(xiàn)，鵝ACSL4基因翻譯的蛋白質(zhì)與哺乳動物一樣，也存在 2 個保守功能區(qū)。與哺乳動物ACSL4基因高表達(dá)于腎上腺不同的是，鵝ACSL4基因在大腦中表達(dá)量高，而在肝臟中表達(dá)量低。填飼會引起ACSL4表達(dá)量極顯著增加，且表達(dá)量與肝重和甘油三酯含量呈正相關(guān)。這一結(jié)論為增加鵝肝重量和脂肪含量提供了理論依據(jù)。姜穎[13]利用PCR-RFLP 方法檢測了259 頭中國西門塔爾牛ACSL4 基因上的 SNP 位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子10存在SNP G2327C 位點(diǎn)，但并未證明ACSL4的多態(tài)性與中國西門塔爾牛的屠宰性狀顯著相關(guān)，這一方面還有待研究。Liu等[14]使用Equine SNP70 BeadChip對德寶馬、蒙古馬和伊利馬進(jìn)行全基因組掃描，發(fā)現(xiàn)SMS，PHEX，ACSL4，CHRDL1，CACNA1F，DKC1和CDKL5七個基因與骨骼發(fā)育，生長激素分泌和脂肪沉積相關(guān)。

2 癌癥治療方面的作用

脂質(zhì)代謝酶表達(dá)改變是多種癌癥的特征之一，ACSL4基因的表達(dá)也與許多癌癥密切相關(guān)，例如前列腺癌、乳腺癌、胃癌、腸癌和肝癌等。

2.1 前列腺癌

Monaco[15]研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4的表達(dá)水平在雌激素受體(estrogen receptor,ER)陰性、雄激素受體(androgen receptor, AR)陰性的乳腺癌細(xì)胞和雄激素受體(AR)陰性的前列腺癌細(xì)胞中均高度表達(dá)。說明ACSL4在乳腺癌和前列腺癌中表達(dá)水平與ER和AR的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。Wu Xinyu等人研究了ACSL4在前列腺癌(prostate cancer,PCa)中的作用[16]，發(fā)現(xiàn)ACSL4的表達(dá)能促進(jìn)細(xì)胞侵襲和增值。他們[17]還在觀察PCa中ACSL4與AR的反向動態(tài)變化關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在含有雄激素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)ACSL4-LNCaP和LNCaP-AI細(xì)胞時，ACSL4和AR含量均增加，同時觀察到PCa細(xì)胞中的ACSL4表達(dá)量與良性組織相比上升，PCa晚期ACSL4表達(dá)百分率顯著高于初階段，去勢抵抗性前列腺癌(castrati on resi stant prostate cancer , CRPC)ACSL4的表達(dá)與未接受激素的PCa相比尤其增加。通過促進(jìn)ACSL4陰性的LNCaP細(xì)胞中ACSL4的表達(dá)和抑制ACSL4陽性的LNCaP-AI細(xì)胞中ACSL4的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，LNCaP-ACSL4在實(shí)驗(yàn)中所有條件(完全培養(yǎng)基、雄激素補(bǔ)充培養(yǎng)基和無激素培養(yǎng)基中)中均具有生長優(yōu)勢，而LNCaP-AI細(xì)胞在相同實(shí)驗(yàn)條件下增殖速率均降低。之后實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)LNCaP-ACSL4細(xì)胞的遷移、侵襲能力上升，而LNCaP-AI細(xì)胞的遷移、侵襲能力下降。這些表明ACSL4表達(dá)與激素非依賴性生長有密切聯(lián)系。而且LNCaP-ACSL4通過ACSL4表達(dá)產(chǎn)生的生長優(yōu)勢的同時，對抗雄激素Casodex耐藥性增加，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4可以上調(diào)包括p-AKT，LSD1和β-catenin在內(nèi)的通道蛋白。ACSL4在治療CRPC時是一個可能的治療靶點(diǎn)。Jiang Xingkang等[18]發(fā)現(xiàn)LncRNA NEAT1可以通過結(jié)合miR-34-5p和miR-204-5調(diào)節(jié)ACSL4的表達(dá)，來促進(jìn)pCa的多西紫杉醇耐藥性。他們發(fā)現(xiàn)LncRNA NEAT1在耐多西紫杉醇轉(zhuǎn)移性pCa的表達(dá)水平顯著高于原發(fā)性的pCa樣品，證明了NEAT1增強(qiáng)pCa細(xì)胞中多西紫杉醇耐藥性。之后又發(fā)現(xiàn)NEAT1靶向結(jié)合miR-34-5p和miR-204-5，且與非抗性細(xì)胞系相比，耐多西紫杉醇細(xì)胞中的ACSL4顯著增加，實(shí)驗(yàn)表明miR-34-5p和miR-204-5p也可能通過抑制ACSL4降低pCa的多西紫杉醇耐藥性。最后通過敲低和促進(jìn)ACSL4表達(dá)以及檢測NEAT1、miR-34-5p和miR-204-5對ACSL4調(diào)控作用的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了NEAT1通過靶向miR-34-5p和miR-204-5調(diào)節(jié)ACSL4來促進(jìn)pCa的多西紫杉醇耐藥性。

