Beclin1在自噬中的作用機(jī)制及其蛋白修飾的研究進(jìn)展

張學(xué)文，吳念平 綜述，周策凡，唐景峰 審校

1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.湖北工業(yè)大學(xué)科技部／教育部細(xì)胞調(diào)控與分子藥物學(xué)科“111”引智基地，湖北 武漢 430068

自噬是指將細(xì)胞內(nèi)成分傳遞給溶酶體進(jìn)行降解的過程［1］，即將受損和衰老的細(xì)胞器、異常積累的蛋白質(zhì)包裹，與溶酶體融合形成自噬溶酶體，將內(nèi)含物降解生成脂肪酸、氨基酸和ATP 底物。這些產(chǎn)物可用于補(bǔ)充機(jī)體損耗，在生理水平上調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)重要成分的更新，促進(jìn)細(xì)胞代謝［2］。自噬在進(jìn)化上高度保守，對(duì)病理?xiàng)l件下多種自噬相關(guān)基因具有重要調(diào)控功能。目前發(fā)現(xiàn)自噬可分為巨自噬（以下簡(jiǎn)稱為自噬）、微自噬和由分子伴侶介導(dǎo)的自噬3種類型［3］。自噬過程可分為自噬誘導(dǎo)階段、成核過程、自噬體的延伸、自噬溶酶體成熟和裂解5個(gè)階段。在自噬初期，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mechenistic target of rapamycin，mTOR）、AMP激活的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）信號(hào)通路、UNC-51類自噬激活激酶1（unc-51-like kinase 1，ULK1）復(fù)合體（ULK1-FIP200-ATG13）和自噬特異性復(fù)合體（autophagy-specific class Ⅲphosphatidylinositol 3-kinase complex，PtdIns3K-C）發(fā)揮核心作用，其中PtdIns3K-C 主要包括B 細(xì)胞淋巴瘤-2蛋白相互作用中心卷曲螺旋蛋白1（B-cell lymphoma-2-interacting myosin-like coiled-coil protein 1，Beclin1）、磷脂酰肌醇3-激酶催化亞基3（phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit type 3，VPS34／PIK3C3）、磷酸肌醇3-激酶調(diào)節(jié)亞基4（phosphoinositide 3-kinase regulatory subunit 4，P150／PIK3R4）等。正常條件下，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1（mechanistic target of rapamycin complex 1，mTORC1）通過對(duì)ULK1的Ser638位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化，抑制ULK1復(fù)合體組裝，當(dāng)AMPK信號(hào)通路被激活，AMPK通過抑制mTORC1活性間接激活自噬［4］；另外，AMPK 不 僅可 繞 過mTORC1 直 接激活ULK1，還可通過磷酸化下游ULK1和Beclin1來激活自噬。激活自噬后，ULK1介導(dǎo)下游PtdIns3K-CBeclin1 Ser15、VPS34 Ser249、ATG14 Ser29 位點(diǎn)的磷酸化，刺激磷脂酰肌醇3-磷酸（phosphatidylinositol 3-phosphate，PI3P）的合成［5］。PtdIns3K-C 除了作用于膜泡成核，還可富集ATG16-ATG12-ATG5調(diào)節(jié)該復(fù)合物的活性及微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3（microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3）等，作用于吞噬泡的伸展和擴(kuò)張。

自噬失調(diào)可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)積累異常蛋白或功能不良的細(xì)胞器，引起自身免疫缺陷、肌肉營(yíng)養(yǎng)不良、代謝綜合征和神經(jīng)退行性病變等疾病［6］。且過度自噬可使細(xì)胞死亡，在心肌缺血和腦缺血部位可見由于過度自噬造成的損傷［7］。自噬的穩(wěn)定對(duì)機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)、生物合成、組織重塑及環(huán)境適應(yīng)等至關(guān)重要。Beclin1在自噬通路中處于中心節(jié)點(diǎn)，與多種蛋白相互作用調(diào)控自噬體形成與成熟，且與人類腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程密切相關(guān)。因此，本文主要就Beclin1 在自噬中的作用機(jī)制及其蛋白質(zhì)修飾的研究進(jìn)展作一綜述，以期為腫瘤自噬靶向藥物的研究提供參考。

