细胞程序性死亡因子家族分子在细胞凋亡中的调控作用

细胞程序性死亡因子(programmed cell death,PDCD)是一类与肿瘤发展相关并在进化上高度保守的蛋白质。PDCD家族由多个成员构成。其中,研究较为深入的包括PDCD1、PDCD2、PDCD4、PDCD5、PDCD6、PDCD7、PDCD8及PDCD10。PDCD在人类的各组织及细胞中广泛分布,其主要功能是对细胞凋亡的调控。目前研究发现,PDCD家族成员可通过不同信号通路实现对肿瘤细胞活力的调控,且某些家族成员的缺失或过表达都会引起机体发生病变,证明其在多种疾病当中具有重要作用。本文汇总了PDCD1、PDCD2、PDCD4、PDCD5、PDCD6、PDCD7、PDCD8、PDCD9、PDCD10、PDCD11、PDCD12的基因结构与蛋白质结构,介绍了各家族成员在细胞程序性死亡过程中的关系,并总结目前所报道的PDCD家族成员在肿瘤,以及多种疾病中所发挥的调控作用,以期帮助科研工作者了解其在细胞凋亡中的作用,以及为肿瘤和相关疾病发生发展的分子机制提供参考。     

PDCD4在炎症和肿瘤中的作用和机制

程序性细胞死亡因子4(programmed cell death 4, PDCD4)是在研究细胞凋亡机制中克隆出来的新基因.后来发现PDCD4广泛表达于多种组织和器官,但是在多种肿瘤中表达缺失或低表达,恢复PDCD4表达可明显抑制肿瘤的生长或迁移侵袭,是一种新的抑癌基因.进一步研究发现PDCD4不仅发挥抑癌基因的作用,而且参与炎性疾病的发生和发展,它是一把"双刃剑",在不同的疾病模型中表现出促进或抑制的作用,研究表明PDCD4敲除小鼠(Mus musculus)可以有效抵抗实验性自身免疫性脑脊髓炎、1型糖尿病、肥胖及动脉粥样硬化等慢性炎性疾病的发生,而PDCD4敲除后加重LPS(lipopolysaccharide)诱导的急性肝损伤和DSS(Dextran sulfate sodium salt)诱导的急性结肠炎. PDCD4的作用机制尚不完全清楚,目前认为PDCD4对下游靶基因的调控主要通过两种方式:翻译起始因子eIF4A依赖性和非依赖性的方式. eIF4A依赖性方式是指PDCD4通过与eIF4A直接相互作用抑制其解旋酶活性,进而抑制具有特定5′UTR结构m RNA的翻译; eIF4A非依赖方式是指PDCD4可以通过与其他蛋白质(如转录因子)结合,抑制其活性或干扰其磷酸化进而调控靶基因的转录及其下游一系列信号通路.本文对PDCD4的作用和机制进行综述,并对其成为肿瘤和多种疾病治疗的新靶点进行展望.     

程序化细胞死亡蛋白-4的磷酸化促进肿瘤发生

细胞生长增殖的前提是蛋白质合成。丝裂原、生长因子和激素作用于细胞,使其从mRNA到蛋白质的翻译过程增强。最典型的调节翻译的细胞信号通路是三磷酸肌醇激酶（PBK）通路以及丝苏氨酸蛋白激酶通路,如：AKT和哺乳类雷帕霉素靶蛋白（mTOR）途径。其中mTOR通路通过增加磷将细胞外生长信号转变为细胞翻译水平的增加。Dorrello等研究者揭示了mTOR途径中一个新的控制翻译的信号通路,即通过对程序化细胞死亡蛋白4（PDCD4）的磷酸化使其降解,从而增强翻译水平。PDCD4通常阻断翻译并抑制细胞生长。因此,PDCD4功能的丧失将导致细胞增殖过度从而导致肿瘤。     