2.2 乳腺癌

Maloberti[19]研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4是乳腺癌細(xì)胞線粒體內(nèi)AA的生成機(jī)制及AA脂氧合酶和環(huán)氧化酶代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的關(guān)鍵酶。ACSL4高表達(dá)使乳腺癌細(xì)胞線粒體內(nèi)AA含量降低，抑制癌細(xì)胞凋亡并促使癌細(xì)胞增殖。ACSL4與ACOT2、脂氧合酶(lipoxygenase , LOX)和環(huán)氧化酶-2(cydooxygenase , COX-2)聯(lián)合作用與乳腺癌細(xì)胞的侵襲性有關(guān)。這一結(jié)論為通過調(diào)節(jié)ACSL4的表達(dá)水平來降低腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲作用提供了理論依據(jù)。Orlando等人[20]利用四環(huán)素Tet-Off系統(tǒng)建立MCF-7乳腺癌異種移植模型，也發(fā)現(xiàn)了ACSL4與COX-2和LOX的協(xié)同功能。他們通過羅格列酮作為ACSL4抑制劑，齊留通作為LOX5抑制劑和布洛芬作為非選擇性COX-2抑制劑對小鼠進(jìn)行聯(lián)合治療，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療對腫瘤發(fā)生有顯著治療作用。在Xinyu Wu等人[21]的研究中，ACSL4表達(dá)水平不但與AR和ER表達(dá)有關(guān)，還與孕激素受體(progesterone receptor,PR)表達(dá)、人表皮生長因子受體2擴(kuò)增呈負(fù)相關(guān)。這一結(jié)論證明ACSL4可以作為三陰性乳腺癌和四倍陰性乳腺癌的生物標(biāo)記物。