1 Beclin1蛋白的概述

Beclin1 與酵母自噬基因Atg6高度同源，由450個(gè)氨基酸組成，該蛋白含有12 個(gè)外顯子，位于人類17 號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上［8］。20 世紀(jì)90 年代末，Beclin1作為一種卷曲蛋白被發(fā)現(xiàn)，是B 細(xì)胞淋巴瘤-2 蛋白（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）的直接相互作用體［9］。

Beclin1 在自噬中參與膜轉(zhuǎn)運(yùn)和重組過程，處于可調(diào)控的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，與多個(gè)自噬因子相互作用調(diào)控自噬通路，主要通過3 個(gè)結(jié)構(gòu)域與其他蛋白結(jié)合形成多個(gè)復(fù)合體，分別是蛋白結(jié)構(gòu)N-末端的Bcl-2 結(jié)合部位（Bcl-2 homology domain 3，BH3）、中心卷曲螺旋結(jié)構(gòu)（coiled-coil domain，CCD）和C-末端進(jìn)化保守區(qū)（evolutionarily conserved domain，ECD）。Beclin1 還包含1個(gè)短的富含亮氨酸的核輸出序列，該部位突變會(huì)干擾自噬和抑制腫瘤生成。根據(jù)Beclin1 晶體結(jié)構(gòu)分析，其BH3 結(jié)構(gòu)域形成了兩親螺旋，與Bcl-2 的保守疏水溝槽區(qū)域相結(jié)合，其中BH3 與CCD 結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)對(duì)Beclin1 自身的相互作用和二聚體的形成［10］。ECD 表面環(huán)的頂端含有3 個(gè)與脂質(zhì)膜結(jié)合芳香族氨基酸，導(dǎo)致膜和脂質(zhì)體變形，ECD 結(jié)構(gòu)域在介導(dǎo)自噬和抑制腫瘤生成中發(fā)揮至關(guān)重要的作用［11-12］。

2 Beclin1在自噬中的作用機(jī)制

Beclin1作為形成自噬體的必需蛋白和自噬通路的反應(yīng)中間體，與其他自噬相關(guān)蛋白相互作用，組成了多條復(fù)雜的信號(hào)通路，直接或間接影響自噬及腫瘤的反饋調(diào)節(jié)。

2.1 Bcl-2 Bcl-2是Bcl-2抗凋亡蛋白家族成員之一，含有小段保守（約20個(gè)殘基）的Bcl-2同源結(jié)構(gòu)域，轉(zhuǎn)錄活性可通過其自身啟動(dòng)子和定位于14q+染色體上的免疫球蛋白重鏈基因增強(qiáng)子的重鏈位點(diǎn)JH區(qū)域（heavy chain joining）激活。過表達(dá)Bcl-2不會(huì)促進(jìn)細(xì)胞增殖，但可阻止細(xì)胞凋亡，Bcl-2與其他促凋亡蛋白相互作用決定細(xì)胞對(duì)凋亡刺激的敏感性［13］。Bcl-2和B 細(xì)胞淋巴瘤-超大式蛋白（B-cell lymphoma-extra-large，Bcl-XL）可與Beclin1的BH3結(jié)構(gòu)域相互作用，使PtdIns3K-C的行程受阻而抑制自噬的發(fā)生。在營(yíng)養(yǎng)缺乏等應(yīng)激條件下，Beclin1與Bcl-2解聚，促進(jìn)自噬［14］，但Bcl-2促凋亡蛋白家族中的Bid、BAD等可抑制Beclin1和Bcl-2的相互作用，表明Beclin1 BH3結(jié)構(gòu)域可被其他Bcl-2家族蛋白競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而調(diào)控Beclin1 的功能。另外，Beclin1自身可形成同源寡聚體，有助于Beclin1與其他蛋白的相互作用。