核糖体蛋白参与调控p53诱导活化的分子机制

核转录因子p53是重要的肿瘤抑制因子,具有DNA损伤修复、促细胞凋亡、促细胞分化及增殖抑制等功能,并通过调控细胞周期行进和促进细胞凋亡发挥肿瘤抑制功能。原癌蛋白MDM2为p53的E3泛素化连接酶,MDM2－p53信号轴的功能异常与多种恶性肿瘤的发生发展相关。核糖体蛋白（RP）是蛋白质合成反应的关键调节蛋白,其功能失常与多种疾病相关。近年来的研究发现,RP能通过调节MDM2－p53信号轴在p53相关性肿瘤调控中发挥重要作用。我们根据目前的研究进展,对RP－MDM2－D53信号轴进行简要综述。     

p62蛋白的分子功能及其在疾病中的研究进展

螯合体1(SQSTM1/p62)是一种选择性自噬接头蛋白,在清除待降解蛋白、维持细胞内蛋白质稳态中发挥重要的调控作用。p62蛋白具有多个功能结构域,介导与多种蛋白质发生相互作用进而精确调节特定的信号通路,从而将p62蛋白与氧化防御系统、炎症反应和营养感知等重要生命过程联系起来。研究表明p62的突变或者表达异常与多种疾病的发生发展过程密切相关,包括神经退行性疾病、肿瘤、感染性疾病、遗传性疾病以及慢性疾病等。本文综述了p62蛋白的结构特征、分子功能,并系统介绍其在蛋白质稳态和信号通路调控中的多种功能,总结了p62在疾病发生发展中的复杂性与多面性,以期为p62蛋白的功能与相关疾病研究提供参考。     

PDCD5基因及其与疾病的关系

程序化死亡因子5基因(PDCD5)是北京大学人类疾病基因研究中心从白血病细胞株TF-1细胞中克隆的新基因。已有研究表明,PDCD5是促进细胞凋亡的基因,参与许多凋亡异常相关疾病的形成,并与其病程进展密切相关。该文介绍PDCD5的结构、功能及其与肿瘤等疾病的关系。     

动粒蛋白KNL1的结构功能及其与疾病的相关性

动粒蛋白KNL1是染色体动粒中的一种具有高度保守作用的支架蛋白。它与多种疾病表型相关,这与它的结构和功能息息相关。KNL1的有序和无序结构区域,导致了它在动粒组装、染色体定向运动和其监察机制的信号通路中起到重要作用。目前,国内相关研究鲜有报道。本文综述了KNL1与一些疾病表型的关系,并总结探究其结构和功能以及引发一些与肿瘤治疗相关的思考。     

人程序性细胞死亡因子10(PDCD10)：不仅与细胞凋亡相关

人程序性细胞死亡因子10(programmed cell death 10,PDCD10)最初被称为TFAR15(TF-1 cell apoptosis related gene 15),是在1999年运用cDNA-RDA技术首先克隆得到的一个新基因,早期研究提示与凋亡抑制功能相关.近期国外多项研究证明,PDCD10基因的缺失和突变与颅内海绵状血管瘤(cerebral cavernous malformations,CCM)的发生密切相关,CCM的第三个致病基因CCM3即为PDCD10.此外,其他研究表明,PDCD10受到严格的表达调控,在多种肿瘤组织中表达明显上调,提示可能在肿瘤的信号转导通路中起重要作用.最近通过对PDCD10相互作用蛋白的分析和研究,首次证实了PDCD10可以和Ste20激酶家族成员MST4相互作用,增强其激酶活性,并进而通过对ERK-MAPK通路的调控,促进细胞增殖和转化.以上研究证明了PDCD10的多种生物学效应,并提示其在血管生成和肿瘤中发挥重要作用.     

程序性细胞死亡因子4与单纯疱疹病毒US3蛋白相互作用及参与细胞凋亡

程序性细胞死亡因子-4（programmed celld eath-4,PDCD4）通过阻断相关基因的转录与翻译从而抑制肿瘤发生,单纯疱疹病毒-1（herpes simplex virus-1,HSV-1）US3蛋白激酶可有效调控病毒基因产物或外源因素引致的细胞凋亡。近期研究证明PDCD4在病毒感染细胞中以US3依赖及非依赖两种模式被磷酸化修饰,其中受US3修饰的PDCD4仍定位细胞核并随之被降解,这可能是细胞凋亡被抑制的主要原因之一,此外,PDCD4沉默可阻断复制不完全病毒引致的细胞凋亡,表明PDCD4与HSV-1 US3阻断细胞凋亡途径直接相关。本文综述了这两种蛋白及其作用关系的研究进展,为解析病毒与细胞相互作用机理提供新方向。     