Wang Huifeng等人[22]通過基因分型發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者和健康對照者的PADI2基因rs10788656位點(diǎn)的等位基因頻率存在顯著差異，分析PADI2在腫瘤細(xì)胞系MCF-7細(xì)胞中的致癌途徑，證明 PADI2下調(diào)能抑制MCF-7細(xì)胞的遷移能力，并用PADI2的siRNA處理后，檢測到MCF-7細(xì)胞中CA9基因表達(dá)增加，BIRC3和ACSL4表達(dá)降低。得出結(jié)論，PADI2可通過調(diào)節(jié)CA9、BIRC3和ACSL4的表達(dá)來，調(diào)節(jié)乳腺腫瘤中的異常脂質(zhì)代謝和細(xì)胞侵襲作用，從而影響乳腺腫瘤細(xì)胞的生成。Sebastian Doll等[23]通過基于基因組CRISPR的遺傳篩選和對抗鐵死亡細(xì)胞株的微陣列分析，均發(fā)現(xiàn)ACSL4對細(xì)胞的鐵死亡過程有至關(guān)重要的影響。并且發(fā)現(xiàn)ACSL4/谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4, GPx4)雙敲除細(xì)胞對可以抵抗鐵死亡，傳代10 d以上。ω6脂肪酸在ACSL4的作用下能夠豐富細(xì)胞膜，kagan等人指出ACSL4能對包含花生四烯酸和腎上腺酸的磷脂酰乙醇胺進(jìn)行調(diào)控。之后發(fā)現(xiàn)，ACSL4在一組基底樣乳腺癌細(xì)胞系中優(yōu)先表達(dá)，且其表達(dá)與RSL3誘導(dǎo)的鐵死亡敏感性顯著相關(guān)。最后藥理抑制證明ACSL4可能對鐵死亡過程有一定的抑制作用，可預(yù)防治療相關(guān)疾病。Ulises Daniel Orlando等人[24]通過使用MCF-7 Tet-off/ACSL4和MCF-7 Tet-off/空載體細(xì)胞以及MDA-MB-231 MDA-MB-231shRNAACSL4模擬細(xì)胞進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)對照，發(fā)現(xiàn)ACSL4可以調(diào)節(jié)化療藥物(順鉑、阿霉素和紫杉醇)治療細(xì)胞的存活率，還發(fā)現(xiàn)ACSL4能夠調(diào)節(jié)藥物外排，并且對mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)的及能量依賴的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白調(diào)節(jié)有影響，并鑒定出ABCG2、ABCC4和ABCC8是ACSL4的反應(yīng)性耐藥基因。之前他們的研究表明，對mTOR和ACSL4抑制作用顯著抑制了MCF-7 Tet-off/ACSL4細(xì)胞的生長。進(jìn)一步進(jìn)行研究，得到ACSL4調(diào)節(jié)對上述化學(xué)藥物的耐藥性是通過mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用于ABCG2實(shí)現(xiàn)的。并在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)ACSL4抑制和化學(xué)藥物療法與雷帕霉素誘導(dǎo)的mTOR抑制相結(jié)合可以協(xié)同抑制過度表達(dá)ACSL4細(xì)胞的增殖且降低ABCG2的表達(dá)，這也為改善腫瘤生長提供新方法。

2.3 肝纖維化和肝內(nèi)癌癥

唐玥[25]的研究發(fā)現(xiàn)，ACSL4表達(dá)水平與糖尿病、腫瘤壞死、有無腫瘤包膜、AFP 水平以及組織學(xué)分化相關(guān)。ACSL4在肝癌組織中的表達(dá)水平高于癌旁正常組織的患者，往往預(yù)后差，死亡率高?；罨母涡菭罴?xì)胞(hepatic stellate cell,HSC)能夠分泌生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)，TGF-β可進(jìn)一步作用于HSC，刺激產(chǎn)生肝細(xì)胞外基質(zhì)，從而導(dǎo)致肝纖維化。Maidina等人[26]在研究中發(fā)現(xiàn)，ACSL家族同工酶中僅ACSL4在活化的HSC中存在表達(dá)上調(diào)，這暗示ACSL4很可能參與了HSC的活化過程。他們通過敲除ACSL4基因和加入ACSL4的抑制劑羅格列酮，發(fā)現(xiàn)多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)和三酰甘油的結(jié)合物減少，且外源性PUFA進(jìn)入HSC的含量也下降。AA是PUFA的一種，也是前列腺素的前體，前列腺素的分泌與HSC活化存在關(guān)系[27]，因此研究ACSL4在HSC活化過程中的作用機(jī)制可以防止因AA缺少而導(dǎo)致的二十碳烯酸分泌不足。