PATTINGRE 等［15］報(bào)道，在心肌缺血的條件下，C-Jun N-末端激酶1（c-jun N-terminal kinase 1，JNK1）使Bcl-2 N-末端的3 個(gè)氨基酸殘基（Thr69、Ser70、Ser87）磷酸化，促進(jìn)其與Beclin1解離。另外，ZALCKVAR等［16］報(bào)道，死亡相關(guān)蛋白激酶1（death-associated protein kinase 1，DAPK1）可使Beclin1 的BH3 結(jié)構(gòu)域內(nèi)Thr119位點(diǎn)磷酸化，破壞Beclin1 與Bcl-XL 結(jié)合，增加自噬體形成。以上兩種機(jī)制均可消除Bcl-2 家族對(duì)Beclin1 的抑制作用，從而激活自噬。在營(yíng)養(yǎng)饑餓條件下，Bcl-2 相關(guān)永生基因-1（Bcl-2 associated atha-nogene-1，Bag-1）會(huì)與Beclin1的磷酸化Thr119 位點(diǎn)相互作用［17］。ZHOU 等［18］報(bào)道，絲氨酸／蘇氨酸／酪氨酸激酶1（serine／threonine／tyrosine kinase 1，STYK1）除了可激活A(yù)KT使GSK3β失活外，還可對(duì)Beclin1的Ser90 位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化，減少Beclin1 與Bcl-2 的相互作用，進(jìn)而激活自噬通路。ZHANG 等［19］報(bào)道，AMPK可對(duì)Beclin1 的Thr388 位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化，以減少Beclin1 與Bcl-2 的相互作用，增強(qiáng)Beclin1與VPS34和ATG14的結(jié)合。但MAEDMA等［20］研究表明，哺乳動(dòng)物STE20 類激酶1（mammalian STE20-like kinase 1，MST1）對(duì)Beclin1 的Thr108 位點(diǎn)磷酸化反而會(huì)增強(qiáng)Beclin1 與Bcl-2 的相互作用，穩(wěn)定Beclin1 同源二聚體，抑制磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）活性從而抑制自噬。上述結(jié)果表明，多種激酶通過對(duì)Beclin1 或Bcl-2 的磷酸化修飾來促進(jìn)或抑制二者的結(jié)合，使Beclin1 在自噬中發(fā)揮不同的作用，見圖1。

圖1 Beclin1與Bcl-2／Bcl-XL的調(diào)控關(guān)系Fig.1 Regulatory relationship between Beclin1 and Bcl-2／Bcl-XL

2.2 自噬特異性復(fù)合體Ⅰ／Ⅱ（PtdIns3K-C1／2）Beclin1參與自噬體的形成及與溶酶體融合，在自噬通路中主要形成2 種不同的復(fù)合體，分別是自噬特異性復(fù)合體Ⅰ和自噬特異性復(fù)合體Ⅱ［21］。在PtdIns3K-C1中，Atg14 連接Beclin1、Vps34 和Vps15 復(fù)合體，招募其他自噬相關(guān)蛋白，刺激PI3P 的合成進(jìn)而促進(jìn)自噬體形成，而在PtdIns3K-C2中，抗紫外輻射相關(guān)基因蛋白（UV-radiation resistance associated gene，UVRAG）連接Beclin1、Vps34 和Vps15 復(fù)合物體，促進(jìn)內(nèi)吞轉(zhuǎn)運(yùn)和自噬溶酶體的成核［22］，Vps34在胞漿內(nèi)與Vps15形成復(fù)合物，激活自噬后，通過ECD 和CCD 結(jié)構(gòu)域結(jié)合Beclin1 形成復(fù)合體［23］，招募其他效應(yīng)蛋白介導(dǎo)自噬和膜運(yùn)輸功能［24］。Atg14 和UVRAG 可與Beclin1競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，在不同細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)步驟中參與對(duì)自噬的調(diào)控。