金属硫蛋白及其生物学功能

金属硫蛋白(metallothionein, MT) 是一类富含半胱氨酸的低分子质量蛋白质,已鉴定4种亚型：MT-1、MT-2、MT-3和MT-4,基于各亚型功能的相对异质性而使MT呈现其生物学作用的多样性。金属硫蛋白通过与金属离子结合而参与基因表达调控和机体的重金属解毒过程;金属硫蛋白通过抑制多种氧化应激途径而保护细胞免受损伤;金属硫蛋白通过参与细胞的增殖、分化和凋亡的调节而影响肿瘤及其他重大疾病的发生发展。本文在金属硫蛋白的结构和分类的基础上综述其生物学作用及其相关机制。     

BRCA2 蛋白的研究

BRCA2蛋白是一种与由染色体不稳定诱发的癌症相关的蛋白质。通过近年来对BRCA2蛋白结构的研究,介绍BRCA2蛋白在肿瘤抑制中的功能及机制。     

β-arrestin2在心血管疾病中的研究进展

β-抑制蛋白2(β-arrestin2)是一类具有多种生物学功能的细胞内蛋白质，不仅能够通过与G蛋白竞争性结合G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)从而负性调控GPCR信号通路，还可通过G蛋白非依赖性途径参与调节多种信号转导通路，对心血管系统的稳定至关重要。此外，β-arrestin2异常的表达与高血压、心力衰竭、心肌缺血再灌注损伤、心室重塑、动脉粥样硬化以及动脉瘤等多种疾病密切相关。因此，本文就β-arrestin2在心血管疾病领域的研究进展进行综述，阐述β-arrestin2结构、功能及其在炎症反应、细胞代谢中的作用和相关分子机制，以期为心血管疾病诊治提供新的思路。     

mTOR信号通路在疾病中的作用与调控机制

mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,与不同的蛋白质结合形成mTORC1和mTORC2两种复合物,体现了结构和功能上的差异。mTOR信号通路参与多种生理和病理过程,不仅可以调节细胞生长、代谢、血管生成、内环境稳定、自噬和衰老等生理过程,还与多种恶性肿瘤、自身免疫性疾病、心脑血管疾病等一系列的疾病发生及肿瘤抗药性相关。该文综述了mTOR信号通路在疾病发生中的作用及调控机制,为疾病治疗提供参考。     

蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2与疾病的相关性研究进展

蛋白酪氨酸磷酸酶家族由130多种蛋白酪氨酸磷酸酶组成,它们和蛋白质酪氨酸激酶家族一起调控蛋白质中酪氨酸残基的磷酸化以及去磷酸化的动态平衡,它们的活性直接决定细胞内蛋白质的磷酸化水平的高低。SHP-2是蛋白酪氨酸磷酸酶家族的一员,在各种细胞和组织中均有广泛的表达,参与多个信号传导通路,介导细胞的生长、分化、迁移、粘附及凋亡等。SHP-2的表达异常会导致多种疾病的产生,但是相关综述较少,同时未见文献报道其在胶质瘤中的作用,因此本文简要介绍SHP-2的结构、功能、信号传导,并阐述了SHP-2与常见疾病的关系。     

Kremen2生物学功能研究进展

Kremen2 (kringle-containing transmembrane protein 2)是经典Wnt信号通路中的重要调控因子。起初Kremen2蛋白仅被认为是Wnt信号通路的抑制因子,但后期研究发现Kremen2蛋白在某些特定的生物环境中却发挥促进Wnt信号通路活化的作用。在对Wnt信号通路的调控过程中, Kremen2蛋白需要与多种蛋白质调控因子相互作用,以参与胚胎发育、骨形成、肿瘤发生等多种生理病理过程。通过对Kremen2相关研究文献的整理,本文综述了Kremen2蛋白的发现与分子结构,以及其主要的相互作用因子和蛋白质功能,并提出了相关研究展望。     

NF-κB的结构功能及其与疾病的关系

NF-κB蛋白家族在哺乳动物的生长发育和免疫反应中具有重要作用。NF—κB信号传导途径的改变会引起多种炎性疾病和肿瘤的发生。该主要介绍近些年来在NF—κB及其相关蛋白的主要结构和生物学功能方面的研究进展,同时揭示NF—κB蛋白家族与炎症、肿瘤疾病之间存在的关系,探讨NF—κB相关蛋白抑制剂的应用。     