Wu Xiongjian[28]用不同濃度的黃芩苷處理血小板衍生的生長因子-BB(platelet-derived growth factor B-chain homodimer,PDGF-BB)誘導(dǎo)活化的肝星狀細(xì)胞HSC-T6，發(fā)現(xiàn)黃芩苷降低了HSC-T6細(xì)胞的增殖能力，顯著增加了凋亡細(xì)胞的數(shù)量，并導(dǎo)致S期細(xì)胞數(shù)量顯著增加和G0/G1期細(xì)胞數(shù)量減少。研究還發(fā)現(xiàn)，黃芩苷以劑量依賴性方式顯著降低了PDGF-BB誘導(dǎo)的HSC-T6細(xì)胞的活力和侵襲力，減少了活化的HSC-T6細(xì)胞的上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化。檢測到黃芩苷處理的細(xì)胞miR-3595顯著上調(diào)，而miR-3595抑制劑可以恢復(fù)HSC-T6細(xì)胞的增殖速率，逆轉(zhuǎn)黃芩苷誘導(dǎo)的與細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期相關(guān)的作用，而后實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)miR-3595可以顯著抑制黃芩苷的抗纖維化作用。實(shí)驗(yàn)也證明miR-3595負(fù)調(diào)控ACSL4，ACSL4過表達(dá)能增強(qiáng)HSC-T6細(xì)胞的增殖速率、侵襲力和活力，減少其凋亡，減弱黃芩苷的抗纖維化作用。由此可知，黃芩苷可以誘導(dǎo)miR-3595過表達(dá)，miR-3595靶向ACSL4并降低其表達(dá)，從而對PDGF-BB誘導(dǎo)的HSC-T6產(chǎn)生抗纖維化作用。Sun Xiaojie等[29]通過Oncomine和TCGA數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)ACSL4基因在肝細(xì)胞癌(HCC)中高表達(dá)，并通過TCGA數(shù)據(jù)庫和免疫化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)并證明了ACSL4表達(dá)水平與HCC患者的生存時間相關(guān)：ACSL4高表達(dá)患者的生存時間較短。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)ACSL4差異表達(dá)水平與Edmondson分級，AFP和TNM分期顯著相關(guān)，且發(fā)現(xiàn)ACSL4高表達(dá)的HCC患者的生存時間和無病時間均減少，即ACSL4可作為肝細(xì)胞癌的預(yù)后參數(shù)和潛在治療靶點(diǎn)。

2.4 胃癌

盡管腫瘤發(fā)生大多與ACSL4高表達(dá)有關(guān)，但在胃癌組織中，ACSL4卻表現(xiàn)出低表達(dá)。Ye Xiaojuan等[30]發(fā)現(xiàn)在胃癌樣品和惡性表型細(xì)胞中ACSL4的蛋白質(zhì)和mRNA水平均有所下降。接著通過研究ACSL4過表達(dá)和ACSL4敲低來研究探索ACSL4對人胃癌細(xì)胞系的影響，結(jié)果表明ACSL4可以抑制胃癌細(xì)胞的生長、集落形成及體外遷徙。隨后通過蛋白質(zhì)印跡分析ACSL4敲低細(xì)胞中一些已知的腫瘤相關(guān)分子表達(dá)，結(jié)果表明黏著斑激酶(focal adhesion kinase , FAK)隨著ACSL4的敲低上調(diào)，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)子(P21)下調(diào)，且兩種蛋白通過ACSL4的改變機(jī)制不同。這些發(fā)現(xiàn)表明ACSL4可以通過調(diào)節(jié)FAK和P21的蛋白質(zhì)水平來抑制胃癌細(xì)胞的增殖和遷移。