Beclin1 與其他蛋白結(jié)合形成復(fù)合體，通過改變Beclin1活性及與其他自噬相關(guān)蛋白的相互作用破壞PtdIns3K-C 穩(wěn)定性。ZHOU 等［18］研究表明，STYK1與PtdIns3K-C1復(fù)合體結(jié)合形成二聚體，促進(jìn)PtdIns3K-C1復(fù)合體的組裝，進(jìn)一步促進(jìn)自噬體的形成。有文獻(xiàn)報(bào)道，含有RUN 結(jié)構(gòu)域和富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域的Beclin 1相互作用蛋白（RUN domain and cysteine-rich domain containing Beclin 1-interacting protein，RUBCN）通過與VPS34 的RUN 結(jié)構(gòu)域相互作用抑制了PtdIns3K-C2的脂質(zhì)激酶活性［25］，還可靶向結(jié)合Beclin1的ECD 結(jié)構(gòu)域來抑制自噬［26］。CHEN 等［27］報(bào)道，腫瘤蛋白p53 的結(jié)合蛋白（apoptosis-stimulating p53 protein 2，ASPP2）能與Beclin1的CCD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，過表達(dá)ASPP2可降低Beclin1與VPS34的相互作用，并抑制VPS34激酶活性，導(dǎo)致PtdIns3K-C2的組裝被破壞。KIM 等［28］研究表明，在葡萄糖饑餓的條件下，AMPK可上調(diào)PtdIns3K-C 的活性，通過磷酸化Beclin1 的Ser91 和Ser94 位點(diǎn)來激活自噬。ZHAO 等［29］報(bào)道，AMPK磷酸化后活化了蛋白C激酶受體1（receptor for activated C kinase 1，RACK1），誘導(dǎo)其與Beclin1、VPS15和ATG14結(jié)合，促進(jìn)PtdIns3K-C1 復(fù)合體的組裝，間接促進(jìn)自噬。

Beclin1 作為一個(gè)適配器，可招募自噬相關(guān)蛋白形成PtdIns3K復(fù)合體。Beclin1的缺失或與其他蛋白結(jié)合可使Beclin1 復(fù)合體解離，并對(duì)VPS34 激酶活性、自噬途徑和內(nèi)吞轉(zhuǎn)運(yùn)造成損害，可見在PtdIns3K復(fù)合體中，Beclin1發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，見圖2。

圖2 Beclin1與PtdIns3K-C的調(diào)控關(guān)系Fig.2 Regulatory relationship between Beclin1 and PtdIns3K-C

2.3 Beclin1調(diào)控自噬的激活分子（activating molecule in Beclin1-regulated autophagy，Ambra1） Ambra1 含有1 300個(gè)氨基酸，其蛋白序列中除了含有3個(gè)WD40結(jié)構(gòu)域外，無其他可識(shí)別的結(jié)構(gòu)域。這些結(jié)構(gòu)域可使Ambra1與DNA、多肽和其他蛋白質(zhì)相互作用，具有激活或抑制自身功能。Ambra1 在低等真核生物中不存在，但在脊椎動(dòng)物中高度保守。過表達(dá)Ambra1可上調(diào)自噬水平，降低細(xì)胞增殖、遷移等。FIMIA等［30］研究表明，Ambra1直接與Beclin1結(jié)合，可增強(qiáng)VPS34激酶活性及Beclin1 與VPS34 的相互作用，促進(jìn)自噬體的形成，從而引起自噬。DI 等［31］進(jìn)一步研究表明，Ambra1 與Beclin1 結(jié)合的目的是將Beclin1 與動(dòng)力蛋白復(fù)合體進(jìn)行整合，Ambra1 與動(dòng)力蛋白輕鏈1／2（DLC1／2）區(qū)域特異性結(jié)合，形成復(fù)合體，自噬激活時(shí)，Ambra1 從復(fù)合體上解離，與定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Beclin1結(jié)合，導(dǎo)致吞噬泡聚集。XIA 等［32］報(bào)道，在機(jī)體正常情況下，Ambra1 優(yōu)先與Bcl-2結(jié)合，營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)與Bcl-2解離，與Beclin1結(jié)合，增加Vps34的活性。NAZIO等［33］報(bào)道，mTORC1 可通過磷酸化Ambra1 的Ser52位點(diǎn)間接影響PtdIns3K-C的穩(wěn)定性，負(fù)調(diào)控自噬。

2.4 ULK1 ULK1 與酵母Atg1 激酶同源，是多亞基絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶，可與ATG13、FIP200組成ULK1 復(fù)合體，是自噬小泡重要的組成部分［34］。KIM等［35］報(bào)道，AMPK 可直接激活或間接通過mTORC1激活ULK1，發(fā)揮對(duì)下游PtdIns3K-C 的調(diào)控。AMPK通過磷酸化ULK1的Ser317和Ser777位點(diǎn)激活ULK1激酶活性，mTORC1 通過對(duì)ULK1 的Ser757 位點(diǎn)的磷酸化干擾ULK1 和AMPK 的相互作用。PUENTE等［36］報(bào)道，mTORC1 在Ser258位點(diǎn)對(duì)ATG13磷酸化進(jìn)一步抑制ULK1 的激酶活性。RUSSELL 等［37］研究表明，營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，溶酶體表面的mTORC1 被抑制，使ULK1 和ATG13 快速去磷酸化，導(dǎo)致ULK1 激酶激活，ULK1 通過磷酸化Beclin1 的Ser15 和Ser30 位點(diǎn)使Beclin1 從Bcl-2 中解離；ULK1 還可磷酸化ATG14的Ser29 位點(diǎn)，通過增強(qiáng)ATG14 與Beclin1 的結(jié)合和PtdIns3K-C1 的形成來促進(jìn)自噬蛋白向自噬小泡的定位［37-38］。