Mitofilin对线粒体功能和疾病发生的影响

Mitofilin是一种线粒体内膜蛋白,与多种线粒体蛋白相互作用,共同参与线粒体内膜嵴形态的维持、线粒体内蛋白质的转运过程等。干扰mitofilin~表达不仅引起线粒体结构的异常,而且明显抑制了线粒体功能的正常发挥。最近的研究表明,在多种疾病中mitonlin都异常表达,从而导致线粒体结构的完整性和功能的障碍,促进了疾病的发生发展。     

神经调节蛋白4生物学功能的研究进展

神经调节蛋白4(neuregulin 4,NRG4)是一种含有表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)类似区域的蛋白分子,主要在棕色脂肪细胞中表达和分泌。NRG4通过与EGF的受体ErbB4(v-erb-b2 avian erythroblastic leukemia viral oncogene homolog 4)特异性结合,发挥其刺激细胞增殖、抑制细胞凋亡以及改善细胞能量代谢等生理学功能。越来越多的证据表明NRG4在上皮细胞相关疾病、心血管疾病、多部位肿瘤以及糖脂代谢相关疾病中发挥重要的作用,因此有可能成为多种疾病潜在的治疗靶点。     

Hippo信号通路结构生物学研究进展

生物体内存在多种信号转导通路参与发育调控和组织稳态维持等重要过程,其信号异常与多种疾病特别是癌症的发生和发展密切相关。进化上高度保守的Hippo信号通路在个体发育和稳态平衡中发挥极为关键的作用。Hippo信号通路主要通过一系列相关激酶的相互作用和级联磷酸化来传递信号,能抑制细胞增殖并促进凋亡,在很多组织器官中控制细胞数量和器官大小。Hippo信号通路在一系列恶性肿瘤中出现显著异常,被认为是癌症治疗和再生医学的重要靶标。目前,Hippo信号通路中大部分关键组分已经确定,而其具体信号调控机制及功能正在完善之中。本文总结了目前已知的Hippo信号通路各蛋白成员的结构信息,重点从结构生物学角度对其信号的转导与调控机制进行分析,并对已有的Hippo信号通路靶向小分子及多肽抑制剂进行梳理,以期深化人们对该通路关键蛋白质机器的理解,并进一步促进相关的功能研究和潜在的治疗干预研发。     

神经前体细胞表达发育性下调蛋白4在消化系统肿瘤发生中的作用

神经前体细胞表达发育性下调蛋白4(neural precursor cell expressed,developmentally down-regulated protein 4,NEDD4-1,部分文章也称NEDD4)是近年来才备受关注的肿瘤相关基因,属于E3 HECT(homologous to E6 associated protein C terminus,E6蛋白c端同源基因)泛素连接酶NEDD4样家族成员。泛素连接酶,能够参与多种蛋白质的泛素化、溶酶体及蛋白酶体的降解、胞核-胞质转位等,间接影响不同恶性肿瘤的多种信号通路。随着大量NEDD4-1与肿瘤相关实验的不断深入,目前已发现其可通过调控细胞周期、癌细胞侵袭转移、拮抗耐药性等许多途径影响肿瘤的生物学行为。在消化系统肿瘤中,NEDD4-1主要通过PTEN/PI3K/AKT、TGF-β、Hippo、LDLRAD4等多条通路促进肝细胞癌的增殖、侵袭和迁移能力;在胰腺癌中发现,NEDD4-1在PI3K/AKT信号通路中发挥癌基因作用,但在与Myc-SIRT2所形成的信号环路中,却发挥抑癌基因的作用;在胃癌和结直肠癌中,NEDD4-1所参与的信号通路与其他消化系统肿瘤均不相同,NEDD4-1能独立于PTEN/PI3K/AKT通路而发挥促进胃癌恶化、转移(EGFR信号通路)和抑制结直肠癌肿瘤生长(WNT信号通路)的作用。NEDD4-1已经成为人们治愈肿瘤的热门研究方向。本文通过系统总结NEDD4-1在不同消化系统肿瘤中的功能、信号通路和潜在抑制剂等,进行探讨NEDD4-1与不同信号通路的关系,旨为临床在癌症治疗领域提供重要的参考数据。