2.5 神經(jīng)膠質(zhì)瘤

CHENG JING等[31]通過已有的男性樣本，檢測到與健康人腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞相比，神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的GPx4水平較高，而5-羥基二十碳四烯酸(5-hydroxyeicosatetraenoic , 5-HETE)12-HETE和15-HETE的含量水平比較低，這些都是鐵死亡的標(biāo)志物[32,33]，表明鐵死亡受到抑制，可得出在膠質(zhì)瘤組織和膠質(zhì)瘤細(xì)胞中鐵死亡被抑制，同時他們檢測出ACSL4的表達(dá)量在膠質(zhì)瘤組織和細(xì)胞中下調(diào)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明鐵死亡可抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖，同時ACSL4過表達(dá)可促進(jìn)乳酸脫氫酶釋放，抑制細(xì)胞活力。最后用(si)-ACSL4和鐵死亡誘導(dǎo)劑處理細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACSL4通過激活鐵死亡抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。值得注意的是，該研究無女性樣本，因此，該結(jié)果是否在女性患者中成立仍存疑問。

2.6 其他

Yassmeen Radif等[34]觀察到ACSL4在一些平滑肌肉瘤、纖維肉瘤和橫紋肌肉瘤中高度表達(dá)，并且發(fā)現(xiàn)ACSL4與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣連蛋白密切相關(guān)。ACSL4的底物花生四烯酸一旦與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜接觸便可被激活，產(chǎn)生的花生四烯酸輔酶A可以通過線粒體β-氧化釋放能量，且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與磷脂合成相關(guān)，ACSL4的產(chǎn)物可摻入甘油磷脂的?；溨?例如磷脂酰肌醇)。這些發(fā)現(xiàn)都為癌細(xì)胞的脂代謝研究提供新信息。

3 神經(jīng)發(fā)育方面的調(diào)節(jié)作用

ACSL4是一個與非特異性X連鎖智力低下有關(guān)的基因，它主要是通過脂肪酸代謝對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。Katri等人[35]通過對99個芬蘭ASD家系的ACSL4基因和DLG3基因的編碼區(qū)進(jìn)行測序，發(fā)現(xiàn)了3個與XLMR相關(guān)的突變，這三個位點(diǎn)的突變導(dǎo)致花生四烯酸輔酶A失去活性，通過影響脂質(zhì)代謝從而使大腦發(fā)育缺陷。S.S.Bhat等人[36]在研究一位存在明顯發(fā)育遲緩、生長衰竭、張力減退、束帶無力、小頭畸形和多種先天性異常，包括心房(atrial septal defect , ASD)和心室(ventricular septal defect , VSD)間隔缺損癥狀的男性患者時，發(fā)現(xiàn)了三種X染色體畸變類型，其中一種使Xq22.3區(qū)域缺失，這一區(qū)域包含ACSL4基因，同樣證明ACSL4可能與智力和大腦發(fā)育有關(guān)。Gazo等人[37]在一位智力低下的男性患者中發(fā)現(xiàn)Xq22.3-q23缺失，且該缺失在其母親體內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)，證明這是一種新的突變,盡管這一缺失區(qū)域還包含了其他基因，但是ACSL4很有可能是與智力殘疾相關(guān)的唯一因素[38]。關(guān)于ACSL4影響大腦發(fā)育的機(jī)制，Meloni等人[39]的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明ACSL4在樹突棘生成中具有重要作用。他們發(fā)現(xiàn)ACSL4沉默會顯著的改變樹突結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致樹突狀脊柱密度顯著降低，絲狀偽足樣凸起百分比增加。ACSL4在樹突棘生成中具有重要作用，但其是否是通過控制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中產(chǎn)生游離花生四烯酸的水平來調(diào)節(jié)脊柱大小和數(shù)量尚需進(jìn)一步研究。Hiroshi Kuwata等人[40]發(fā)現(xiàn)用ACSL4抑制劑處理大鼠成纖維細(xì)胞細(xì)時，HETE釋放量顯著上升，并推斷出其是被游離的花生四烯酸非特定轉(zhuǎn)化而成的。其中，5-HETE可能會被細(xì)胞因子誘導(dǎo)的COX-2作用生成5,11-二羥基二十碳四烯酸。這一過程可能與一些病理狀況如X連鎖性智力低下有關(guān)。