2.5 高遷移率族蛋白B1（high mobility group box1，HMGB1） HMGB1是染色質(zhì)相關(guān)的非組蛋白，包含2個(gè)帶正電荷的結(jié)構(gòu)域和帶負(fù)電荷的羧基端，其活性取決于其細(xì)胞內(nèi)定位和翻譯后修飾。研究表明，小鼠胚胎成纖維細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞中缺失HMGB1可顯著降低自噬水平，氧化應(yīng)激可促進(jìn)HMGB1的核異位從而增強(qiáng)自噬［39］。TANG等［40］報(bào)道，HMGB1可保護(hù)Beclin1免受鈣蛋白酶的裂解，減輕炎癥導(dǎo)致的細(xì)胞損傷。HMGB1可與Beclin1相互作用，其C106S突變體可進(jìn)一步增強(qiáng)與Beclin1 的結(jié)合，導(dǎo)致Bcl-2 與Beclin1 分離，但其C23S和C45S突變體不能結(jié)合Beclin1，失去了介導(dǎo)自噬的能力。KANG等［41］研究表明，在細(xì)胞核中，HMGB1通過上調(diào)熱休克蛋白27（heat shock protein 27，HSP27）的表達(dá)來誘導(dǎo)自噬；在細(xì)胞質(zhì)中，HMGB1通過激活PtdIns3K-C1促進(jìn)自噬。HMGB1通過胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）途徑促進(jìn)Bcl-2 磷酸化，抑制Beclin1 與Bcl-2 的相互作用，使Beclin1 從Bcl-2 中解離，誘導(dǎo)自噬。上述結(jié)果表明，HMGB1 介導(dǎo)Beclin1 的調(diào)節(jié)，使Beclin1 不受Bcl-2 的抑制，參與PtdIns3K-C的組裝而促進(jìn)自噬。

3 Beclin1的蛋白修飾

盡管Beclin1 不是激酶，但其在自噬過程中受激酶介導(dǎo)的蛋白修飾作用，Beclin1 蛋白修飾會(huì)影響其活性及與其他自噬相關(guān)蛋白的相互作用。Beclin1通過翻譯后修飾的調(diào)控主要涉及磷酸化和泛素化的蛋白修飾功能。

3.1 Beclin1的磷酸化修飾 自噬相關(guān)激酶可對(duì)Beclin1的絲氨酸位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化修飾。WANG 等［42］報(bào)道，致癌激酶AKT 可在Ser234、Ser295 位點(diǎn)使Beclin1 磷酸化，促進(jìn)Beclin1 與14-3-3 蛋白（一種中間絲蛋白）的中間絲復(fù)合體形成，導(dǎo)致其與細(xì)胞骨架隔離，降低Beclin1 參與PtdIns3K-C1 的組裝和Vps34 的激酶活性。QIAN 等［43］報(bào)道，乙?；牧姿岣视退峒っ福╬hosphoglycerate kinase 1，PGK1）介導(dǎo)Beclin1的Ser30 位點(diǎn)磷酸化，可增強(qiáng)VPS34 與磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）結(jié)合，從而促進(jìn)PtdIns3K-C1 的組裝。WEI等［44］研究表明，MCF7乳腺癌細(xì)胞中，絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）家族中的2 個(gè)成員MK2 和MK3 可對(duì)Beclin1 的Ser90位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化，但Bcl-2 與Beclin1 結(jié)合可阻斷其Ser90 位點(diǎn)磷酸化，該位點(diǎn)磷酸化可促進(jìn)饑餓條件誘導(dǎo)的自噬和有效抑制腫瘤。LI 等［45］報(bào)道，鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（calcium／calmodulin-dependent protein kinaseⅡ，CaMKⅡ）也可在Ser90 處直接磷酸化Beclin1，促進(jìn)K63連接的Beclin1泛素化及Beclin1和Bcl-2 解離，從而激活自噬。DAPK 是一種鈣蛋白調(diào)節(jié)的Ser／Thr 激酶家族成員，通過與LC3 結(jié)合刺激自噬和膜起泡，Beclin1 是DAPK 的磷酸化底物。FUJIWARA 等［46］報(bào)道，Beclin1 的Ser90 位點(diǎn)磷酸化可促進(jìn)自噬，蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）去磷酸化其Ser90 位點(diǎn)，而DAPK3 也可通過Ser90位點(diǎn)直接磷酸化Beclin1來控制自噬，但并未發(fā)現(xiàn)PP2A和DAPK3二者之間的相關(guān)性。