近些年來，還用很多與ACSL4基因同源的果蠅Acsl基因的相關(guān)研究。Huang Yan等人[41]觀察到Acsl突變體果蠅的神經(jīng)肌肉接點(diǎn)突觸過度生長，用Acsl抑制劑處理野生型幼蟲后也出現(xiàn)類似情況，表明Acsl酶的活性可以抑制神經(jīng)肌肉接點(diǎn)末端突觸過度生長。同時，發(fā)現(xiàn)在果蠅腹神經(jīng)索運(yùn)動神經(jīng)元中Acsl定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，推測其可能在神經(jīng)系統(tǒng)中激活脂肪酸參與脂質(zhì)合成；在一些非神經(jīng)元中Acsl定位于過氧化物酶體，推測其可能會引導(dǎo)超長鏈脂肪酸降解。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)果蠅Acsl和人類ACSL4基因均能調(diào)節(jié)幼蟲大腦中的棕櫚油酸(C16∶1)，Acsl突變型C16∶1的豐度降低，并提出Acsl可能在非組織神經(jīng)元中促進(jìn)C16∶1進(jìn)入腦脂質(zhì)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明Acsl正向調(diào)節(jié)C16∶1可能對神經(jīng)肌肉接點(diǎn)突觸過度生長產(chǎn)生影響。且Acsl還可抑制甘露糖基葡糖神經(jīng)酰胺(MacCer)、神經(jīng)酰胺磷酸乙醇胺和麥角固醇的水平，而Acsl突變體中MacCer和固醇水平提高促進(jìn)突觸過度生長。Liu Zhihua等[42]提到果蠅Acsl可以調(diào)節(jié)突觸小泡的軸突運(yùn)輸，若該基因發(fā)生突變，會造成神經(jīng)遞質(zhì)逆向運(yùn)輸和突觸小泡破壞，這在一定程度上解釋了ACSL4與X連鎖智力低下相關(guān)聯(lián)的原因。Mingyue Jia等人[43]研究成年后的Acsl突變體果蠅，發(fā)現(xiàn)Acsl能特異性地調(diào)節(jié)神經(jīng)母細(xì)胞從而調(diào)節(jié)蘑菇體的形成，且證明了人類ACSL4基因和果蠅Acsl基因之間的功能保守性。實(shí)驗(yàn)中觀察到Acsl突變體的蘑菇體葉大小減小嚴(yán)重，隨后證明了Acsl與神經(jīng)母細(xì)胞的增殖活動密切相關(guān)。之后發(fā)現(xiàn)Acsl突變體蘑菇體的神經(jīng)母細(xì)胞中細(xì)胞周期蛋白E含量降低，細(xì)胞周期進(jìn)程延遲。且發(fā)現(xiàn)Acsl突變體的神經(jīng)母細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子Prospero的錯誤核定位，抑制自我更新并過早激活分化。進(jìn)一步研究顯示Acsl突變體的神經(jīng)母細(xì)胞中細(xì)胞周期相關(guān)基因下調(diào)，分化基因上調(diào)。這些表明Acsl對神經(jīng)母細(xì)胞中過早分化有重要影響，神經(jīng)母細(xì)胞增殖需要人類ACSL4的果蠅同源物——Acsl。自閉癥和X連鎖智力低下的發(fā)生大多伴隨著ACSL4基因序列某位點(diǎn)的突變。

4 其他作用

4.1 與巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)相關(guān)

Hiroshi Kuwata等人[44]想要研究ACSL4對巨噬細(xì)胞功能的多重作用，用ACSL4缺陷的小鼠骨髓來源的巨噬細(xì)胞(bone-marrow-derived macrophage, BMDM)與野生型小鼠的BMDM進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)ACSL4對維持20碳以上多不飽和脂肪酸衍生的脂酰輔酶A的水平有關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)ACSL4的缺乏會減少多不飽和脂肪酸在磷脂(尤其是磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺)中的滲入，導(dǎo)致磷脂脂肪酸組成發(fā)生變化。之后發(fā)現(xiàn)用脂多糖刺激ACSL4缺乏的BMDM會促進(jìn)多種花生四烯酸衍生物的釋放。表明ACSL4在維持磷脂中不飽和脂肪酸的組成以及脂多糖刺激的巨噬細(xì)胞磷脂中游離花生四烯酸的組成方面有關(guān)鍵作用。