另有研究表明，由長(zhǎng)臂9 號(hào)染色體的c-ABL基因易位至22 號(hào)染色體長(zhǎng)臂上的斷點(diǎn)集中區(qū)（breakpointconcentration region，BCR）產(chǎn)生的融合產(chǎn)物BCR-ABL激酶，可直接與Beclin1 相互作用，磷酸化其Tyr233、Tyr352 位點(diǎn)，減少Beclin1 與UVRAG、VPS15、VPS34和ATG14 的相互作用，同時(shí)增加與RUBICON 結(jié)合，抑制自噬［47］。TAN等［48］報(bào)道，表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）結(jié)合配體后可促進(jìn)與Beclin1 的相互作用，通過磷酸化Beclin1 的Tyr229、Tyr233、Tyr352 位點(diǎn)促進(jìn)Beclin1 同源二聚體的形成及與RUBCN 結(jié)合，降低自噬水平。另外，黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）通過磷酸化Beclin1的Tyr233位點(diǎn)限制Beclin1與Atg14的結(jié)合，減少Beclin1依賴的自噬小體形成，進(jìn)而抑制自噬［49］。

3.2 Beclin1的泛素化修飾 Beclin1還可通過泛素化修飾調(diào)控自噬。根據(jù)Beclin1 泛素化連接的位點(diǎn)和泛素化類型，參與調(diào)節(jié)自身的降解過程及與其他蛋白的相互作用，S 期激酶相關(guān)蛋白2（S-phase kinaseassociated protein 2，SKP2）作為E3連接酶，可對(duì)Beclin1的Lys402位點(diǎn)進(jìn)行k48連接的泛素化，從而促進(jìn)其蛋白酶體降解和減少自噬水平。抑制SKP2 可增加Beclin1 表達(dá)水平，研究表明，Beclin1 是E3 連接酶SKP2的靶點(diǎn)，該靶點(diǎn)與MERS-CoV 和SARS-CoV-2 感染所產(chǎn)生的毒性有關(guān)，可用于宿主導(dǎo)向的抗病毒藥物展開研究［52］。LI等［53］報(bào)道，E3泛素連接酶CUL3（cullin 3）可與Beclin1相互作用，促進(jìn)Beclin1 的k48 連接的多聚泛素化，使自噬活性降低，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。SHI 等［54］報(bào)道，腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6）介導(dǎo)Beclin1 的k63 連接的泛素化，其BH3 結(jié)構(gòu)域內(nèi)的Lys117 位點(diǎn)是k63 連接泛素化的主要位點(diǎn)，可促進(jìn)Beclin1 寡聚化，有助于自噬體形成。另外，干擾素γ和白細(xì)胞介素-1也可誘導(dǎo)K63連接的Beclin1泛素化并誘導(dǎo)自噬。去泛素化酶A20可逆轉(zhuǎn)該過程，降低k63連接的Beclin1泛素化及自噬水平。XIA等［32］研究表明，在饑餓條件下，Ambra1 可促進(jìn)Beclin1 的Lys437 位點(diǎn)的k63 連接泛素化，增強(qiáng)其與Vps34 結(jié)合和Vps34激酶活性，而奧二綜合征蛋白和SCAR 同系物（Wiskott-Aldrich syndrome protein and SCAR homologue，WASH）可與Beclin1 相互作用，抑制Beclin1 的泛素化水平，導(dǎo)致非泛素化的Beclin1無法與Vps34結(jié)合，使Vps34 的磷酯酰激酶失活而抑制自噬。研究表明，泛素特異性蛋白酶（ubiquitin-specific protease，USP）家族中的USP10、USP13 可對(duì)Beclin1 去泛素化以維持在自噬中Beclin1 的穩(wěn)定性，免受蛋白酶體降解［55］。JIN 等［56］報(bào)道，USP19可作為自噬的正調(diào)節(jié)劑，過表達(dá)USP19 促進(jìn)自噬通量，USP19 在Lys437 處去除Beclin1 的K11 連接泛素鏈（K11 連接的泛素化是Beclin1 降解的標(biāo)志）來穩(wěn)定Beclin1 活性，并以Beclin1依賴的方式負(fù)調(diào)控Ⅰ型干擾素信號(hào)通路和抗病毒免疫。

因此，Beclin1 活性受多種方式磷酸化和泛素化的調(diào)控，進(jìn)而調(diào)節(jié)自噬水平。Beclin1 蛋白修飾匯總見表1。

表1 Beclin1蛋白修飾匯總表Tab.1 List of Beclin1 protein modifications

4 Beclin1對(duì)腫瘤的影響

研究表明，自噬蛋白Beclin1 對(duì)腫瘤的影響具有雙重作用。早期階段Beclin1 可預(yù)防基因突變，提高基因組的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)自噬活性，抑制腫瘤的形成，但隨著腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，自噬被異常激活，為腫瘤細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)缺乏和缺氧的環(huán)境中提供分子底物，促進(jìn)線粒體穩(wěn)態(tài)，防止細(xì)胞凋亡，免受缺氧、放療、化療藥物的損傷及在上皮細(xì)胞到間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中促進(jìn)生存等［57-58］。在這兩種情況下，自噬障礙與腫瘤發(fā)生有較大相關(guān)性。因此，闡明Beclin1 在自噬中的作用機(jī)制與腫瘤的關(guān)系有助于腫瘤治療。有報(bào)道表明，在Beclin1 的單等位基因缺失的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了多種器官的癌變，可導(dǎo)致染色體的不穩(wěn)定性上升，增加了小鼠腫瘤的發(fā)病機(jī)率［59］。還有研究證明，Beclin1 具有調(diào)節(jié)小鼠神經(jīng)元健康、皮膚發(fā)育，腸道屏障等功能［60-61］。在人類前列腺癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌等中可見Beclin1 單等位基因缺失和Beclin1 表達(dá)水平下調(diào)的現(xiàn)象［62］，這可能由于Beclin1 在不同類型腫瘤中發(fā)揮不同作用，也有可能是細(xì)胞自噬與其他信號(hào)通路之間調(diào)節(jié)導(dǎo)致的結(jié)果。KIM等［63］在142例肺癌患者的非小細(xì)胞肺癌組織樣本中發(fā)現(xiàn)，Beclin1的mRNA和蛋白表達(dá)水平均較正常肺組織明顯降低，異種移植Beclin1 突變體可有效抑制自噬、促進(jìn)腫瘤形成和細(xì)胞增殖。但Beclin1 在結(jié)腸癌、胃癌、肝癌中呈高表達(dá)，可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和形成。TIAN 等［64］報(bào)道，胃癌中高表達(dá)的Beclin1 可與EGFR 競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合溶酶體相關(guān)跨膜蛋白4β（lysosome-associated protein transmembrane 4β，LAPTM4B），且Beclin1可抑制LAPTM4B 介導(dǎo)的EGFR 激活、細(xì)胞生長(zhǎng)和腫瘤發(fā)生，表明Beclin1 可破壞LAPTM4B 的功能活性，使其無法發(fā)揮其致癌作用。WANG等［65］報(bào)道，Beclin1在肝癌組織中的mRNA 表達(dá)水平明顯高于癌旁組織，且肝癌的病理分級(jí)與腫塊大小之間具有顯著相關(guān)性；通過免疫組織化學(xué)分析，Beclin1陽(yáng)性表達(dá)主要位于細(xì)胞質(zhì)中，且與癌旁組織比較，其陽(yáng)性表達(dá)明顯增加，表明Beclin1 表達(dá)在肝癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。WU 等［66］研究表明，在Beclin1基因敲除組發(fā)現(xiàn)，紫杉醇（乳腺癌臨床治療的常規(guī)化療藥物）明顯抑制了腫瘤的生長(zhǎng)，Beclin1保護(hù)乳腺癌細(xì)胞免于凋亡性死亡，抑制Beclin1 可能是提高紫杉醇療效的新途徑。另外，Beclin1 也可能作為紫杉醇治療乳腺癌患者預(yù)后良好的標(biāo)志物。