4.2 與類固醇生成相關(guān)

Wang Wei[45]發(fā)現(xiàn)ACSL4在類固醇生成組織中高度表達(dá)且對正常類固醇的生成具有重要意義。通過對組織特異性切除ACSL4的小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ACSL4的表達(dá)量減少會使得腎上腺中的膽固醇酯含量減少，并使膽固醇酯的組成發(fā)生改變。同時，發(fā)現(xiàn)ACSL4在性腺類固醇生成中發(fā)也揮著重要的作用，ACSL4缺乏會使皮質(zhì)酮和睪丸激素的生成量顯著降低。

4.3 與人的骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)

Sujeong Park等[46]研究發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞中ABCD2基因的表達(dá)量顯著下降，對關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞中ABCD2基因進(jìn)行干擾會造成脂質(zhì)蓄積和細(xì)胞凋亡。之后發(fā)現(xiàn)在人類軟骨細(xì)胞中ABCD2過表達(dá)會導(dǎo)致ACSL4表達(dá)量增加，且實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)二者之間存在相互作用。ACSL4也與關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)理有關(guān)，實(shí)驗(yàn)證明，軟骨細(xì)胞中抑制ACSL4的表達(dá)可以造成超長鏈脂肪酸的積累、刺激細(xì)胞凋亡以及增加MMP-13的RNA水平，并證明其在軟骨形成和發(fā)育中起重要作用。該研究發(fā)現(xiàn)軟骨細(xì)胞中ABCD2，miR-141和ACSL4之間存在相互調(diào)節(jié)并共同維持脂質(zhì)平衡，這也可能為骨關(guān)節(jié)炎的治療提供新思路。

4.4 與果蠅胚胎分割相關(guān)

果蠅的Acsl是與哺乳動物ACSL4同源的基因，Yi Zhang[47]等人發(fā)現(xiàn)Acsl在果蠅胚胎分割中是不可缺少的。他們通過對Acsl突變進(jìn)行生殖系克隆，發(fā)現(xiàn)果蠅A1-A7這七個腹部節(jié)段融合，但頭部和尾部未受影響，這與Kin基因突變產(chǎn)生的結(jié)果類似。之后，他們發(fā)現(xiàn)Acsl基因和GAP基因Kin之間存在相互作用。實(shí)驗(yàn)表明Acsl突變可以導(dǎo)致Kin結(jié)構(gòu)域變窄，Kin突變又可增加Acsl對胚胎分割的損傷作用。該研究僅證明了果蠅Acsl與胚胎分割相關(guān)，但其表達(dá)產(chǎn)物具體如何作用還需進(jìn)一步研究。

4.5 與血管平滑肌釋放PGE2相關(guān)

前列腺素E2(PGE2)是細(xì)胞內(nèi)重要的調(diào)節(jié)因子，其前體AA是ACSL4主要選擇的底物，這使研究ACSL4對于PGE2釋放的調(diào)節(jié)成為可能。Deidre L.Golej[48]等人發(fā)現(xiàn)，ACSL4過表達(dá)會降低游離AA的水平，從而抑制IL-1 誘導(dǎo)PGE2的釋放。當(dāng)ACSL4被抑制時，短期內(nèi)可促進(jìn)血管平滑肌釋放PGE2，長期則會導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞發(fā)育不良，從而降低PGE2的釋放量。

5 展望

綜上所述，ACSL4基因?qū)游镉N、骨質(zhì)生長、脂肪酸代謝、癌癥及其藥物治療、類固醇激素和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育等均具有重要作用。它與花生四烯酸等長鏈脂肪酸的活化、鐵死亡的激活和一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用等具有密切聯(lián)系。因此，進(jìn)一步探究其更廣泛的作用是非常必要的。