目前，自噬通路中Beclin1 對(duì)腫瘤的具體調(diào)節(jié)機(jī)制尚未明確，但深入研究Beclin1 在自噬中的作用機(jī)制及與腫瘤的關(guān)系將為腫瘤臨床治療提供新途徑，對(duì)研發(fā)針對(duì)腫瘤靶點(diǎn)治療的抑制劑具有重要參考價(jià)值，使自噬抑制劑在人類疾病中的臨床應(yīng)用成為可能。

5 小結(jié)與展望

Beclin1 是一種多功能蛋白質(zhì)，在大多自噬通路中發(fā)揮重要調(diào)控作用，缺失Beclin1 會(huì)導(dǎo)致通路中復(fù)合體其他成員的穩(wěn)定性受到破壞。對(duì)Beclin1 進(jìn)行修飾改變其功能活性，或與不同蛋白間的相互作用，不僅在自噬體形成過程中發(fā)揮作用，還影響自噬體和核內(nèi)體的成熟過程，且參與內(nèi)吞、轉(zhuǎn)運(yùn)、吞噬、細(xì)胞分裂等多種途徑。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，自噬相關(guān)分子Beclin1 的作用機(jī)制和功能得到了越來越詳細(xì)的闡述，這有利于針對(duì)Beclin1 相關(guān)疾病的治療提供新思路，如低表達(dá)Beclin1 可導(dǎo)致一些腫瘤具有較差的預(yù)后，患者具有較低的生存率［67］。研究靶向Beclin1 的作用機(jī)制具有重要的臨床治療意義，如針對(duì)Beclin1 的自噬誘導(dǎo)短肽Tag-Beclin1，可通過與自噬負(fù)調(diào)控因子高爾基相關(guān)植物致病相關(guān)蛋白-1（Golgi-associated plant pathogenesis-related protein-1，GAPR-1）相互作用增強(qiáng)自噬，有助于清除聚谷氨酰胺膨脹聚集體和一些病原體的復(fù)制，降低基孔肯雅病毒或西尼羅河病毒感染的小鼠死亡率［68］。靶向Bcl-2 的BH3 結(jié)合位點(diǎn)（BH3 模擬物）的藥物已被證明可通過破壞與Beclin1 的相互作用增強(qiáng)自噬［69］。具有保護(hù)軟骨細(xì)胞，改善骨關(guān)節(jié)炎等藥用價(jià)值的葛根素可保護(hù)骨關(guān)節(jié)炎小鼠的軟骨免于被自噬抑制劑和Beclin1 抑制劑逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致的損傷，表明葛根素可作為自噬相關(guān)疾病的潛在治療藥物［70］。另外，有報(bào)道表明，一些化合物如姜黃素、人參皂苷、大蒜素、白藜蘆醇、異甘草素和伊曲康唑等均可激活腫瘤細(xì)胞的自噬水平，具有類似的治療作用［71］。

目前，自噬調(diào)節(jié)在人體內(nèi)的作用及其對(duì)相關(guān)疾病的治療作用是否對(duì)其他健康器官產(chǎn)生不利影響均尚未明確，且對(duì)不同類型細(xì)胞具有不同的干預(yù)效果，因此，研究自噬在腫瘤中作用機(jī)制的同時(shí)，應(yīng)考慮不同腫瘤組織的差異性。雖然已有一些藥物如氯喹、羥氯喹和西羅莫司等已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，但仍無法識(shí)別可能受益于靶向自噬治療的患者群體，因此迫切需要開發(fā)更有效和更具特異性的自噬抑制劑和生物標(biāo)志物。以Beclin1 為靶點(diǎn)調(diào)節(jié)自噬是一個(gè)非常有潛力的研究方向，為治療疾病、抑制腫瘤形成、研發(fā)多種抗腫瘤藥物方面提供了有效的治療方案。